MSTP技术新发展和3G传输（转贴）

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MSTP技术新发展和3G传输



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http://www.chinatelecom.com.cn 　2004年02月25日 　　张成良

摘要 随着数据业务的迅猛发展，城域网承载主体正在发生深刻变化，城域多业务传送平台（MSTP）的出现延长了SDH的寿命，是“光发展低潮”中的亮点。本文结合新一代MSTP的关键技术，讨论了MSTP未来的发展方向。另外，3G技术是无线通信乃至整个通信界的重要发展方向，传输专业也要与时俱进地适应这种变化，本文根据WCDMA系统对传输的需求，提出了相关的解决方案。

关键词  多业务传送平台   多协议标记交换   第三代移动通信    传输


1 城域传送网现状

经过前几年大规模DWDM和10Gbit/s  SDH建设，各大运营商已经较好地解决了系统容量要求。整个光网络建设重点已由大容量、高速率的长途干线转到了城域传送网。城域网中，语音和专线TDM业务仍然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，与传统的TDM业务相比，IP业务的流量、流向更为复杂，对带宽、安全性的要求也多种多样。NGN 网络的发展是下一个热点，VOIP 的业务会进一步发展，MSTP 通过提供对数据业务的QoS 支撑，也可能会成为MSTP 的一个方向。一个好的城域传输网络应该是一个通用的传输平台，能高效可靠地传输各种业务。这就需要城域传输网产品在保证对TDM业务支撑的同时，支撑多种数据接口，优化数据传输效率。

MSTP在传统SDH的基础上，通过支撑IP/ATM等多业务处理，正逐渐成为城域网建设的主流技术，MSTP的发展方向成为业内新的重要讨论话题。一方面，由于MSTP技术出现的时间不长，其本身还在不断自我发展和完善，尤其是MSTP中如何将数据处理功能和数据网络更好地结合，是MSTP发展中值得进一步探讨的问题。另一方面，在光传输网中引入控制平面，通过ASON/GMPLS实现业务的端到端调度和保护，也是MSTP发展的重要方向。而目前如何更好地与将要大规模建设3G 网络相结合，为3G 业务提供更好的传送通道已经成为MSTP 需要重点考虑的问题。

2  MSTP技术发展方向
到目前为止，MSTP已经有了基于二层交换、内嵌RPR、内嵌MPLS 三个版本，但最终MSTP会演化到哪一种版本，需要由市场来决定。下面大家简要看一看几种MSTP 的特点。




注：图中（一）、（二）、（三）分别代表3种 MSTP 存在形态

2.1基于二层交换的MSTP

基于二层交换的MSTP引进了二层交换处理模块，实现了基于以太网二层交换的业务汇聚、带宽共享及以太网共享环等功能，提高了端口、带宽的利用效率。支撑802.1q，实现了多用户间的安全隔离以及VLAN划分；支撑基于802.1p的优先级转发，结合端口限速和流量控制，可实现一定程度上的QoS能力。

基于二层交换的以太环网，可使各节点共享环路的带宽，提高了带宽利用率。但由于以太网主要是为点到点和网状拓扑结构而设计的，应用于环型结构时，仍存在以下不足：

·每个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。环路节点数量越多，性能越差。

·基于二层交换的以太环网存在带宽分配的不公平性，端到端QoS很难保证。

·无法解决VLAN地址重用问题

2.2 内嵌RPR功能的MSTP

随着802.17标准化的加快，各厂商私有的协议逐渐融合，逐渐走向标准化。内嵌RPR功能的MSTP支撑环内的带宽共享与统计复用，结合空间重用技术（SRP），使得环网的带宽利用效率得到很大提高；通过快速的环网保护机制实现了50ms的电信级保护；实行公平算法，实现了环路带宽的公平利用；内嵌RPR可以将基于端口、VLAN ID、VLAN优先级、MAC地址等不同特征的业务，分类映射进A、B、C三种业务等级。通过对承诺速率(CIR)、额外信息速率(EIR)的设置，实现与不同等级业务相对应的QoS保证。

