广播电视网络中心MSTP城域网设计.doc

南京邮电大学毕业设计(论文)任务书题目：广播电视网络中心MSTP城域网设计专 业 通信工程 学 生 姓 名 班 级 学 号 指导教师(签字) 指导教师职称 副教授 指 导 单 位 负 责 人 签 字 学院领导签字 日 期 2009年9月 题目广播电视网络中心MSTP城域网设计课题类型理论研究工程设计产品开发实验研究课题类别软件硬件软硬结合其他设计内容与技术要求、成果形式设计内容：广播电视MSTP传输项目采用新一代汇聚层STM-16级别的多业务配置平台设备MetroWaveTM8100以及STM-4/STM-1级别的多业务平台设备808C。该MSTP平台具有灵活的组网能力，可以组成点到点、链形、星形、环形以及网孔形的网络，并可支持多环形和子环形等各种复杂的网络拓扑。本课题是在确定了设备选型后对广电网络中心MSTP城域网的设计。技术要求：（1）总体概要 （2）城域组网技术比较与分析 （3）广电系统传输网络需求分析及解决方案 （4）MetroWaveTM设备简介 （5）组网方案设计 （6）项目建设总结成果形式：1.毕业论文报告中相应的研究内容和工程设计2.英文资料翻译设计进度暑假期间，就毕业论文的内容与要求进行必要的理论准备与实际调研，返校后正式开始毕业论文撰写，论文进度如下：0102周：论文构思、完成开题报告、开题0306周：进一步收集整理资料、深化完善论文总体构思、撰写论文初稿、完成相应的理论方面的分析和研究0708周：中期检查、调整或修改论文初稿、确定论文设计或实验方案0912周：完成外文译文、完成论文设计或实验方案、完成论文初稿1314周：修改初稿、完成终稿、上交论文、准备答辩参考资料1 张继军.新一代城域光传送技术M. 杨壮.北京：北京邮电大学出版社，2005.2 YD/T1238-2002,基于SDH的多业务传送节点技术要求S.2002.3 YD/T1179-2002,在同步数字体系（SDH）上传送以太网帧的技术规范S.2002.4 毛谦.VC4的相邻级联、虚级联及其互通J.现代有线传输，2000,2000（1）.5 荆瑞泉，李东颖.以太网技术和业务的标准化现状J.现代电信科技，2004,2004（3）.6 何苗.ATM技术在MSTP中的应用J.电信科学，2004,2004（6）.7 曾智龙，黄锐.适用于Data over SDH的GFP通用成帧规程协议J.光子技术，2003,2003（12）.8 何一心.光传输网络技术-SDH与DWDMM.北京：人民邮电出版社，2008.9 ITU-T G. 7041,Generic Framing ProcedureS.Oct. 2002.10 ITU-T G. 7042/Y.1305,Link Capacity Adjustment Scheme(LCAS)for Virtual Concatenated SignalsS.Oct.2003.南京邮电大学毕业设计(论文)开题报告题目广播电视网络中心MSTP城域网设计学生姓名班级学号专业通信工程一、对指导教师下达的课题任务的学习与理解广播电视网络城域网建设一直是通信工程专业的大学生毕设课题之一，如何对广播电视网络中心MSTP城域网进行设计更是重点。多业务传送平台(MSTP)的出现使得电信运营商可以用熟悉的传输体制，较低的成本来构建一个高效、可管理、业务的安全性和服务质量能够得到有效保障的城域传输网。城域基础网络中实现多类型业务的有效承载，一直是业界重点研究的问题，并由此产生出一个新的技术术语多业务传送平台。本次毕业设计的目的就是研究广播电视网络中心MSTP城域网。通过三周对课题相关资料的学习、调研以及与老师的交流，要完成该课题，必须掌握MSTP多业务传送平台以及城域网的基本概论。了解各种网络的拓扑结构，最后，根据分析的结果，确定组网方案。二、阅读文献资料进行调研的综述1、MSTP的概念、工作原理、技术优势 概念基于SDH的多业务传送平台（MSTP）是指：基于SDH平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。工作原理MSTP可以将传统的SDH复用器、数字交叉链接器（DXC）、WDM终端、网络二层交换机和IP边缘路由器等多个独立的设备集成为一个网络设备，即基于SDH技术的多业务传送平台（MSTP），进行统一控制和管理。基于SDH的MSTP最适合作为网络边缘的融合节点支持混合型业务，特别是以TDM业务为主的混合业务。技术优势在城域汇聚层，实现企业网络边缘节点到中心节点的业务汇聚，具有节点多、端口种类多、用户连接分散和较多端口数量等特点。采用MSTP组网, 可以实现IP 路由设备10M/100M/1000M POS和2M/FR业务的汇聚或直接接入，支持业务汇聚调度，综合承载，具有良好的生存性。根据不同的网络容量需求，可以选择不同速率等级的MSTP设备。2、多业务配置平台设备METROWAVETM简介光桥科技自主研发的新一代MSTP城域传输产品，通过国际战略合作伙伴，产品大规模的进入了中东，东南亚，欧洲，北美等市场，短短4个月内，已有超过900套系统在国际市场上顺利开通和运行。