MSTP与3G传输-通信世界.ppt

1 MSTP 技术新发展与3G传输 张成良 Tel:FaxE-mail : 中国电信集团北京研究院 Welcome 2 作者简介张成良 中国电信集团北京研究院技术部主任，国内通信标准协 会传送网组组长 曾主持制定国内通信行业标准“光波分复用系统总体 技术要求” 负责承担863重大项目中国高速信息示范网光网络性能 测试 ，该项目获2002年国家科技进步二等奖 长期参与各运营公司的光传送网建设，具有丰富的主持 大型网络设备测试和评估的经验 在国内外刊物发表文章 50多篇。 3 内容提要 变化中的城域网业务 MSTP 的演进 几种MSTP 的特点 内嵌MPLS 功能MSTP 的发展 3G 系统对传输的要求 小结 4 光通信发展的挑战 系统容量需求问题已经基本解决 需要新的推动力 全光处理的前景目前不被看好 下一代光网络主要围绕着两个方向 ASON 是一个重要方向，引入控制层面 多业务节点是又一个方向传输设备突破传统传输 节点的概念，引入了业务节点功能，可以组织VPN MSTP 出现延长了SDH 寿命，是“光发展低潮”的 亮点 5 多业务节点概念 多业务节点的概念是从城域网演化过来的，将来有可能 应用在长途网上，目前主要有两种形式 一种内核基于SDH 多业务节点设备，附加了一些其他 功能（ATM/IP），有人称之为新型SDH或者MSTP RPR 也被认为重要的选择，定义了一种新帧结构，支 持更细致的带宽颗粒，可以传输TDM 话音，使之成为 多业务传送平台（又有人在此基础上提出MSR） 两种技术都试图在一个平台上支持多业务，同时集成更 高层的功能，例如LAY 2 /3 传输节点必须支撑多种业务的传送和处理已是必然趋势 6 MSTP多业务节点发展 MSTP 目前仍是运营商首选，特别是传统运营商 主要是考虑庞大的SDH 投资，网管的统一 目前与其他技术越来越多的结合，特别是数据 层功能，例如MPLS、RPR 等 还处于变化之中，MSTP 已经有了3个版本 基于二层交换、内嵌RPR 功能、内嵌MPLS 功能 但最终MSTP 会演化到哪一种版本并没有定论， 怎么更符合现实需要？ 7 巨大变化中的城域网业务流量 城域网业务流量FE/GE 接口需求增长迅猛 绝大部分城市数据流量已经超过TDM 话音 这种趋势还会持续 可以想象几年后数据将超过话音 对于MSTP 的需求越来越强劲，传统SDH 会逐步 被MSTP 代替 对MSTP 的热潮将会保持 8 基于2层交换的MSTP 9 基于二层交换 MSTP 的缺点 MSTP设备的以太网处理板卡需要对每个业务进行 MAC地址查询，随着环路上的节点增加，查询MAC地 址表速度下降，处理性能明显下降。 以太网环上，每个MSTP节点上的以太网板卡分配带 宽的不公平性，无法保证环路各个节点带宽的公平 接入，即使采用端口速率限制机制，也不能成为全 局性公平机制，不能适应数据业务的突发性。 无法解决VLAN 重用地址问题 无法解决信号QoS 问题 10 内嵌RPR 功能MSTP 将弹性分组环（RPR）技术与SDH 技术相结合，将 RPR 卡板集成到SDH 设备中，RPR采用GFP协议映射 到SDH 的VC通道中。 RPR 功能模块以VC-4(VC-4-nC)颗粒嵌入 SDH 虚VC 通道中。 RPR可以进行优先级业务处理，能够支持实时、近 实时业务（规整业务）、尽力而为业务 采用加权公平算法来解决各个站点的公平接入并提 供带宽保障。 RPR 处理模块可以随着IEEE 802.17RPR 标准化的 进展而更新。 11 内嵌RPR功能MSTP 12 内嵌RPR 优欠缺 IEEE802.17 MAC具有双向环形拓扑 具有50ms环保护能力 在低等级业务上能够实现环上的各个节点上环业务 量加权公平 MSTP仍存在承载数据业务时应用能力的不足： VLAN标记数量不足的问题并未得到解决 只适用于环网拓扑结构 缺乏端到端标识业务，跟踪用户流量并保证业务性 能的方法 13 内嵌MPLS功能的MSTP 为了更有效的在传输设备上直接支持VPN ，有人提出了 在MSTP 上引入MPLS功能 采用MPLS承载以太网业务时： VLAN扩展 端到端QoS 提供新型以太网业务(如L2VPN) 带宽颗粒灵活控制 Etht Over MPLS 将以太网业务QoS/VPN/VLAN需求映射 到MPLS隧道中进行传输，然后映射到SDH通道中传送。 