ＭＳＴＰ在移动城域网中的应用浅析

摘 要：本文通过分析移动城域网内目前所承载和未来将要承载的主要业务及其传输需求特性，提出了移动城域网引入MSTP的演进策略。

关键词：MSTP；城域网；以太网；需求；移动

一、移动城域网现状

目前，移动本地传输网建设所应考虑的业务主要有以下几大类：

a)以2G、3G电路域网为主要承载网络的移动话音业务

b)以CMNET为主要承载网络的各种固定数据业务

c)以GPRS、3G分组域网络和CMNET为主要承载网络的移动数据业务

d)同步、信令和网管等支撑网所需电路

e)企业内部信息化所需的传输电路

移动本地传输网主要分为核心层、汇聚层和接入层三层结构。汇聚层以2.5Gbit/s和10Gbit/s的SDH环网为主，设备主要提供2Mbit/s和155Mbit/s接口；接入层以622Mbit/s和155Mbit/s的SDH环网为主，设备主要提供2Mbit/s接口。网络各层之间主要以2Mbit/s颗粒进行连接、调度。

现行移动城域网存在问题：

1)设备老化、网络接口类型单一。移动城域网目前所使用的传输设备主要提供2Mbit/s接口，155Mbit/s接口数量极少，大部分产品不支持ATM功能，以IP为主的数据业务无法直接在具有严格QoS的传输网上传送，用户接入设备只有将数据业务电路转换为标准的2Mbit/s、155Mbit/s后才能进行传送。可见，现有的城域传输网无法为用户灵活提供以数据业务为主的多业务接入，而且业务调度环节多、工作量大、管理复杂，无法快速满足业务需要。

2)光纤资源消耗大。移动城域网对于数据业务的承载主要通过两种方式：一是采用光纤直驱的方式将数据业务直接承载在光缆网上；二是通过走传输的方式将数据业务电路转换成2Mbps电路进行传送。

将数据业务直接承载在光缆网上是对光纤资源的一个极大的耗尽。目前，数据业务占用了60%以上的接入网光纤资源。随着数据业务的进一步发展，对接入网光缆资源的需求也将不断膨胀，这对管线资源本身就匮乏的移动城域网来说是一个非常严峻的考验。

3)网络安全性差。现有的IP城域网采用星型裸纤组网，安全性、可管理性差。

二、MSTP技术在移动城域网中的定位

1.MSTP关键技术

(1)虚级联：

SDH中VC的级联分为连续级联和虚级联两种。连续级联就是用来承载以太网业务的各个VC在SDH的帧结构中是连续的，公用相同的开销。如果用来承载以太网业务的各个VC在SDH的帧结构中是独立的，其位置可以灵活处理，那么这种情况称为虚级联。虚级联技术可以被看成是把多个小的容器级联起来并组装成为一个比较大的容器来传输数据业务。这种技术可以级联从VC-12到VC-4等不同速率的容器。

(2)链路容量调整机制(LCAS)：

在ITU-TG.7042标准中定义了LCAS是一种可以在不中断业务的情况下动态调整虚级联个数的功能，LCAS是一个双向的协议，表示状态的控制包会实时地在收发节点之间进行交换，控制包包括六种状态：固定、增加、正常、EOS(表示这个VC是虚级联通道的最后一个VC)、空闲、不使用，通过控制信息的传送来动态的调整VC的个数，适应以太网业务带宽的需求，控制包的具体格式和传送方式在G.7042中没有规定。LCAS可以将有效净负荷自动映射到可用的VC上，当网络带宽没有剩余时网管系统利用保证带宽所对应的VC通道来传送数据，当网络带宽空闲时，网管系统根据业务的优先级来决定是否添加突发带宽对应的VC通道。LCAS可以灵活地改变虚级联信号的带宽以自动适应业务流量的变化，特别适用于以太网业务带宽动态变化的要求，它和虚级联是衡量MSTP带竟是否有效利用的重要指标。

(3)封装协议：

MSTP在承载和传送以太网业务时首先要对以太网信号以某种协议进行封装，封装协议可以有很多方式，其中主流封装协议是GFP（Generic Framing Procedure-通用成帧规程）。GFP为通用帧协议，是在ITU-TG.704标准中定义的一种链路层标准，这种方式可以承载所有的数据业务，是一种可以透明地将各种数据信号封装进现有网络的开放的通用的标准信号适配映射技术，它可以替代众多不同的映射方法，有利于各厂商设备之间的互联互通。

2.MSTP如何承载和传送以太网业务

MSTP 产品的以太网端口在接收到数据业务之后，经过二层交换处理可保障其高效传输。将以太网数据通过专用协议映射到SDH 帧结构中，目前有三种方案：

(1) 通过点到点协议PPP 转换成HDLC 帧结构，再映射到SDH 的虚容器VC 中，简称POS；

(2) 将数据包转换成LAPS 结构映射到SDH 虚容器VC 中，其标准号为X.85/Y.1321IP over SDH， ITU-X.86 协议（Ethernet over SDH）也是MSTP 已获国际电联批准的标准，以上两个标准是我国自已提出的核心标准；