MSTP技术脱胎于成熟的SDH/SONET技术，是为城域网度身定制的最佳解决方案之一。光桥公司的Metrowave系列是新一代MSTP产品，其关键技术主要有：基于SDH的虚级联：Virtual Concatenation；动态带宽调整：LCASLink Capacity Adjustment Scheme（链路带宽调整方案）；先进的映射方式：GFPGeneric Framing Procedure(通用成帧规程)；支持先进的数据处理功能，将来支持业务网关功能；支持基于RPR方式的以太环网。3、MSTP网络应用设计多业务传送平台(MSTP)的出现使得电信运营商可以熟悉的传输体制，较低的成本来构建一个高效、可管理、业务的安全性和服务质量能够得到有效保障的城域传输网。新一代的MSTP系统，在SDH平台上综合了多协议标签交换(MPLS)、弹性分组环(RPR)、通用成帧规程(GFP)、级联、虚级联(VC)和链路容量调整规程(LCAS)等新的技术和标准，使网络对于ATM、IP等多种业务的支持效率更高并且管理更灵活。特别是VC、LCAS和GFP等技术的使用，使新一代MSTP较传统的SDH对数据业务支持的灵活性、带宽利用率和可用性得到了根本性的提高。 MSTP是在SDH这一可靠而广泛应用的物理层平台上，通过发展原有技术，综合新的技术和标准而形成的一个跨越一层和二层的综合传输平台。GFP/VC/LCAS这3个新技术构成了新一代MSTP承载数据业务的基础，在此基础上MSTP综合MPLS、RPR和以太网二层交换等为分组业务开发的二层技术，实现了对带宽的统计复用、服务分级和业务的灵活支持。三、初步拟定的执行（实施）方案（含具体进度计划）1、0102周：论文构思、完成开题报告、开题：第一周，收集和分析关于广播电视网络中心MSTP城域网设计的研究和应用的资料并认真阅读材料完成开题报告初稿。第二周，在深入分析和了解MSTP城域网在广电中的应用后，完善并提交开题报告。2、0306周：进一步收集整理资料、深化完善论文总体构思、撰写论文初稿、完成相应的理论方面的分析和研究：第三周，完成2万字与广播电视网络中心MSTP城域网设计相关的外文资料翻译。第四周，基本解决第一、二周的问题。参考资料，着手于广播电视网络中心MSTP城域网设计上，并对论文的大纲的大致构成有初步了解。第五、六周，进一步完善论文提纲，初步弄懂广播电视网络中心MSTP城域网的大致构成，列出大概框架，撰写论文的初稿。3、0708周：中期检查、提交论文初稿，记录整理老师提出的修改意见。4、0912周：根据指导老师的修改意见整合前面的工作，建立一个完整的框架，并对该框架不断地修改更新并完成外文译文。在此基础上撰写并完成论文二稿，提交给老师。5、1314周：根据老师的意见对二稿进行修改，对论文的格式再做修改并定稿。打印装订论文，准备论文答辩。四、参考文献1 张继军.新一代城域光传送技术M. 杨壮.北京：北京邮电大学出版社，2005.2 曹蓟光.多业务传送平台(MSTP)技术与应用M.北京：人民邮电出版社，2003.3 YD/T1179-2002,在同步数字体系（SDH）上传送以太网帧的技术规范S.2003.4 毛谦.VC4的相邻级联、虚级联及其互通J.现代有线传输，2000,2000（1）：5-9.5 王健全.城域MSTP技术M.北京：机械工业出版社，2005.6 何苗.ATM技术在MSTP中的应用J.电信科学，2004,2004（6）：25.7 曾智龙，黄锐.适用于Data over SDH的GFP通用成帧规程协议J.光子技术，2003,2003（12）：13.8 何一心.光传输网络技术-SDH与DWDMM.北京：人民邮电出版社，2008.9 ITU-T G. 7041,Generic Framing ProcedureS.Oct. 2002.10 ITU-T G. 7042/Y.1305,Link Capacity Adjustment Scheme(LCAS)for Virtual Concatenated SignalsS.Oct.2003.11 ITU-TX.85/Y.1321,IP over SDH Using LAPS S12 IETFRFC-2615,PPP over SONET/SDH S.指导教师批阅意见该同学的开题报告能反映出该同学对任务书课题的理解，对论文撰写各环节的安排，基本明确论文可能的章节将要写什么、怎么写。对该学生的开题报告批阅意见如下：1、要明确论文的成果是阶段性研究的结果，所以不求多，而求实。2、论文研究的核心问题一定要从大背景中掌握，明确做此课题的通信地位。3、论文总的内容划分应是理论研究部分和实际应用部分。理论研究部分重点是核心原理或关键技术研究。实际应用部分重点是工程设计或应用实例，其中要能体现设计的规范性和理论研究成果的应用性。