但是内嵌RPR的MSTP仍存在承载数据业务时应用能力的不足，其表现在：

·VLAN标记数量不足的问题并未得到彻底解决；

·只适用于环网拓扑结构；

·缺乏端到端标识业务及跟踪用户流量并保证业务性能的方法。

2.3 内嵌MPLS功能的MSTP

为了更有效地在传输设备上直接支撑VPN ，有人提出了在MSTP上引入MPLS功能，通过内嵌MPLS功能，可以较好地实现VLAN地址扩展；可以提供电路端到端的Qos保证；可以提供新型以太网业务（如L2VPN），灵活控制带宽颗粒。有些还将RPR 与MPLS 技术进行融合。

目前ITU正在考虑将MPLS功能引入SDH设备，从国内通信标准化的角度出发，在现阶段，可考虑通过Martini草案先实现静态的MPLS，下一阶段再考虑实现动态的MPLS。所谓动态和静态主要指LSP的建立方式，静态方式LSP的建立是通过网管配置实现，而动态则是采用信令协议方式实现（如目前路由器实现的那样）。

对运营商来说，任何新技术的引入都需要考虑网络的互联互通问题，内嵌MPLS需要考虑传送平面、控制平面以及业务的互联互通。在传送平面上，需要考虑SDH VC的互通；MPLS封装到SDH VC的互通；以太网封装到MPLS的互通。在控制平面上，需要考虑通过不同厂商网管系统分别或统一集中建立LSP；或者利用RSVP-TE或LDP信令机制动态建立LSP的互通。

MSTP 通过引入MPLS功能可以加强对VPN和信号QoS 的支撑，但是如果采用动态方式，最后就要涉及到三层路由功能，但是目前国内对MSTP 的理解实现是 2层以下的功能。能否定义简单的、可操作性强的三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互通是内嵌MPLS的MSTP发展关键。当然内嵌MPLS的MSTP最终需要和MPLS路由器实现互通和互操作。

3、3G传输解决方案

随着数据业务的飞速发展，数据接入的可移动性要求不断突现，支撑高带宽可移动无线数据接入的第三代移动通信技术（3G）浮出水面。目前WCDMA系统主要有R99、R4和R5版本，如果在近期实施 WCDMA，R99或R4版本将被采用。在R99或R4版本中，UTRAN网络接口主要采用ATM相关协议，其面向连接的特性可以很好地保证TDM/数据业务质量，并可发挥ATM的统计复用、QoS保证等优势。

对于ATM 信元的传输可以采用ATM网络、光纤直联、SDH 网络三种方式。如果采用ATM 单独组网，由于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，ATM交换特性得不到充分应用，整网解决方案存在着功能重叠。并且相对于SDH系统，ATM 网络在传输组网保护上并没有优势。一般情况下，不推荐使用ATM设备来单独组建传输网。另一种可能的组网方式是点到点光纤直联，这种方式浪费光纤资源，不支撑复杂拓扑，组网保护能力与可扩展性差。

目前考虑的重点是SDH 来承载3G 的传输 ，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。在接入层采用具有ATM处理能力的MSTP设备就可以简化网络结构，并且实现TDM/ATM处理统一网管。

采用MSTP组成的自愈环结构可以覆盖多个基站。解决多个Node B的业务上联问题，该环网可以为群路速率155Mb/s或更高速率STM-N，随着业务的发展，可以通过增加多个ATM 155Mb/s方式进行扩容，以满足3G 无线容量的增加。

3.1 3G传输关注的接口

在WCDMA R99或R4版本中，Iu为RNC 与核心网CN的之间的接口，Iur为RNC与RNC之间的接口， Iub接口Iur为RNC与NodeB之间的接口。



核心网节点MSC与RNC之间网络资源比较丰富，并且业务已经过RNC的处理和收敛，一般只需要直接提供透传处理即可。因此关注的重点是连接RNC与NodeB的Iub接口之间的业务。



3.2  3G传输解决方案

N3.2.1 RNC之间及RNC到MSC/SGSN 的连接RNC与核心网设备（如MSC）通常安装在中心节点上，多采用155 Mbit/s或更高速率接口互连（如在同一局站则不占用传送网资源）。

RNC与核心网络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电路进行透明传输。采用STM-1接口通过ATM over SDH的方式与SDH设备相连。该SDH 网络可以为传统SDH 设备、也可以为具有ATM汇聚、统计复用功能的MSTP设备，但是此时MSTP 完成仅仅是透明传输 STM-1(ATM)，MSTP 本身并没有进行ATM 处理功能。

