MSTP工作原理

　　MSTP可以將傳統的SDH復用器、數字交叉鏈接器（DXC）、WDM終端、網絡二層交換機和IP邊緣路由器等多個獨立的設備集成為一個網絡設備，即基于SDH技術的多業務傳送平臺（MSTP），進行統一控制和管理。基于SDH的MSTP最適合作為網絡邊緣的融合節點支持混合型業務，特別是以TDM業務為主的混合業務。它不僅適合缺乏網絡基礎設施的新運營商，應用于局間或POP間，還適合于大企事業用戶駐地。而且即便對于已敷設了大量SDH網的運營公司，以SDH為基礎的多業務平臺可以更有效地支持分組數據業務，有助于實現從電路交換網向分組網的過渡。所以，它將成為城域網近期的主流技術之一。

　　這就要求SDH必須從傳送網轉變為傳送網和業務網一體化的多業務平臺，即融合的多業務節點。MSTP的實現基礎是充分利用SDH技術對傳輸業務數據流提供保護恢復能力和較小的延時性能，并對網絡業務支撐層加以改造，以適應多業務應用，實現對二層、三層的數據智能支持。即將傳送節點與各種業務節點融合在一起，構成業務層和傳送層一體化的SDH業務節點，稱為融合的網絡節點或多業務節點，主要定位于網絡邊緣。

 

MSTP的特點

　　（1）業務的帶寬靈活配置，MSTP上提供的10/100/1000Mbit/s系列接口，通過VC的捆綁可以滿足各種用戶的需求；

　　（2）可以根據業務的需要，工作在端口組方式和VLAN方式，其中VLAN方式可以分為接入模式和干線模式：

　　端口組方式：單板上全部的系統和用戶端口均在一個端口組內。這種方式只能應用于點對點對開的業務。換句話說，也就是任何一個用戶端口和任何一個系統端口（因為只有一個方向，所以沒有必要啟動所有的系統端口，一個就足夠了）被啟用了，網線插在任何一個啟用的用戶端口上，那個用戶口就享有了所有帶寬，業務就可以開通。

　　VLAN方式：分為接入模式和干線模式。

　　如果設定了VLAN ID，需要設定“端口VLAN標記”。這是因為交換芯片會為收到的數據包增加VLAN ID，然后通過系統端口走光纖發到對端同樣VLAN ID的端口上。比如某個用戶口VLAN ID為2，則對應站點的用戶端口的VLAN ID也應該設定為2。這種模式可以應用于多個方向的MSTP業務，這時每個方向的端口都要設置不同的VLAN ID。然后把該方向的用戶端口和系統端口放置到一個虛擬網橋中（該虛擬網橋的VLAN ID必須與“端口VLAN標記”一樣）。

　　（3）可以工作在全雙工、半雙工和自適應模式下，具備MAC地址自學習功能；

　　（4）QoS設置：

　　QoS實際上限制端口的發送，原理是發送端口根據業務優先級上有許多發送隊列，根據QoS的配置和一定的算法完成各類優先級業務的發送。因此，當一個端口可能發送來自多個來源的業務，而且總的流量可能超過發送端口的發送帶寬時，可以設置端口的QoS能力，并相應地設置各種業務的優先級配置。當QoS不作配置時，帶寬平均分配，多個來源的業務盡力傳輸。

　　QoS的配置就是規定各端口在共享同一帶寬時的優先級及所占用帶寬的額度。

　 （5）對每個客戶獨立運行生成樹協議。

MSTP的優勢

　　（1）現階段大量用戶的需求還是固定帶寬專線，主要是2Mbit/s、10/100Mbit/s、34Mbit/s、155M bit/s。對于這些專線業務，大致可以劃分為固定帶寬業務和可變帶寬業務。對于固定帶寬業務，MSTP設備從SDH那里集成了優秀的承載、調度能力，對于可變帶寬業務，可以直接在MSTP設備上提供端到端透明傳輸通道，充分保證服務質量，可以充分利用MSTP的二層交換和統計復用功能共享帶寬，節約成本，同時使用其中的VLAN劃分功能隔離數據，用不同的業務質量等級（CoS）來保障重點用戶的服務質量。

　　（2）在城域匯聚層，實現企業網絡邊緣節點到中心節點的業務匯聚，具有節點多、端口種類多、用戶連接分散和較多端口數量等特點。采用MSTP組網, 可以實現IP 路由設備10M/100M/1000M POS和2M/FR業務的匯聚或直接接入，支持業務匯聚調度，綜合承載，具有良好的生存性。根據不同的網絡容量需求，可以選擇不同速率等級的MSTP設備。