总之，对课题的研究方法应是试验研究、理论研究和计算机仿真研究的综合，虽然以上方法不一定在本毕业设计中全都用到，但对采用的研究方法一定要按相应的要求展开研究。 4、本课题研究方向是广播电视网络中心MSTP城域网设计，所以从理论上讲应充分分析MSTP的技术特点，如封装中的关键技术GFP、映射过程中的关键技术VCAT、LCAS是研究的重点，在具体分析时要有分析的线路。例如：虚级联（VCAT）的分析线路是（1）级联与虚级联概念和特点（2）VC-4（AU-4）相邻级联与虚级联的实现（3）VC-12（AU-12）相邻级联与虚级联的实现（4）虚级联应用中的问题对其它理论问题的研究均要有一个分析线路。5、本课题实际应用部分是广播电视网络中心MSTP城域网设计，论文应在充分分析MSTP技术特点的基础上，结合广播电视网络实际情况和业务预测，对MSTP技术在广播电视网络中心设计中的应用进行分析和展望，并提出具体的实施方案。 6、开题报告和毕业设计（论文）的格式和内容要严格按南邮标准，请自查。7、开题报告最终结论：基本思路正确，但在具体的研究上认识还不很准确、还停留在概念上。希望能深刻理解指导教师批阅意见，按计划努力完成好开题后的毕业设计任务。同意该学生开题。指导教师(签名)： 2009年 9月 20 日摘 要随着通信业务需求不断增长和光纤技术逐渐向用户推进，对城域传输网的在业务承载量、业务传输类型多样性、传输安全性等方面提出了更高的要求。本文主要介绍了广播电视网络中心MSTP城域网设计技术特点、基本原理、组网方案、应用和发展方向，还介绍了MSTP技术在传输网中的应用。全文共分6章，第1章先概括介绍了通信网络的发展趋势及技术特点等；第2章阐述了MSTP的概念、特点、发展历程；第3章介绍了MSTP的工作原理及组网方式；第4章主要介绍了城域组网的相关技术；第5章对光桥MetroWave 设备作了简介；第6章介绍了广电系统传输网络需求分析及光桥解决方案。 关键词：MSTP；VC；ATM；MPLS；VPNAbstractWith the growing demand for communication services and fiber-optic technology, the gradual advance to the user on the metro transport network carrying capacity in the business, business type diversity transmission, transmission security, and so put forward a higher demand. This paper describes the radio and television network-centric metro MSTP design features, the basic principles of networking programs, applications and development, but also introduced the MSTP technology in the transmission network applications. Full-text is divided into six chapters,chapter 1 first, an overview of the development trend of the communications network and technical features, etc.; Chapter 2 describes the concept of MSTP, characteristics, development process; Chapter 3 describes the working principle and MSTP Networking Method; Chapter 4 introduces the the metro networking related technologies; in Chapter 5 were made to light the bridge MetroWave device profile; Chapter 6 describes the radio and TV transmission network needs analysis and optical bridge solutions.Keywords: MSTP；VC；ATM；MPLS；VPN目 录第一章 引言2第二章 MSTP的概念、特点及发展历程42.1 MSTP的定义及功能特征42.2 MSTP发展历程52.2.1 第一代MSTP技术52.2.2 第二代MSTP技术52.2.3第三代MSTP技术62.3 MSTP的优势72.4 MSTP的关键技术72.4.1级联82.4.2通用成帧规程GFP82.4.3链路容量调整机制LCAS82.4.4多协议标签交换MPLS8第三章 