也可以将以太网业务到MPLS层，然后映射到RPR层，然 后再映射到SDH通道中传送 14 总体功能构架 15 内嵌MPLS 功能MSTP 标准化 目前ITU 也正在考虑将MPLS功能引入SDH设备 关于该标准基本分两步走： 第一步互连互通：帧结构、静态VPN配置等 第二步互连互通：LDP/CR-LDP、RSVP-TE等动 态信令 Martini草案，它定义了一种在MPLS网络中点到 点传送二层帧的方法，这里的2层帧包括Frame Relay, ATM AAL5, Ethernet等。 16 演进思路 第一步：静态MPLS 第二步：动态MPLS 17 Martini草案 Martini草案标准和封装格式与数据网中相同 目前厂商实现的标记分配、LSP 的建立方面都是静态。 MSTP 通过引入该功能加强对VPN和信号QoS 的支持。 Martini草案定义的是点到点的L2 MPLS VP 多个点到点的L2 MPLS VPN可以扩展成各种业务模型 比如VPLS Martini草案为每个以太网业务分配一个VC标记，多个 VC 可以承载在一个Tunnel LSP中，克服了VLAN地址 空间限制 L2封装头TunnelVC可选CWL2 PDU ：Martini草案定义的L2VPN封装格式 18 MSTP 与数据网中MPLS 比较 1、运行层面不同。 在传输设备上完成的数据处理功能。 三层IP网络中通过路由器（LSR）传送的 2、应用范围不同 3、建立方法不同。 主要是通过网管直接建立LSP来实现的 主要还是采用协议动态实现 4、信令传送通道不同 MSTP可以通过开销传送信令 数据设备一般是带内传送信令 19 内嵌MPLS的MSTP的互连互通 传送平面的互连互通 SDH VC互通 MPLS封装到SDH VC互通（GFP互连互通） 以太网封装到MPLS互通 映射协议的互通 控制平面互通 同时通过网络管理接口集中建立LSP 同时支持利用RSVP-TE或LDP信令或其他的相 同的IP信令建立LSP 业务互通 20 小结 MSTP 通过引入该功能加强对VPN和信号QoS 的 支持。 目前研发的重点集中在静态的网管指配LSP 实 现上。 将来要研发具有动态信令建立连接的设备，可 能要涉及到路由功能，互通是关键。 如何定义简单的、可操作性强3层功能来完成动 态信令完成业务连接建立，同时实现不同厂商 MSTP设备间的VPN互通 最终实现MSTP和MPLS路由器MPLS互通与互操作 21 目前2G系统的传输网络 以目前在网络上大量应用的第二代移动通信系统GSM为 例，承载的业务以话音为主，传输带宽相对比较低，传 输业务主要以E1为主，可分为三个层面： 一，基站到中心节点的传输。每个基站要求1至2个E1。以 155/622M为主 二、针对一定区域业务进行汇聚的汇聚传输层，以2.5G为 主,BSC-MSC 以上。 三、中心节点间的传输，包括移动交换局、移动关口局、 移动长途局、移动数据中心节点组成，业务包括话音业 务在大量E1电路以及部分数据城域网的数据业务，传输 速率以2.5G/ 10G为主。 22 图例 23 3G 对骨干传输的要求 3G网络在省际干线主要包括电路域和分组域业 务需求，其中电路域的业务需求是TMSC与TMSC 之间、MSC与TMSC之间的传输电路需求，接口类 型主要为STM1； 分组域主要是GSN之间的互连需求，接口类型包 括FE/GE/POS等。 省际干线传送网采用的技术主要是SDH和WDM， 能够提供的电路速率从E1到STM16，目前提供 的电路以E1和STM1两种速率为主。 运营商具有比较完善的传送网络，可以满足3G 网络建设的需求。 24 关注重点3G 本地传输 25 3G 本地传输的接口 3G在本地网的电路需求主要是Iu、Iur和Iub接口之间的 连接，包括RNC至Node B，RNC之间，以及RNC至 MSC/SGSN的连接。 如果在近期实施3G系统，R99或R4版本接口采用的都是 ATM协议，物理接口类型为E1或STM1。采用ATM可以实 现Node-B数据和语音的复用， RNC之间及RNC到MSC/SGSN一般应采用STM-1（ATM）接口 E1或多个E1主要用于NodeB与RNC之间的连接。每个Node -B节点将采用多个E1成组的IMA接口，通过统计复用提 高多个E1通道间带宽的利用率。 信元可以通过SDH网、ATM网或点到点光纤直连方式 26 ATM 与光纤直联 一般情况下，不推荐使用ATM设备来组建传输网。 