MSTP的應用

　　MSTP使傳輸網絡由配套網絡發展為具有獨立運營價值的帶寬運營網絡，利用自身成熟的技術優勢提供質高價廉的帶寬資源，滿足城域帶寬需求。由于自身多業務的特性，利用B-ADM 設備構建的城域傳輸網可以根據用戶的要求提供種類豐富的帶寬服務內容，MSTP技術體制下的B-ADM設備在網絡調度、設備等一些方面融入運營理念、智能特性，實現業務的方便、快捷的建立，從而進一步保證帶寬運營的可實施性，滿足市場對于城域傳輸網絡的需求。

　　“MSTP專線”業務對相關系統的要求：

　　（1）網絡實現

　　“MSTP專線”業務的組網模型是MSTP設備放在接入端接入業務，下行和客戶端設備相連，上行和本地網SDH設備相連。中間采用已有的傳送網（其他網絡暫不考慮）作為該業務的承載網，兩端的MSTP設備根據各本地網實際情況，可采用（或升級）現網MSTP設備，也可新購MSTP設備。

　　（2）對客戶設備的配置要求

　　當開通點到多點以太網專線業務時，若分支節點客戶設備需要為業務設置VLAN ID，則需告知運營商并協商VLAN ID，以保證各分支節點具有不同的VLAN ID供匯聚節點識別。

　　開通點到點以太網專線業務時，對客戶設備配置不作要求。

　　（3）MSTP設備互通要求

　　（4）對業務承載網的要求

　　“MSTP專線”業務只需要在網絡的接入層配置MSTP設備，網絡內部可利用已有的SDH傳送網資源。由于MSTP對以太網業務的支持是通過GFP、虛級聯和LCAS等技術來實現的，而這些技術都需要用SDH的通道開銷字節來傳送控制信息。因此必須保證SDH通道開銷字節的透明傳送，即要求“MSTP專線”業務不能有2M電路的上下和轉接，而需要采用STM－N接口進行網絡連接。

　　(5) 對以太網業務的支持

　　MSTP(Multi-service Transport Platform)即多業務傳輸平臺，它是一種城域傳輸網技術，將SDH傳輸技術、以太網、ATM、POS等多種技術進行有機融合，以SDH技術為基礎，將多種業務進行匯聚并進行有效適配，實現多業務的綜合接入和傳送，實現SDH從純傳送網轉變為傳送網和業務網一體化的多業務平臺。從傳輸網絡現狀來看，大部分的城域傳輸網絡仍以SDH設備為主，基于技術成熟性、可靠性和成本等方面綜合考慮，以SDH為基礎的MSTP技術在城域網應用領域扮演著十分重要的角色。隨著近年來數據、寬帶等IP業務的迅猛增長，MSTP技術的發展主要體現在對以太網業務的支持上，以太網新業務的要求推動著MSTP技術的發展。

　1、MSTP如何承載和傳送以太網業務

　　在MSTP技術的發展演進過程中，針對業務的應用情況，以太網業務在MSTP上的承載和傳送目前大致存在以下幾種方式：

　  (1)以太網業務的透傳方式，這是目前應用較廣的一種方式，也是MSTP初期在SDH設備上為了實現對以太網業務的透明傳送而采取的方式。這種方式只是為了實現以太網業務的透明傳送，利用某種協議(PPP/LAPS/GFP)將非交換型的以太網業務的幀信號直接進行封裝，然后利用PPPOVERSDH、反向復用(將高速數據流分散在多個低速VC中傳送以提高傳輸效率，如采用5*VCl2級聯來傳送10MB/S以太網業務)等技術實現兩點之間的網絡互聯。由于各廠商將以太網業務映射進VC的方法不同，采用的協議各異，以太網業務經過透明傳送后，必須在同廠商的設備上進行終結。

　　(2)對以太網業務進行第二層交換處理后再進行封裝，然后映射到SDH的VC中再送入線路側進行傳送，這樣更好的適應了數據業務動態變化的特點。這種方式將第二層以太網幀(MAC幀)交換集成到SDH設備的支路卡上，二層交換機通過學習連接在網上設備的MAC地址，并根據目的地的MAC地址將幀信號交換到正確的端口。因此MSTP設備可以對以太網業務進行如下處理：

   ①mstp可以對分散在各個地點的多個低速率的以太網業務進行匯聚處理，將其傳送到特定地點的單個或多個高速以太網接口上。

   ②可以實現以太網業務的統計復用，在線路側有效利用帶寬。MSTP可以將多個以太網接口的以太網業務劃分到一個高速帶寬的管道中，這樣單一的線路側信道就可以由多個用戶使用，既可以保證以太網業務突發時的峰值流量，又能夠保證帶寬(以太網業務很多時段并沒有業務傳送)的有效利用。如5個快速以太網接口可以在MSTP上共享一個155MB/S的傳輸帶寬，降低運行成本。