MSTP工作原理及组网方式93.1 MSTP的工作原理103.1.1 LCAS（链路容量调整方案）技术工作原理：103.1.2 VC虚级联技术工作原理：113.1.3 MPLS标签技术工作原理：113.2 几种常见的MSTP组网方式：123.2.1 以太专线业务EPL133.2.2以太虚拟专线业务EVPL133.2.3以太虚拟专用本地网14第四章 城域组网技术154.1城域多业务传输平台的发展趋势154.2新一代MSTP城域传送技术174.2.1回顾与总结第一代MSTP技术194.2.2 分析与展望新一代MSTP的核心技术214.3城域网中数据业务处理方式的演进23第五章 光桥MetroWave 设备简介255.1MetroWave 产品家族概况255.1.1 MetroWave 8100+产品简介265.1.2 MetroWave 808产品简介325.1.3 MetroWave808c 产品简介365.2 PhotonicVision SNM智能光网络管理系统39第六章 广电系统传输网络需求分析及光桥解决方案436.1 SDH光通信技术在广播电视传输网中的应用436.2 光桥公司MetroWave 系列MSTP设备针对广电网络的解决方案45结束语47第一章 引言当今，通信技术突飞猛进，电信业成为全世界发展速度最快的产业之一。我国在九届人大四次会议通过的“十五”计划纲要中，曾十六次提到加速信息产业的发展这一问题，明确提出以信息化带动工业化。信息产业已融入国民经济的各个领域，成为推动国民经济快速发展的动力之一。电信业作为信息产业的载体，随着国家产业政策的调整，不断引入竞争机制，由原来邮电一家垄断变成了各具特色的七家电信运营商分割市场的局面。在激烈的市场竞争中，专网通信依托行业信息需求不断壮大，已发展成为电信领域不容忽视的竞争力量。政策给广电网络带来历史机遇。在信息产业部日前颁布的电信条例中，指出“电信，是指利用有线、无线的电磁系统或者光电系统、传送、发射或者接收语言、文字、数据、图象以及其他任何形式信息的活动”，这实际上把为实现电子信息流的畅通而服务的所有行业全纳入了通信的范围。意味着广电和电信之间的界限将日趋模糊，最后消失。“三网融合”是近几年国际上出现的潮流。即原先独立设计运营的传统的电信网、计算机网（主要指Internet）和有线电视网正通过各种方式趋向于相互渗透和相互融合。所谓三网融合实际上一种广义的社会化的说法，从分层分割的观点来看，目前主要指高层业务应用的融合，表现为技术上趋向一致，网络层上可以实现互连互通，业务层上互相渗透和交叉，应用层上趋向使用统一的TCP/IP通信协议，行业管制和政策方面也逐渐倾向统一。至于各种业务的基础网本身，由于历史的原因以及竞争的需要，将会长期共存，竞争和发展。业务层的融合将迅速发展而不会受限于基础网传送结构。从长远看，三网融合的最终结构将是产生下一代网络(NGN)，它不是现有三网的简单延伸和迭加，而应是其各自的优势的有机融合。20世纪提出了三网融合的概念，21世纪三网融合仍是一个发展趋势。光纤通信和互联网技术的快速发展给网络带来了根本的变化，动态波长和快速波长技术是光纤网络发展的主要趋势之一。随着光纤网络规模的迅速扩展，光纤传输网的角色已经从大容量宽带传输转变为端到端的服务连接。未来光纤网络规模的不断扩大，网络规模已经成为自动光网络设计的主要目标。现今通信网络的发展，一方面光电器件技术的持续发展正在深刻地改变着光纤通信的面貌，通信容量越来越大，全光通信初步变成现实；另一方面光纤技术和因特网技术的相互融合正在改变着传统通信系统构架，SDH、ATM、IP等技术融合到光城域网络建设中，而二者的融合也适时的促进了中国的广电事业的发展，尤其是给中国的有线电视产业带来了飞跃发展的的契机。南京邮电大学2010届本科生毕业设计（论文）第二章 MSTP的概念、特点及发展历程2.1 MSTP的定义及功能特征MSTP是指基于SDH平台，同时实现TDM、ATM、以太网等多种业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。基于SDH的多业务传送节点除具有标准SDH传送节点所具有的功能外，还有以下功能特征。1）具有TDM业务、ATM业务或以太网业务的接入功能；2）具有TDM业务、ATM业务或以太网业务的传送功能包括点到点的透明传送功能；3）具有ATM业务或以太网业务的带宽统计复用功能；4）具有ATM业务或以太网业务映射到SDH虚容器的指配功能。MSTP系统图如下图2.2 MSTP发展历程随不断增长的IP数据、话音、图像等多种业务传送需求使用户接入及驻地网的宽带化技术迅速普及起来，同时也促进传输骨干网的大规模建设。由于业务的传送环境发生了巨大变化，原先以承载话音为主要目的的城域网在容量以及接口能力上都已经无法满足业务传输与汇聚的要求。于是MSTP(多业务传送平台)技术应运而生。