(3) 通用帧处理程序GFP（generic Framing Procedure）通过简单数据链路协议SDL的方式透明地将上层的各种数据信号映射到SDH 虚容器VC 中，封装为可以在现有的传输网络中有效传输的信号。

POS 技术比较成熟，适于多协议环境；但由于PPP 并不是专为SDH 运载设计的，POS 效率并不理想；LAPS（X.85）在HDLC 净荷中省去填充字节PAD，因而对于短数据包，LAPS 比PPP 效率要高，并将扰码作为强制要求，而不像PPP 那样是可选功能，X.86 协议在最短包情况下X.86 传输效率比GFP 高9%，在最长包情况下X.86 的效率比GFP 高51%，但目前X.85 和X.86 应用较少；SDL 技术主要针对高容量的数据包及传输系统，效率较高。

对于ATM 业务，系统提供统计复用功能，可对多个ATM 业务流中的非空闲信元进行抽取，复用进一个ATM 业务流，以提高其在SDH 线路上的利用率，同时节约了ATM 交换机的端口数。另外，还可以在SDH 环路上形成一个ATM 的虚拟通道环，这样ATM 的业务层面可以实现环保护。

基于MSTP 的传输方案能提供以太网接口和IP-ring，满足以太网接入、汇聚、共享和保护等功能，更符合3G 传输网将来的发展趋势，是现阶段城域网建设中应该采用的主要技术。

3.MSTP技术在移动城域网中的定位

MSTP技术是从SDH设备发展起来的综合传送技术，其设备具有多种业务类型接口，支持LAN接入，基本原理是通过对以太数据帧和ATM信元的封装，实现基于SDH的多业务综合传送，其业务特征适应城域综合传送网建设要求。基于SDH 的MSTP 技术非常适合于移动城域光传送网的核心、汇聚和接入三层的建设，并可用作骨干网WDM 系统与城域传送网衔接的本地SDH 终端设备，以及作为本地业务枢纽节点的汇聚和疏导设备。支持以太网和ATM 透传的MSTP 技术主要适用于城域传送网的核心层，为核心路由器或ATM 交换机之间提供GE/10GE 或STM-1/4 ATM 业务的透明传输链路；具有二层交换的MSTP 技术。

三、MSTP技术在移动城域网中的演进策略

使用MSTP综合平台目的是为了良好的支持固定数据接入和3G网络的承载，提高资源利用率，针对移动城域网目前的网络设备现状，如何过渡到真正的MSTP平台，是目前需要考虑的问题之一。

引入MSTP是为了更好的支持3G建设和固定数据接入，所以需要针对这两种情况分别分析：

3G网络建设：

如果没有MSTP同样可以解决3G业务的承载，因为物理接口并无变化，均为2M和155M接口，只是3G设备之间为ATM机制，但现网传输设备透传即可解决承载问题，所以有ATM功能的MSTP设备并不是3G传输网所必须的，只是MSTP设备可以利用ATM的统计复用功能提高带宽利用率而已。所以目前SDH设备完全可以承载3G业务。

而移动城域网如果要升级到支持ATM功能的MSTP需要重新购买设备进行替换，投资较大，且网络割接量巨大，在一定程度上将对无线网络运营造成冲击，而目前传输网的接口以及传输容量完全可以满足3G建设初期需求，所以移动城域网在3G网络建设初期没有必要大规模购买新厂家MSTP设备，只是在新增基站的情况下购买新设备时可以选择MSTP设备。原有SDH设备可继续发挥作用。

固定数据接入：

引入MSTP对集团大客户的综合接入将起到一定积极作用，MSTP的意义重点在于能够解决各种业务的接入，可以提供各种业务接口。目前移动城域网集团大客户分为语音专线用户和数据专线用户，语音专线接口是标准的2M接口，数据专线接口是LAN接口。但目前移动城域网集团大客户数量不多，移动数据专线大客户的发展还需要一段过程，即需要传输设备支持LAN接口的需求并不是很大，而目前移动城域网支持LAN接口的接入层传输设备从数量上可以满足一定需求。对于少量用户有LAN接入需求而传输设备不支持的情况则可以通过购买E1/LAN接口转换器进行解决（此方式目前已经应用），而且目前还通过使用无线网桥和PDH进行少量数据专线的接入。所以在现阶段，也没有必要为了解决数据专线用户而大规模购买MSTP设备。

当数据专线用户数量逐渐上升时，对LAN接口需求逐步扩大时，可考虑购买一定MSTP设备进行接入，新购买设备可以在解决数据大客户接入的同时也解决3G等新建基站的接入。

四、结束语

总体看来，MSTP在兼顾传统TDM业务的同时，可提供具有QoS保障IP业务的传送，能够满足日益增长的数据业务的传送需求。MSTP技术的应用，能够保障通信网各类业务的开展，并为NGN和3G网络承载奠定坚实的基础。移动城域接入网建设是一个复杂的系统工程，它涉及到网络技术、市场需求、运营管理和规划优化各个环节，因此在引入MSTP综合接入设备的过程中，必然会带来对传统网络组织方式、运维方式等诸多方面的挑战。随着对MSTP技术不断地探讨和摸索，MSTP将是未来城域网综合化发展趋势和智能化发展趋势的首选技术。