   ③可以有效的利用多種方法對不同用戶的業務進行隔離，保證用戶數據的安全性。一種是對用戶的以太網業務開通專用的通道，既將業務映射入單獨的VC中，這樣就在物理層實現了對用戶的業務有效隔離。另外，對用戶的以太網業務使用VLAN標簽，利用802.1Q的標準，通過劃分VLAN來將用戶的業務進行隔離；在必要時還可以在802.1Q的標記上再打標記的方法對用戶的業務進行隔離。

　　(3)有些MSTP設備具有3層交換機和SDH網元相結合，是第二層交換方案的擴展。這種方式下用戶的業務信號是根據IP地址而不是MAC地址來送到正確的端口或者SDH線路側信道；它具有二層交換方式同樣的優點，而且可以有效的隔離MAC尋址帶來的廣播包。但是第三層交換屬于業務層面，并且由于技術、成本以及網絡維護等因素，在MSTP設備中較少使用這種方式。

　　(4)將RPR(彈性分組環)的處理機制和功能引入MSTP。RPR是一種新的MAC層協議，用以太網技術為核心，是為優化數據包的傳輸而提出的，它不僅有效地支持環形拓撲結構、在光纖斷開或連接失敗時可實現快速恢復，而且使用空間重用機制來提供有效的帶寬共享功能，具備數據傳輸的高效、簡單和低成本等典型以太網特性，目前正由IEEE802.17工作組對其進行標準化。可在MSTP的SDH層上抽取部分時隙采用GFP協議進行RPR到SDH幀結構的映射，構建RPR邏輯環，通過RPR板卡上的快速以太網接口和千兆以太網接口接入業務。

　　2、MSTP承載和傳送以太網業務的關鍵技術

　　(1)封裝協議：MSTP在承載和傳送以太網業務時首先要對以太網信號以某種協議進行封裝，封裝協議可以有很多方式，最常用的有PPP、LAPS、GFP以及一些設備廠商的專有封裝機制。PPP協議為點到點協議，它要利用HDLC(高速數據鏈路控制)協議來組幀，分組/包組成的HDLC幀利用字節同步方式映射入SDH的VC中；它在POS(PACKETOVERSDH)系統中用來承載IP數據，在ETHERNETOVER SDH系統中用來承載以太幀。LAPS為鏈路接入協議，是由武漢郵科院余少華博士提出的，它被ITU-T接納成為標準X.86，這種方式特別用于SDH鏈路承載以太幀，它與HDLC十分相似。GFP為通用幀協議，是在ITU-TG.704標準中定義的一種鏈路層標準，這種方式可以承載所有的數據業務，是一種可以透明地將各種數據信號封裝進現有網絡的開放的通用的標準信號適配映射技術，它可以替代眾多不同的映射方法，有利于各廠商設備之間的互聯互通。GFP采用不同的業務數據封裝方法對不同的業務數據進行封裝，包括幀映射(GFP-F)和透明傳輸(GFP-T)兩種模式，GFP-F封裝方式可以將業務信號幀完全地映射進一個可變長度的GFP幀，對封裝數據不做任何改動，支持包顆粒級別的速率適配和復用，這種方式是在收到一個完整的數據幀后再處理，需要有緩存和媒體接入控制，因此最適合于以太網業務等可變長度的分組數據GFP-T采用透明映射的方式及時處理而不必等待整個幀的到達，適合處理實時業務以及固定幀長的塊狀編碼信號格式的業務。

　　(2)虛級聯：MSTP設備支持以太網業務在網絡中的帶寬可配置，這是通過VC級聯的方式來實現的，也就是利用多個VC容器組成一個更大的容器。SDH中VC的級聯分為連續級聯和虛級聯兩種。連續級聯就是用來承載以太網業務的各個VC在SDH的幀結構中是連續的，公用相同的開銷。如果用來承載以太網業務的各個VC在SDH的幀結構中是獨立的，其位置可以靈活處理，那么這種情況稱為虛級聯。通過虛級聯技術可以實現對以太網業務帶寬和SDH虛容器之間的速率適配，可以將VC-12到VC-4等不同速率的小容器進行組合利用，能夠做到很小顆粒的帶寬調節，實現了有效的提供合適大小的信道給以太網業務，實現了帶寬的動態調整，它比連續級聯更好地利用SDH的鏈路帶寬，提高了傳送效率，避免了帶寬的浪費。虛級聯的實現最重要的是參與虛級聯的VC容器序列號的傳送，以保證收端能夠將業務信號的VC重新進行排序重組。