MPLS是1997年由思科公司提出，并由IETF制定的一种多协议标签交换标准协议，它利用2.5层交换技术将第三层技术（如IP路由等）与第二层技术（如ATM、帧中继等）有机地结合，从而使在同一个网络上既能提供点到点传送，也可提供多点传送；既能提供原来以太网的服务，又能提供有很高QoS要求的实时交换服务。伴随着通信网络的发展，MSTP的技术也在不断进步，主要体现在对以太网业务的处理上，共经历了从支持以太网透传的第一代MSTP、支持二层交换的第二代MSTP和当前支持以太网业务QoS的第三代MSTP三步。 2.2.1 第一代MSTP技术 以太网透传功能是指将来自以太网接口的信号不经过二层交换，直接映射到SDH的虚容器(VC)中，然后通过SDH设备进行点到点传送。第一代MSTP的特点在于保证以太网业务的透明性，包括以太网MAC帧，VLAN标记等的透明传送。第一代MSTP的缺点包括：不提供以太网业务层保护，完全基于SDH提供的物理层保护，需要预留保护带宽；支持的业务带宽粒度受限于SDH的虚容器，最小为2 Mbps ；不提供以太网QoS支持，无法满足不同业务的差异性应用；不提供多个业务流的统计复用和带宽共享，带宽利用率低；只提供物理层上的多用户隔离，不提供业务层(MAC层)上的多用户隔离，网络扩展能力差。 正是第一代MSTP在支持数据业务时表现的不适应性，第二代MSTP应运而生。 2.2.2 第二代MSTP技术MSTP以太网二层交换功能是指在一个或多个用户以太网接口与一个或多个独立的基于SDH虚容器的点对点链路之间，实现基于以太网链路层的数据帧交换。第二代MSTP主要在多用户/业务的带宽共享和隔离方面进行了一定改善，但是，第二代MSTP的缺点也是明显的，不提供以太网QoS支持，只能提供有限的CoS能力；基于STP/RSTP的业务层保护时间太慢，根据网络的规模不同，收敛时间可能要花几十秒，同SDH的50ms自愈时间相比，以太网的故障恢复时间太长，不适于传送语音、视频数据；所提供的业务带宽粒度受限于VC，一般最小为2Mbps ；VLAN的4096地址空间使其在核心节点的扩展能力很受限制，不适合大型城域公网应用；节点处在环上不同位置时，其业务的接入是不公平的；MAC地址的学习/维护以及MAC地址表影响系统性能；基于802.3x的流量控制只是针对点到点链路，不能提供端到端的流量控制；多用户/业务的带宽共享是对本地接口而言，还不能对整个环业务进行共享。 从第一代MSTP和第二代MSTP的以太网业务支持上看，不能提供良好QoS支持的一个主要原因是现有的以太网技术是无连接的，尚没有足够QoS处理能力，为了能够将真正QoS引入以太网业务，需要在以太网和SDH/SONET 间引入一个中间的智能适配层来处理以太网业务的QoS要求，第三代MSTP由此产生。 2.2.3第三代MSTP技术第三代MSTP的主要特征是引入中间的智能适配层(1.5层)、采用GFP高速封装协议、支持虚级联和链路容量自动调整(LCAS)机制，可支持多点到多点的连接、有可扩展性、支持用户隔离和带宽共享、支持以太网业务QoS、SLA增强、阻塞控制，公平接入以及提供业务层环网保护。 在SDH不断融合数据业务的过程中，针对数据业务突发特征的各种技术也在发展，包括GFP和虚级联/LCAS。G.7041定义的通用封装规程GFP作为高速的数据封装协议与HDLC/LAPS相比有很多优点，已被802.17 内定为封装协议，许多厂家在新一代MSTP系统中采用GFP已达成共识。 LCAS定义了一种改变传送网络中虚级联信号带宽的方法。在确定的虚级联带宽下，可动态地通过网管系统指配业务带宽。只有各厂商的MSTP均支持标准的GFP和LCAS，不同厂商的MSTP间的业务层互通才能成为可能，对运营商而言大规模的建设MSTP网络才不受限制。 以太网新业务的QoS要求推动MSTP向第三代发展。从第一代和第二代MSTP的以太网业务支持上看，不能提供良好QoS支持的一个主要原因是现有以太网技术是无连接的，尚没有足够QoS处理能力，为了能将真正的QoS引入以太网业务，需要在以太网和SDH间引入一个中间的智能适配层来处理以太网业务的QoS要求；上海贝尔阿尔卡特在MSTP产品中采用二层MPLS作为智能适配层，同时使用先进的分组环(Packet Ring)技术实现业务层小于50ms的保护倒换。 2.3 MSTP的优势现用户的需求是固定带宽专线，有2Mbit/s、10/100Mbit/s、34Mbit/s、155M bit/s。对这些专线业务，可划分为固定带宽业务和可变带宽业务。对固定带宽业务，MSTP设备从SDH那里集成优秀的承载、调度能力，对可变带宽业务，可直接在MSTP设备上提供端到端透明传输通道，充分保证服务质量，可充分利用MSTP的二层交换和统计复用功能共享带宽，节约成本，同时使用其中的VLAN划分功能隔离数据，用不同的业务质量等级（CoS）来保障重点用户的服务质量。在城域汇聚层实现企业网络边缘节点到中心节点的业务汇聚，有节点多、端口种类多、用户连接分散和多端口数量等特点。用MSTP组网实现IP 路由设备10M/100M/1000M POS和2M/FR业务的汇聚或直接接入，支持业务汇聚调度，综合承载，有良好的生存性。