黃揚潔 浙江省臺州電業局調度所通信檢修
摘 要：本文首先描述了多業務傳輸平臺概念的提出以及發展歷程，接著介紹其系統特色、關鍵技術與在實際應用中碰到的問題，最后討論了多業務傳輸平臺的發展趨勢。
關鍵詞：同步數字系列SDH 多業務傳輸平臺MSTP POS/GFP/LAPS 彈性分組環RPR
一、MSTP概念的提出
MSTP概念最初出現在國內是在1999年10月北京國際通信展上，當時在以TDM業務為主的傳輸網中，出現了數據業務的傳送要求，華為公司適時把握了網絡的發展需求，提出了多業務傳輸平臺MSTP的概念，并展出了相關設備，采用SDH平臺來傳送以太網和ATM業務，實現傳輸網的多業務承載和傳送，提高城域傳輸網的可經營性，這個新的理念吸引了各運營商的眼光，成為當年北京國際通信展上光網絡的最大亮點。
多業務傳輸設備是由傳統SDH設備發展而來，傳統的SDH設備只能支持電路交換和接入，數據業務的接入需要附加的設備。因此，增加了設備成本，提高了維護難度。
MSTP多業務光纖傳輸平臺，大大簡化了系統的構成，可以直接提供多種業務的接入，從而大大減少了維護費用。同時，也避免了設備相互之間的互通問題。
二、MSTP的發展歷程
綜觀國內MSTP的發展，可以分為四個階段：第一階段是雛形階段（Original stage），出現在2000年前，在此階段，SDH設備采用數量較少的通道對以太網業務實現透明傳送，可以為運營商提供遠程局域網互連，通常并不對外開展運營整體功能較弱；第二階段是靈活階段（Flexible stage），出現在2001年和2002年之間，在此階段，SDH已經演化成為符合國標要求的MSTP，除以太網透傳功能外，還能提供以太網L2交換以及ATM業務的接入和匯聚功能，設備功能煥然一新；第三階段是動態階段（Dynamic stage），出現在2002至2003年之間，在此階段，RPR處理功能已經融入MSTP，可以實現以太網帶寬的統計復用、公平的帶寬分配、更加嚴格的CoS和QoS以及愈發安全的用戶隔離功能；第四階段是智能階段（Intelligent stage），將在2004年后出現，即在SDH傳送網的層面上，增加智能化的控制層面，從而快速響應業務層的帶寬實時申請，并更多地采用交換式連接來建立SDH電路或波長通道，還能根據實際運營的需要隨時拆除、更新或重建電路或通道，為帶寬租用和光虛擬專網（O-VPN）等運營場合提供了智能化的策略。
目前MSTP主要處于第二代，部分廠家提供支持RPR功能支持數據業務的第三代產品。
三、MSTP系統的主要特色
1、 可以利用傳統的網絡體系，支持多種物理接口。由于靠近接入網的邊緣，MSTP系統必須盡可能多地提供各種物理接口來滿足不同終端接入用戶的設備要求。在保證兼容基于傳統SDH網業務的同時，能夠提供多業務靈活接入可以大大減少現有SDH設備重新升級的成本，這對于運營商的設備升級低成本是很重要的。典型的接口有：電路交換接口（DS－1、DS－3）、光口（OC－3、OC－12）、AT Moc、以太網接口（10／100Base－T）、DSL和GE、FR、E1／T1等。
2、 簡化網絡結構，多協議處理支持。新構建的MSTP系統要實現數據業務的高效傳輸，必須盡可能地減少IP與Optical間的網絡層次，而不是在SDH系統上另一層協議的疊加，通過增加可擴展的更細粒度業務交換控制模塊，保證多種協議高效地復用傳輸，有效地利用光纖帶寬。同時在MSTP系統中，接口與協議相分離，通過可編程ASIC芯片技術，可以實現對新業務的靈活支持，避免運營商對新業務的新設備投資。典型的多業務主要有：IP、ATM、SONET／SDH、Ethernet／FastEthernet／GigabitEthernet、TDM、FDDI、ESCON、FibreChannel。而且，隨著新一代寬帶接入設備的應用還將會出現許多新業務。
3、 光傳輸的容量保證低成本的容量提升。接入技術的發展刺激了用戶更高的帶寬需求，目前城域網核心帶寬為240Gbit／s～400Gbit／s，邊緣則為6Gbit／s～50Gbit／s。傳統的SDH系統在高帶寬提供方面存在重置設備的高成本，而DWDM系統也存在接入端成本偏高的問題。這樣本著帶寬有效利用的原則，MSTP系統提供帶寬容量從OC－3／OC－12到OC－48／192、波長復用窗口從1310nm到1550nm的DWDM的平滑擴容，實現運營商的低成本擴容。