　　(3)鏈路容量調整機制(LCAS)：在ITU-TG.7042標準中定義了LCAS是一種可以在不中斷業務的情況下動態調整虛級聯個數的功能，它可以靈活地改變虛級聯信號的帶寬以自動適應業務流量的變化，特別適用于以太網業務帶寬動態變化的要求，它和虛級聯是衡量MSTP帶竟是否有效利用的重要指標。LCAS利用SDH預留的開銷字節來傳遞控制信息，控制信息包括固定、增加、正常、VC結束、空閑和不使用六種；通過控制信息的傳送來動態的調整VC的個數，適應以太網業務帶寬的需求。LCAS可以將有效凈負荷自動映射到可用的VC上，避免了復雜的人工電路交叉連接配置，提高了帶寬指配速度，對業務無損傷，而且在系統出現故障時，可以自動動態調整系統帶寬，無須人工介入，在一個或幾個VC通路出現故障時，數據傳輸也能夠保持正常。因此，LCAS為MSTP提供了端到端的動態帶寬調整機制，可以在保證QOS的前提下顯著提高網絡利用率。

　　3、MSTP承載和傳送以太網業務的性能分析

　　在MSTP的透明傳送以太網業務功能中，MSTP利用TDM的機制，將SDH中的VC指配給以太網端口，獨享SDH提供的線路帶寬，具有很好的帶寬保證功能和安全隔離保證功能，適合有較高QOS的以太網租線業務和核心層應用；但是這種方式基于固定時隙結構不具備動態帶寬分配特性。業務顆粒受限于VC，一般最小為2MB/S，無法實現流量控制、多個以太網業務的統計復用和帶寬共享，用來傳輸以太網業務難以適應突發性與速率可變性的特點，業務帶寬利用率較低，缺乏靈活性。實際應用中，在實際通道帶寬是一個VC-12所承載和傳送的10M以太網業務中，它的實際吞吐量不超過E1；在沒有達到E1帶寬極限時，采用大幀，通道沒有幀丟失，對于小幀，在沒有達到帶寬極限時，由于數據包短造成封裝效率低，網元的幀處理軟件無法跟上數量較多的小幀，就會產生幀丟失，當超過帶寬極限時，業務將產生大量幀丟失；當采用大幀達到帶寬容限時，業務傳輸時延將突然變大。

　　對于使用二層交換進行以太網業務接入和匯聚的方式可以實現數據傳送的統計復用、帶寬共享、端口匯聚，通過VLAN方式來實現用戶隔離和速率控制，目前大多數MSTP產品都支持二層交換方式。以太網業務在每個業務節點進行封裝、解封裝，并進行二層交換，使得各個業務節點可以共享共同的傳輸通道，節約了局端以太網的接口；以太網板卡在端口上通過對不同的802.P值的業務流量映射到不同的隊列進行處理，實現優先級策略；可以基于端口或者VLAN設置速率限制(如最小和最大帶寬)，使得系統有了一定的帶寬控制機制，對富余的帶寬通過競爭接入。然而在以太網的業務保護方面，依賴于STP協議(生成樹協議)來進行故障恢復，可能花費數十秒時間，遠遠大于SDH50ms的自愈保護時間，倒換速率比較慢。而且，二層交換對同一等級業務競爭帶寬缺乏完善的公平算法，使得在網絡擁塞時尤其是在以太環網運用時難以保證用戶的帶寬。

　　通過內嵌RPR模塊來實現以太環網已經為眾多設備制造商所接受。RPP提供MAC層與物理層之間的介質無關接口，構架在MSTP上實現以太網業務的帶寬公平分配、業務優先級處理以及提高帶寬利用率。RPR通過限制以太網業務數據流僅能夠在源和目標之間進行雙向流動來實現空間重用機制，目標節點將發送給它的數據包從環上剝落，從而釋放了環上其余部分的帶寬給其他數據包使用，這樣提高了帶寬的利用率通過動態的利用統計復用的方法來保證各個節點的帶寬訪問的公平性，環上的每一個節點都執行一種算法，使得每個節點得到平等的帶寬分額，防止因某一節點的業務流量過大引起環上其他業務的堵塞。RPR具有自動拓撲發現能力，采用一種類似OSPF算法交換拓撲識別信令，自動識別任何二層拓撲的變化，增強了環路的自愈能力。同時RPR還能夠針對以太網業務提供電信級的小于50ms的快速自愈能力，保護由于節點失效或鏈路失效產生的故障。

　　4、MSTP承載和傳送以太網業務的發展趨勢

　　從當前以太網業務來看，數據包長度不斷下降，小幀比例越來越高，而數據包越短，MSTP處理小幀的封裝效率越低，系統處理數據的負荷越重，因此要解決MSTP設備處理小幀的能力。同時MSTP在支持傳統以太網業務的基礎上，還將支持數據網絡的新技術標準，如GMPLS信令等。

小結

另解：多生成樹協議