根据不同的网络容量需求选择不同速率等级的MSTP设备。 2.4 MSTP的关键技术MSTP技术源于SDH，是在传统的SDH设备上增加了以太网和ATM业务的接入、处理、传送能力，并提供统一网管的多业务节点。它既继承了SDH稳定、可靠的特性，又融合了数据网灵活、多样的业务处理能力。 2.4.1级联 VC级联的概念是在ITU-T G.707中定义的，分为相邻级联和虚级联两种。相邻级联指SDH中用来承载以太网业务的各个VC在SDH的帧结构中是连续的，共用相同的通道开销(POH)；虚级联指SDH中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。 2.4.2通用成帧规程GFP GFP是ITU-T G.7041定义的一种链路层标准，是一种对于以帧为单位组织的数据业务的简单有效的封装方式，它既可在字节同步的链路中传送长度可变的数据包，又可以传送固定长度的数据块，是一种简单而又灵活的数据适配方法。GFP采用了与ATM技术相似的帧定界方式，可透明地封装各种数据信号，利于多厂商设备互联互通。 2.4.3链路容量调整机制LCAS LCAS可以在不中断数据流的情况下动态调整虚级联个数，它所提供的是平滑地改变传送网中虚级联信号带宽以自动适应业务带宽需求的方法。LCAS可以将有效净负荷自动映射到可用的VC上，从而实现带宽的连续调整，不仅提高了带宽指配速度、对业务无损伤，而且当系统出现故障时，可以动态调整系统带宽，无须人工介入，在保证服务质量的前提下，使网络利用率得到显著提高。 2.4.4多协议标签交换MPLS MPLS是一种多协议标签交换标准协议，它将第三层技术(如IP路由等)与第二层技术(如ATM、帧中继等)有机地结合起来，从而使得在同一个网络上既能提供点到点传送，也可以提供多点传送；既能提供原来以太网的服务，又能提供具有很高QoS要求的实时交换服务。MPLS技术使用标签对上层数据进行统一封装，从而实现了用SDH承载不同类型的数据包。基于MPLS的MSTP设备不但能够实现端到端的流量控制，而且还具有公平的接入机制与合理的带宽动态分配机制，能够提供独特的端到端业务QoS功能。通过嵌入二层MPLS技术，允许不同的用户使用同样的VLAN ID，从根本上解决了VLAN地址空间的限制。此外，由于MPLS中采用标签机制，路由的计算可以基于以太网拓扑，大大减少了路由设备的数量和复杂度，从整体上优化了以太网数据在MSTP中的传输效率，达到了网络资源的最优化配置和最优化使用。 第三章 MSTP工作原理及组网方式MSTP可将传统的SDH复用器、数字交叉链接器（DXC）、WDM终端、网络二层交换机和IP边缘路由器等多个独立的设备集成为一个网络设备，即基于SDH技术的多业务传送平台（MSTP），进行统一控制和管理。它最适合作为网络边缘的融合节点支持混合型业务，特别是以TDM业务为主的混合业务。它不仅适合缺乏网络基础设施的新运营商，应用于局间或POP间，还适合于大企事业用户。且即便对于已敷设大量SDH网的运营公司它也可更有效地支持分组数据业务，有助于实现从电路交换网向分组网的过渡。所以它将成为城域网近期的主流技术之一。MSTP的实现基础是利用SDH技术对传输业务数据流提供保护恢复能力和较小的延时性能，并对网络业务支撑层加以改造，以适应多业务应用，实现对二层、三层的数据智能支持。即将传送节点与各种业务节点融合在一起构成业务层和传送层一体化的SDH业务节点，称融合的网络节点或多业务节点，定位于网络边缘。通信网正朝宽带化、综合化、智能化、光纤化方向迈进。城域网中话音和专线TDM业务仍是运营商的主要收入来源，而以IP为代表的数据业务增长迅速， IP业务的流向、流量更复杂，对带宽、可靠性、安全性的要求也多样。一个好的城域网应是一个通用的传输平台，能高效可靠地传输各种业务，这需城域网能针对数据业务类型多样化和业务流量流向不确定性的特点，在保证对TDM业务支持的同时也支持多种数据接口、优化数据传输效率。MSTP（新一代多业务传送平台）是在传统SDH的基础上，通过支持IP、ATM等多业务处理，正成为城域网建设的主流技术。MSTP在借鉴数据网、交换网等行之有效的技术基础上与时俱进，越来越将传送节点与业务节点紧密结合。3.1 MSTP的工作原理3.1.1 LCAS（链路容量调整方案）技术工作原理：LCAS协议使用H4/K4字节，携带控制信息，在源端和宿端之间进行握手操作。通过源端和宿端的握手协议完成带宽的增加、删除操作，以及失效成员的屏蔽、恢复等操作。通过LCAS协议，实现虚级联链路容量调整，从而实时动态调整带宽：按需调整带宽，在链路没有问题的情况下，可以动态地增加和减少VC-trunk内的成员而不影响业务。当一部分成员失效时，其它成员仍正常传输数据；当失效成员被修复时，仍能自动恢复虚级联组的带宽，速度快。随着光传送网络的智能化发展，按需动态分配以太业务带宽将是未来ION的主要应用之一。LCAS所实现的虚级联带宽动态调整无疑为实现端到端的带宽智能化分配提供了可能和有效的手段。