基于SDH 的多業務傳送節點的發展

2019-11-03 09:08:21

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供稿：網友

信息產業部電信傳輸研究所張成良

信息產業部郵電設計院陳君玲

　　隨著業務種類的增加和業務量的迅猛發展，城域網在電信網的作用越來越重要。與骨干網相比，城域網具有業務種類多、業務調度轉接多、業務流量變化大的特點。由于業務量急劇增加和業務類型的變化，運營商面臨著對城域傳送網絡重新規劃設計和建設的任務。如何進行有效的規劃，保證從過去單純滿足話音傳輸為主、相對靜態的網絡過渡到支持多業務、動態可擴展性強的網絡是各個運營商都關心的問題。

　　城域網技術具有多樣性，沒有一種像長途傳輸SDH那樣的主流技術，成本也是對城域網技術的重要考驗。目前城域網主要有三種技術：基于SDH的多業務傳送節點（或多業務傳送平臺MSTP-Multi-Service Transport Platform）、基于WDM 系統METRO WDM 技術和RPR彈性分組環技術。每種產品都有自己的代表廠商。從應用上看，基于SDH 的多業務傳送節點在近 2年內將是城域網建設的重點。

一、城域傳送網的特點

　　目前在北美市場上已經出現長途帶寬過剩,許多長途公司一夜之間破產。帶寬過剩的一個重要原因在于用戶無法享受帶寬所能提供的各項業務,在城域網部分出現了瓶頸。某些運營公司擁有一定規模的長途網絡，卻無法有效地接入用戶。隨著互連網的高速發展，城域網業務量將有比較大的發展。特別是接入網和各網站鏡像站點的建立，建立高效經濟的支持多業務的城域網已經成為各運營公司的競爭重點。

　　城域網本來是一個計算機網的概念，至少目前從事數據的人們談論的城域網依然是城域數據網。從事數據和從事傳輸的人們談論的城域網并不是一個網絡，一個從數據組網考慮-例如路由器的配置，一個從傳輸節點的考慮，綜合各種業務的接入和承載。為了區別于從事數據人們談論的城域網，我們稱之為“城域傳送網”。城域傳送網是本地傳送網覆蓋中心城市的部分，也是本地傳送網在城市區域的具體表現,負責為同一城市內的交換機、基站、路由器等業務節點提供傳輸電路。城域網面向的不僅是普通用戶，更要考慮大客戶和企業用戶等。城域傳送網具有業務需求密集、業務量大等特點。由于主要以光纖作為傳輸介質，因此又稱為“光城域網”。城域傳送網的業務類型多，需要各種類型接口，如ATM、ip 等。業務流量有一定的不確定性，受用戶和應用驅動大，靈活性十分重要。電路調度多，變動次數多，需要有比較強的調度和電路配置能力。情況有些類似于今天大城市的城市交通，需要大量的立交橋(交叉機)。并且每個運營商、每個城市都有自己的特點，因此，多樣化是城域網重要特點。

　　對于電信市場放開不久的中國運營者來說，并不是所有運營商都擁有城域傳送網絡。一些運營公司擁有龐大的城域網，多數運營公司只有部分支離破碎的電路，沒有真正形成網絡。即使中國電信這樣的運營商。其城域網設計初始對象主要是基于TDM 電路交換的窄帶業務，對數據和寬帶業務考慮不夠，有時必須對設備進行升級才能有效支持。傳輸數據業務（例如ATM、IP）采用的分別組網的手段，并沒有形成統一的傳送平臺，傳送效率低、網絡層次復雜。另外可擴展性也是一個問題，一旦引入新的寬帶業務或業務需求矩陣發生變化時，則需要對網絡進行十分重大的修改，非常不靈活。