4、 傳輸的高可靠性和自動保護恢復功能。MSTP要繼承SDH的保護特性，實現99．999％的工作時間、硬件冗余、小于50ms的自動保護恢復，這對于網絡用戶對服務的滿意程度至關重要。
5、 高度多網元功能性集成，有效帶寬管理。MSTP可集傳統SDH網ADM／DXC／DWDM功能于一體，具有更細粒度的交換和交叉連接模塊，網絡拓撲結構（線、網、環）的邏輯結構與物理結構相分離，實現了線路連接的快速提供，在任意節點提供業務內部處理，這樣避免了大量的手工線路連接和復雜的網絡間協調，從而大大降低了運營商的管理運營成本。
四、MSTP的關鍵技術
傳統的SDH網絡采用64kbit/s、n×64kbit/s、2Mbit/s、34Mbit/s和155Mbit/s電路開展話音業務、TDM專線業務和圖像傳輸業務。MSTP需要在原來SDH設備上插入ATM、Ethernet處理單元，并升級系統軟件，然后就能提供Ethernet透傳、L2交換、靈活的VLAN劃分、全雙工流量控制、優先級控制、Ethernet帶寬共享等功能。
DSLAM和未來3G的業務需在原有SDH設備上增加ATM處理單元，就可以提供ATM VP/VC交換、1:N業務收斂、VP-Ring保護等功能。此外，MSTP可以利用ATM PVC功能開展ATM專線業務。所有業務，包括TDM、Ethernet和ATM，都可以共享SDH的保護制式。
從MSTP的體系結構來看，最關鍵的技術有以下三項：映射方式、級聯方式和鏈路容量調整機制。
1．映射方式
目前有以下三種映射方案：
（1）通過點到點協議PPP將以太網數據幀轉換成HDLC幀結構，然后映射到SDH的虛容器VC中，簡稱 POS。
（2）將數據包轉換成LAPS結構映射到SDH虛容器VC中，這是我們國家提出的IP over SDH提案，已被正式批準作為國際電聯標準，其標準號為X.85/Y.1321 IP over SDH。
（3）將數據包通過通用成幀過程（GFP：General Frame Process）的方式映射到SDH虛容器VC中。GFP是一種簡單開放的數據業務封裝技術，已被ITU定為SDH和OTN的標準封裝協議G.7041，GFP 提供了一種通用的機制把高層客戶端的數據流適配到光同步傳輸網絡中。客戶端的數據流可以是IP/PPP 、Ethernet MAC 幀、Fiber Channel、ESCON/SBCON 或者是其他固定速率的數據流。
2．級聯方式
為了增強承載業務的靈活性，級聯（Concatenation）技術在數據業務進入VC之前得到應用。級聯分為連續（Continuous）級聯或虛（Virtual）級聯兩種。
連續級聯技術是將n個VC-12捆綁在一起形成一個整體VC-12-n，在VC-12-n所支持的凈負荷C-12-n中建立一個LAPS（或HDLC）鏈路在SDH網中傳送。當n個VC-12連續排列時為連續級聯，通常以VC-12-n中第一個VC-12的POH作為級聯后整體的POH，其缺點是n個VC-12必須地址相鄰，帶寬分配不靈活。
虛級聯技術可以被看成是把多個小的容器通過指針操作級聯起來，并組裝成為一個比較大的容器來傳輸數據業務。這種技術可以級聯從VC-12 到VC-4 等不同速率的容器，用小的容器級聯可以做到非常小顆粒的帶寬調節。
虛級聯方式無需VC-X相鄰，僅需通道終端設備提供級聯功能即可。這種方式需要通道業務起始端和終止端各增加相應處理功能，接收端需引入一個緩存器以容納額外的時延。
以100M帶寬為例，對于連續級聯，需要用一個VC-4來容納，利用率為100M/150M＝67％；如果采用虛級聯技術，則采用兩個VC-3來容納，那么利用率為100M/(50M*2)=100%。而且虛級聯還可以充分利用各個分離的VC來進行數據容納，可以更高提供鏈路的利用率。虛級聯技術已經成為ITU G.707的國際標準。
3．LCAS