LCAS的保护功能LCAS的源端和目的端间的控制机制能随实际中需被映射的业务的流量大小和所需带宽动态调整所用的VCG容量；同时LCAS也在某个已映射业务的虚容器（MEMBER）的LINK发生FAILURE时暂时取消这个LINK。如上图，假设正常状态下VCG中映射4个VC12的虚级联，业务流带宽为8M。当虚级联VC12-4v中有两个通道失效时，LCAS功能自动调整该VCG的容量，业务速率被降低，但保证业务数据不会丢失。当失效的通道修复后，又自动恢复8M的虚级联带宽。另外若在MSP（复用段保护）环网中利用LCAS技术动态调整虚级联带宽的功能，可充分利用MSP备用通道的传输带宽。具体如下：MSP备用通道通常用于传送额外业务，但额外业务不受保护，安全性没有保证。若业务采用虚级联的方式，一部分映射到主用通道，另一部分映射到保护通道，在保护通道故障时，LCAS技术实现虚级联组VCG成员的动态减少，使业务的传送带宽自动减小而保证业务不会中断。当备用通道修复后带宽又能自动恢复。3.1.2 VC虚级联技术工作原理：为满足数据业务日益增长的带宽需求，传输设备的以太网单板引入虚级联技术。以太单板把接收到的数据经过GFP/LAPS/PPP等协议封装后，将数据包映射到SDH的VC4/VC3/VC12粒度的虚级联的VC-trunk中。以太单板对FE映射到VC3/VC12中，GE信号除可映射到VC4中，还能映射到VC3/VC12中，这样可实现互通互联。对于GE信号，选择VC4颗粒进行映射适于业务的透明传送；映射到VC3/VC12中能实现多个FE信号汇聚到一个GE中，降低中心设备的端口压力。较之于映射颗粒VC4，VC3/VC12最大的优点在于带宽更为灵活，颗粒调整越为精确，带宽利用率越高。下表是各种以太信号采用不同级别的映射颗粒时，基本达到线速所需的虚级联数目的比较：表：以太信号基本达到线速采用不同映射颗粒所需虚级联数目映射颗粒净荷容量10M100M1000MVC NumberVC NumberVC NumberVC122.176M446460VC348.384M220VC4149.370M173.1.3 MPLS标签技术工作原理： 虚拟专用网VPN是指依靠ISP（Internet服务提供商）和其它NSP（网络服务提供商），在公用网络中建立专用的数据通信网络的技术。在虚拟专用网中，任意两个节点之间的连接并没有传统专网所需的端到端的物理链路，而是利用某种公众网的资源动态组成的。IETF草案理解基于IP的VPN为：“使用IP机制仿真出一个私有的广域网”是通过私有的隧道技术在公共数据网络上仿真一条点到点的专线技术。当不同用户的业务流通过VB基于vlanmac地址区分开以后，将被加上MPLS标签，然后再映射到vc trunk中。该标签的作用有两个：多个VB的业务映射进同一vc trunk时，区分不同用户的业务流；同一个VB相同vlan的业务映射进同一vc trunk时区分不同的业务流。这样通过MPLS标签技术，建立起端到端的标签交换通道，也就是实现了通过私有的隧道技术在公共数据网络上仿真出点到点的业务专线连接，从而实现了VPN网络。通过二层的MPLS标签技术，可使业务传送连接具有vc trunkvlanvmac三重隔离，提高业务传送的灵活性和安全性。通道共享应用示例上图中运营网络中心节点的端口属性为P（Provider），运营网络边缘节点靠近用户网络侧的端口属性为PE（Provider Edge）。来自不同用户的数据业务进入传输设备后，经过VB再被不同的二层业务标签标识，进入同一传输通道（vc trunk）进行传送。在接收端，传输设备标签识别不同的业务，再通过VB将业务交换到目的地址。这通道共享有效节省带宽资源，同时业务流经过多重标签严格区分，安全可靠。3.2 几种常见的MSTP组网方式：城域网是当前电信运营商争夺的焦点，目前城域网组网技术种类繁多，包括基于SDH结构的城域网、基于以太网结构的城域网、基于ATM结构的城域网和基于DWDM结构的城域网。其实，SDH、ATM、 Ethernet 、WDM等各种技术也都在不断吸取其他技术的长处，互相取长补短，即要实现快速传输，又要满足多业务承载，另外还要提供电信级的QoS，各种城域网技术之间表现出一种融合的趋势。3.2.1 以太专线业务EPL大客户专线业务上图是某大客户的专线业务。各营业部和银行由点到点的以太专线实现互联，专线带宽灵活配置，映射颗粒按vc12、vc3、vc4任意选取，用户端通过以太网单板的COS、CAR等功能满足各种QOS要求。汇聚节点的以太单板通过设置不同VB实现不同证券或银行用户的隔离，加上二层标签技术，确保大客户数据业务的安全性。 3.2.2以太虚拟专线业务EVPL专线上网共享带宽上图中，以太单板利用通道共享技术实现用户接入带宽的统计复用，利用较少的网络带宽实现多点接入和带宽共享，传送到中心节点完成汇聚后经骨干路由器接入Internet。各用户业务带宽可按需求动态灵活分配，提供接入端口的流量控制。