　　二、基于SDH 的多業務傳送節點

　　基于SDH 多業務傳送節點是目前應用最多的產品。為了適應城域網多業務的需求，SDH從單純支持2Mbit/s 、155Mbit/s 等話音業務接口向包括以太網和ATM等多業務接口演進，將多種不同業務通過VC或VC 級聯方式映射入SDH 時隙進行處理。對于以太網一般采用PPP/GFP 映射協議，可以實現GE/FE 透明傳輸，有些設備把 2層交換的功能嵌入了SDH，支持多個GE口統計復用和MAC 層交換，支持VLAN 等應用，可以完成2層的所有功能。還有廠商將ATM 交換做到SDH 設備上，可以完成類似于ATM 交換機的作用。SDH 多業務節點將傳送節點與各種業務節點融合在一起，各廠商只是融合程度不同。

　　基于SDH 多業務傳送節點也存在一些不足，它要求各種業務必須映射到其特定幀結構，過程復雜且效率低，特別是其虛容器分配固定，很難滿足具有突發性的IP業務需要。隨著以IP業務為代表的新業務對傳輸需求的飛速增長，傳統業務需求所占的比例將會不斷下降，這種缺陷將日益明顯。同時SDH是基于同步方式工作，需要時鐘處理，成本比較高。

　　基于SDH 多業務傳送節點的出發點是將2層或3層的功能作為SDH 附加功能來支持完成的。其對 2層或ATM 層處理都是與 SDH 處理相分離的，采用不同的模塊完成，但都可以映射到SDH 的VC 時隙進行重組或交叉到群路接口。從功能上看，MSTP 除了具有SDH 功能外，還具有 2層功能和ATM 功能，下面將分別討論。

1．SDH 功能

　　對基于SDH的多業務傳送節點，其SDH幀結構、VC映射部分還應滿足G.707規范中對于級聯、虛級聯業務的要求，包括提供低階通道VC-12、VC-3級別的虛級聯功能或連續級聯和提供高階通道VC-4級別的連續級聯功能或虛級聯，并提供級聯條件下的VC通道的交叉處理能力。

2．二層處理功能

　　數據業務的持續發展推動著運營商構建新一代的寬帶城域網，以便于向廣大用戶經濟有效、快速動態地提供帶寬業務。以太網業務透明傳輸功能是指來自以太網接口的數據幀不經過二層交換，直接進行協議封裝和速率適配后，映射到SDH的虛容器（VC）中，然后通過SDH節點進行點到點傳送，功能塊模型如圖2所示。

　　基于SDH的多業務傳送節點支持二層交換功能是指在一個或多個用戶側以太網物理接口與一個或多個獨立的系統側的VC通道之間，實現基于以太網鏈路層的數據包交換。

　　以太網是非常重要的一個業務，在局域網和城域網中應用十分多，也是MSTP 發展的主要推動力。實際網絡中 MSTP 對以太網支持減少了POTS 口應用，可以直接采用GE/FE 接口進行傳輸，節省了系統成本，提高了網絡靈活性。雖然目前規范只要求對以太網業務進行透明傳輸，從實際應用上看，對 2層功能的完全支持是必要的，可以節省以太網接口。在一個區域內支持VLAN 的應用，更有利于客戶應用。另外通過VC-n虛級聯技術，實現帶寬靈活動態指配，節省了傳輸資源。

　　3．ATM 層處理功能

　　基于SDH的多業務傳送節點的ATM層處理功能，其相關的協議參考模型和分層功能應符合建議I.321要求，功能特性應符合建議I.731和I.732要求。

　　一般對ATM采用分離交叉/交換矩陣進行處理。MSTP 對ATM 業務的支持目前仍然有一定的市場，特別是ADSL業務的發展，ADSL承載的寬帶業務是基于ATM 的，多個DSLAM 通過ATM 45Mbit/s接口接入到MSTP上。MSTP完成了小型ATM交換機的功能，可以對業務進行統計復用，同時通過內部的交叉矩陣直接映射到SDH的VC 通道中進行傳輸，簡化了網絡層次。目前對ATM 業務支持對于一些運營商仍是必要的。