LCAS稱為鏈路容量調整規程，它是基于虛級聯的鏈路容量的自動調整策略。LCAS 是利用通道開銷POH來實現協議的雙向通信，調整原因可以是鏈路狀態發生變化（失效），或者配置發生變化。LCAS易于按照需求進行動態帶寬調整，例如可以對一天或者一星期中的不同時間段配置不同的帶寬。當一部分成員失效時，保持正常的成員仍能傳輸數據。當失效的成員被修復時，能夠自動地恢復虛級聯組的帶寬，從而遠快于手動配置。在調整帶寬時只是由于檢測失效條件的時間造成毫秒級的誤碼，不會明顯性中斷業務。
LCAS主要是面向動態帶寬共享性業務，可以充分提高鏈路利用率，和RPR的工作機制有異曲同工之處，這是一種重要的技術，在很大程度上既提高了傳統SDH環路帶寬利用率不高的缺點，又可以為數據業務提供電信接別的保護。
LCAS除了基本的G.7041標準支持之外，G.7042 還為LCAS支持動態帶寬交換提供國際標準。LCAS直接影響到第三代MSTP技術的發展。
五、現階段的MSTP應用中存在的幾個問題
1、帶寬利用率
目前MSTP仍以SDH為核心，諸如以太網這類基于統計復用的數據業務要經過復雜的映射協議，最終轉化為SDH能夠處理的多個VC4或VC12顆粒，才能在SDH網絡中傳輸。一方面映射過程需要占用開銷，另一方面每個數據端口所分配的VC顆粒是固定的，無法根據網絡的實際流量動態調整。因此，與傳統數據網相比，由MSTP組建的數據網靈活性和帶寬利用率較低。其中前一個問題可以通過采用VC12虛級聯技術和高效的映射協議解決，目前采用47個VC12的虛級聯就可以達到100M的數據流量，所以絕對帶寬利用率并不低。關鍵是端口容量無法動態自適應調整，在目前的應用中最終用戶都是根據自身的帶寬需求來租用電路，矛盾還不突出，隨著運營商運營水平的不斷提高，這個問題就會凸現出來。中興通訊優化的策略是在MSTP中引入RPR技術，由MSTP為RPR提供若干路大顆粒的VC4通道，在VC4中的以太網帶寬由RPR協議處理，在兼顧大量TDM業務傳輸的同時，實現真正意義上的數據端口帶寬動態分配。
2、業務匯聚的效率
目前MSTP只能提供FE端口到FE端口的匯聚，無法高效地接入骨干層的數據設備，因此MSTP在現階段主要應用在接入層以節省數據端口，而匯聚層的應用還比較少。隨著中興通訊在MSTP中推出更大容量的數據板，將出現FE端口到GE端口的業務匯聚，這將大大提高業務匯聚的效率，MSTP的應用領域也更加廣泛。
3、MSTP設備的互聯互通
雖然MSTP在SDH層面還不能實現統一網管，但還是能夠通過光接口實現互通。對于MSTP的數據端口而言，由于各廠商采用的數據包至VC顆粒的映射協議不同，擴展開銷字節的定義和使用不同，導致無法實現數據端口互通。例如上面的第一個例子，接入層通過光口接入核心層網絡，在匯聚節點同樣要通過光口連接到與接入層同一廠商的設備，用它作為網關，才能最終將數據業務匯聚輸出。因此在所有廠商的映射協議統一之前，必須采用網關設備作為協議轉換才能實現不同廠商的互通。解決該問題的辦法就是盡快出臺定義詳盡的統一標準。
六、MSTP的發展趨勢
MSTP將在目前第二代的基礎上向第三代、第四代發展，引入RPR功能，將RPR技術與SDH技術相結合，向第三代MSTP發展。其實這只是一個準第三代的概念，因為并非采用RPR來承載所有的TDM流量和數據流量，在原來SDH承載TDM流量的基礎上，將承載數據流量的SDH機制改為RPR機制。對于一個SDH環網，一些VC通道承載TDM業務，另外一些通道則承載RPR數據業務。當光纖切斷時，承載TDM業務的VC通道進行復用段環倒換，而承載數據業務的通道則進行2層的RPR保護。
第四代的MSTP則是引入ASON功能、MEF UNI增加自動交換傳送ASTN的控制平面，實現自動路由配置、網絡拓撲發現、自動鄰居發現、全網帶寬動態分配等智能化城域傳輸。同時MSTP在支持基本的以太網技術上，還將支持數據網絡的新技術標準，比如STACK VLAN、IETF GMPLS信令以及擴展等。
在提高數據傳輸效率方面也將不斷改善，對于當前的數據通信來看，數據包長度呈現下降趨勢，短包比率越來越高，而數據包是通過PPP/LAPS/GFP第一層次封裝，然后再通過SDH第二層次封裝。數據包越短，封裝效率越低，系統處理負荷越重，因此在提高MSTP設備處理數據短包方面也將不斷得到解決。