3.2.2 NodeB 与RNC 的连接

在3G 系统中，在RNC侧，可以由RNC提供多个 E1接口或STM-1 接口。如果采用E1接口，传输系统只需提供简单的E1电路传输即可满足要求，但是这意味着在中心RNC需提供大量基于ATM的E1接口，另外需预留大量E1端口用于接口的扩容，RNC的投资费用高。另外多个Node-B间的带宽无法实现共享，传输带宽需求大。如果RNC采用 STM-1接口，在进入RNC前，多个Node-B业务可进行统计复用，减少了RNC侧接口的数量和投资费用。

下面大家讨论的模型是基于RNC 端采用155Mb/s接口，而在Node B 端，可以采用多个IMA E1或者155Mb/s 接口。

（1）Node B采用多个IMA E1接口

从目前2G 无线系统的应用看，基站上联速率为一个或几个 2Mb/s。在3G 建设的初期阶段，NodeB与RNC之间的连接速率仍然为E1或多个E1。但这时E1并不是TDM E1，而是ATM IMA E1。Node-B将提供多个E1成组的IMA接口，通过统计复用提高带宽的利用率。IMA 就是反向复用ATM 技术，IMA 协议栈分为物理层和ATM 信元层。假设所有的信元要通过3个E1链路传送，采用循环复用技术，将所有信元按照顺序在3个链路上轮流分配，然后再进行ICP （即IMA 的控制协议）封装。通过这样的封装，可以实现端口捆绑，由ICP 字节来说明各链路之间的关系，实现了多个E1端口的捆绑，实现了上联通道资源的共享。

一种选择是只有会聚节点MSTP 具有IMA E1 处理能力，接入层SDH（可以为传统SDH 设备）只需将IMA E1透明传输，汇集传送至汇聚层节点。在汇聚节点(一般为RNC 节点)，具有ATM交换能力的模块对接入层上传来自多个Node B IMA E1电路进行处理，业务通过VC-12进入ATM处理板卡，进行统计复用汇聚成 VC-4，通过STM-1接口与RNC相接。这样，在全网中只需要通过少量汇聚节点配置的MSTP提供ATM处理卡,即可实现ATM数据处理功能（在Node B传输设备只需要提供 E1透明传输），通过在汇聚节点的统计复用提高了带宽的利用率。





另外一种选择是接入层每个MSTP 都具有IMA E1 的处理能力，直接将来自Node B 的IMA E1 解封装进行处理后统计复用到VC-4，在各Node B 间构成一个容量为VC-4 ATM VP ring，也就是在各Node B 之间共享一个VC-4 ，与RNC通过STM-1 接口相连。

3.3.2 NodeB采用ATM 155M接口

在高业务区节点地区，NodeB也可以直接提供ATM STM-1接口上联，通过接入层MSTP设备提供ATM STM-1的接入并上传至RNC。这对传输设备并没有特殊要求，ATM 处理基本上在RNC 与Node B完成，传统SDH 就可以满足需求。从目前容量看，相当长的时间Node B上行接口仍以多个E1为主。

3.3小结

WCDMA R5及以后的版本趋向于使用以IP为基础的系统。目前新一代MSTP设备已经可以支撑IP的接口，还应针对不同的业务提供相应的QoS的保证，特别是内嵌MPLS 功能MSTP 更好地支撑了QoS和VPN 的应用，从而很好地满足纯IP 3G网络的发展需求。

3G对骨干网传输系统要求变化不大，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，可通过灵活地配置相关模块，满足3G多种信号的传输要求。

4  结束语

多业务处理、强大调度功能将是传输设备发展的重要方向。网络的发展导致传输网与业务网关系越来越紧密，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。MSTP可实现多种业务在统一传输平台的传送，在与业务组网时，可通过灵活地满足多种信号的传输要求。

在短短的3年中，MSTP已经出现了几种形式，应该说，截至到目前为止，还没有出现一种标准的MSTP 格式，但最终MSTP 会演化到哪一种版本并没有定论，还需要与业务网结合，例如目前与3G 系统传输的结合就是其最新发展之一。