点到点光纤直联浪费资源，不支持复杂拓扑，组网能 力差 可以看出，3G和ATM设备都有ATM交换功能，整网解决方 案存在着功能重叠。 3G设备具有ATM交换核心功能，ATM交换机在组网时仅仅 充当着传输角色，其ATM交换特性得不到充分应用。另 外ATM设备不是传输平台，其组网保护能力和对TDM业务 的支持能力较弱。 目前考虑重点是MSTP ，特别是引入ATM 功能的MSTP, 可以实现传输和ATM处理很好的结合。简单的在接入层 采用具有ATM处理能力的MSTP设备就可以大大简化网络 结构，实现传输与ATM统一网管。 27 引入ATM交换机组网 28 RNC之间及RNC到MSC/SGSN RNC与MSC/SGSN之间的接口采用的是ATM协议。 在SDH网络容量丰富的地区，建议采用SDH STM- 1电路。 采用STM-1（ATM）接口通过ATM over SDH的方 式与SDH设备相连， 采用具有ATM汇聚、统计复用功能的MSTP组环， 实现RNC之间及RNC到MSC/SGSN的连接 传统MSTP 可以满足需求。 29 NodeB与RNC之间（Iub接口） NodeB与RNC之间（Iub接口）的传输需求是3G网络传输 需求中最复杂而又最重要的部分。 RNC与Node-B间的接入传输层面临数据业务处理和传输 带宽两个问题。 NodeB业务连接拓扑一般均为星型或链型，NodeB设备提 供的物理接口主要有两种：E1(ATM IMA 方式)和STM-1 （ATM），接口协议为ATM协议。 Node-BRNC N*E1 ATM IMA 传输网络传输网络 STM-1 ATM NNI 30 RNC 接口 ：2Mb/s VS 155Mb/s RNC、NodeB之间的带宽目前为几个2M 在RNC侧，可以由RNC提供 E1接口与Node-B相连。传 输系统只需提供简单的E1电路传输 RNC需提供大量基于ATM的IMA E1接口，具备处理通道 化STM-1信号的能力，以处理STM-1中的IMA信号 多个Node-B间的带宽无法实现共享 RNC投资费用高 RNC 最好采用ATM 的STM-1接口。 RNC直接提供基于ATM的STM-1接口代替多个ATM E1接口 在进入RNC前，多个Node-B业务可进行统计复用，减少 了RNC侧接口的数量，网络更为简洁 31 RNC与Node-B间ATM信号的处理 RNC提供ATM的STM-1接口而Node-B提供IMA E1接口 在RNC与Node-B间必须进行ATM信号的处理。 一种方法是在RNC侧进行处理，在RNC前提供一个ATM 交换机，E1在ATM交换机上终结，并提供STM-1信号进入 RNC。在传输层只需要进行E1传输，但是这种方式需要 独立的ATM设备，独立的ATM网管系统，ATM设备与传输 设备间大量的E1连接，并且无法解决传输带宽的统计复 用问题。 另一种方法是在Node-B侧进行ATM处理，每个Node-B进 行ATM处理，实现一个ATM环，大大提高了带宽利用率， RNC侧只需提供简单的STM-1接口，但需要大量ATM处理 设备，成本高。 32 Node-B 的ATM 处理 1、对接入层上传ATM E1电路通过VC-12进入ATM处理板 卡进行统计复用成VC-4，经汇聚层传输至RNC节点通过 STM-1接口与RNC相接。 2、在各汇聚结点实现带宽的统计复用，提供带宽利用 ATM NNI STM-1 / VC4 MSTP-NetRing ATM IMA E1 60*VC-12 20 E1s from Node-Bs ATM处理卡 MSTP+内置ATM处理卡 33 对当前MSTP 的要求 采用MSTP 环网结构（内置1个ATM 155M环）可 以覆盖多个基站。解决多个Node B的业务上联 问题 该环网也可以为群路速率155Mb/s或622Mb/s 可以通过增加多个ATM 155Mb/s方式进行扩容 目前MSTP 的ATM 处理不支持2Mb/s接口和IMA 2Mb/s处理,都是155Mb/s 输入输出 有必要在MSTP（特别是接入层622/155Mb/sMSTP ）上引入对ATM 2Mb/s及2Mb/s到VC-4的处理 34 MSTP与 3G 传输 在骨干网传输系统变化不大，重点在RAN 无线 接入部分 MSTP可实现多种业务在统一传输平台的传送， 在与3G业务组网时，