　　4．網絡管理功能

　　基于SDH 多業務傳送節點網絡管理系統應完成標準管理信息的交換及安全管理、配置管理、故障管理和性能管理。管理對象包括SDH、ATM、以太網?？梢栽谝粋€平臺上實現對各種業務和SDH通道的統一管理。管理的顆粒可以從SDH的VC 到ATM的VP，再到VLAN 的指配等。另外網管系統還必須具有后向兼容性，可以與過去SDH 網管系統兼容。

　　三、MSTP 的應用

　　MSTP 對2層的支持被許多人認為是傳輸設備的重大變化，2層網絡從單純的局域（一個學校、企業內）可以擴展到整個城市甚至長途。但是2層缺少路由功能，必須采用MAC 地址交換，而且存在廣播風暴等問題決定了2層的網絡不能無止境擴大，在網絡規模達到一定程度后，必須引入3層及其以上功能（路由器）。MSTP 并不能代替路由器，但在一定程度可以簡化路由器要求，POTS 接口可以改為GE/FE 接口，以降低系統成本城域傳送網的節點設置、網絡布局應充分考慮IP網、話音、基站、ATM等業務的分布，以滿足傳送網對各種業務網絡的綜合承載。由于IP 業務將成為業務的主體，因此MSTP傳輸層面與路由器配置配合是一個很重要問題。目前運營商在大中城市城域數據網骨干層面，路由器多采用POTS互聯方式(2.5Gbit/s SDH接口或者WDM接口)組建。POTS 方式的優點是比較成熟，容易維護管理，缺點是只能實現點到點的連接，靈活性差。因此在城域網骨干層面，則可以采用常規10Gbit/s SDH或城域WDM 系統，不一定采用具有豐富接口MSTP，骨干路由器要求全網狀連接，可以在骨干傳輸節點建立全網狀光纖連接或虛擬波長連接。而在大中城市城域數據網會聚層面一般采用POTS(2.5Gbit/s或155Mbit/s SDH鏈路)或者千兆以太網(光纖直連)互聯，則可以采用MSTP來組建，MSTP更大的需求應在城域網的會聚層面和接入層面。采用MSTP技術，可以實現在傳輸設備上直接提供以太網或ATM接口，降低傳輸成本，適合作為網絡邊緣的融合節點，可以應用在局間或POP間，乃至大型企事業用戶駐地，支持混合型業務量特別是以TDM業務量為主的混合型業務。

　　另外，為了提高電路調度和配置能力，必須提高單節點設備的帶寬管理能力和調度能力，采用高速率的SDH 傳輸系統。因此，10Gbit/s MSTP應該在城域網中占有重要地位。40Gbit/s TDM系統也主要會在城域網中應用，尤其是在網絡結構復雜的大、中城市。

MSTP比較適合已經敷設大量SDH 網的運營公司，可以方便、有效地支持分組數據業務，實現從電路交換網到分組網的過度。經過10多年的不斷改進，SDH從傳輸容量、業務匯集調度、恢復保護機制、網絡管理、標準化等各個方面均得到了極大地完善。目前國內電信網絡已經大量使用了SDH系統，并形成了一個相對完善的網絡。對于中國電信這種傳統運營商，基于SDH 多業務傳送節點應是其應用重點。

　　四、總結

　　基于SDH 多業務傳送節點出現是SDH 技術在新技術條件下的重要發展，在客觀上大大地延長了SDH 的生命，有些人甚至稱之為“新一代SDH ”。 MSTP比較適合于已經敷設大量SDH網的運營公司，可以方便有效地支持分組數據業務，實現從電路交換網到分組網的過渡，適合支持混合型業務量特別是以TDM業務量為主的混合型業務量，同時可以保證網絡管理的統一性。

　　城域網最大的特點是多樣性，每種技術都有其應用空間，我們不能簡單地以一種方式來決定各個地區城域網的發展，應根據城市規模、業務類型、用戶分布等選取合理的技術，并充分考慮與業務層IP 路由器的配置的關系，考慮兩個層面的協調。同時發揮網管系統的強大能力，真正實現城域網內靈活的電路調度和端到端管理。

摘自　通信世界

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