3.2.3以太虚拟专用本地网下图某工业园有若干企业和机构。企业A、B间有业务，且A与供应商有交易。三者通过以太虚拟连接EVC互联，构成局域网I；科研机构与企业C、D有合作项目，三者通过以太虚拟连接EVC互联，构成局域网II。各公司和机构的接入带宽任意设置，按需调整。通过二层标签等共享传输通道、用户隔离技术、保障数据的安全性、利用相同的传输物理通道资源构成逻辑上独立的局域网I、II，充分提高带宽利用率。共享以太专网应用示例另外虚拟通道还能使多个站点共享SDH环网同一传输带宽（如一个2M），实现在该共享带宽上的多个站点业务的统计复用。如下图所示：多站共享传输带宽第四章 城域组网技术4.1城域多业务传输平台的发展趋势随着电信网络的发展，长途干线网方面已部署了大容量传输设备包括密集波分复用(DWDM)设备，ATM交换机和高端路由器，干线网的传输带宽和数据处理能力得到缓解，各个城域网之间在骨干网上的互联已实现了高速。现在，各个运营商都加紧宽带城域网络建设的步伐。在城域网中，随着宽带业务的发展，用户Internet接入的方式逐渐从拨号向固定接入演进，运营商可通过软交换基于IP平台向用户提供语音服务，分组业务在城域网中的比重越来越大。企业用户需要成本低廉、宽带的VPN服务。而居民用户则希望享受高速上网的同时享受诸如视频广播、VOD等新业务。各种新业务对带宽的需求越来越高。采用光纤技术提供高质量的带宽正在一定范围内逐渐取代铜线接入方式。图1.新一代城域网的驱动因素同时，城域网的发展趋势是更注重于宽带的覆盖范围，力求做到对所有用户接入点的宽带接入。宽带城域网的广覆盖要求各种接入手段互相配合，无线和有线技术结合可提供有效的解决方案。无论城域网的技术如何发展，网络建设成本因素始终占据主导地位。可以说：先进的组网方案技术的先进性 + 成本的竞争性。基于如上分析，我们可以认为，新一代的城域网在新业务、高带宽、广覆盖、随时在线、低成本等因素的驱动下迅速发展。传统电信运营商主要侧重于语音服务和TDM专线服务，随着业务模型的变化，原来为语音交换而设计的传输网络已不能适应分组交换的需求。因此，现在的城域网组网方案针对业务种类的不同，或者采用覆盖(Overlay)的方式组网，或者采用以太网交换机光纤直联的方式单独组网。诚然，并行的网络可以很好地分别提供数据、语音和专线服务，但网络总造价昂贵，资源利用率低。运营商要敷设大量的光纤、采购更多的设备、预备更多的机房空间、培训更多的专业网络管理人员，同时需要为各种协议开销耗费巨大的网络资源。随着城域网规模的迅速膨胀，这种并行网络的成本开销十分巨大，不利于从以语音为主的网络和业务模式向以分组为基础的网络和业务模式的平滑、随市场需求逐步过渡，运营商也不能获得足够的运营利润来支持网络的继续发展。这一点实际上在市场上已显现出来。同时，随着网络技术的发展，许多过去只能在同步网络上提供的业务在分组网络上也能很好的提供，同时分组网络可以通过统计复用等技术来降低网络造价和提高带宽利用率。可以说，传输的概念逐渐从传输TDM业务演进到承载各种业务：TDM业务、数据业务、IP化语音、视频、各种虚拟(但具有QoS保证的)专线服务，等等。因此，对传输设备的要求也从能够简单封装透传分组业务提高到要高效率传输分组业务，同时在传输平台上提供一些必要的分组处理功能，如汇聚和二层VPN功能。对传输设备的交换矩阵功能要求也从能对TDM通道(即SDH的VC通道)进行Grooming和交叉连接扩展到能够同时提供二层和三层的分组处理的双交换平面的概念。在统一的平台上提供多种业务接入已是大势所趋，其中一种实现方式是在现有SDH(在北美称为SONET)设备支持TDM业务的同时，逐渐增加了支持数据业务传输的接口来支持多业务，称之为多业务传送平台MSTP，(在北美称之为多业务服务指配平台MSPP)。SDH是上世纪80年代末崛起的新传输体制，用以取代当时已经不适合传输网络发展的PDH体制。在短短的十年多一点的时间，SDH在中国得到了非常广泛的应用。可见，基于SDH平台的提供多种业务接入的混合传输MSTP设备将更具有生命力和兼容性。而现在，MSTP产品正从简单的支持数据业务的固定封装和透传的方式逐渐向支持数据业务更有效的第二代MSTP演进，可以说是SDH设备的又一次发展和飞跃。4.2新一代MSTP城域传送技术MSTP技术的发展经历了两个阶段。第一代的MSTP设备是在原有SDH设备上增加IP和ATM的传送接口，主要支持ATM透传业务和数据的点到点透传业务；新一代的MSTP在前一代的基础上增强了面向IP的优化，特别是着重改善了分组数据传输的效率以及QoS的保证，引入了数据的二层交换功能。通过引进通用成帧规程（Generic Framing Procedure-GFP）、虚级联（Virtual Concatenation）、链路容量调整规程（Link Capacity Adjustment SchemeLCAS）等技术来适应在SDH网络上传输像以太网这样具有带宽动态变化、变化颗粒不确定等特点的数据业务，对数据业