MSTP光传输网中以太网业务组网方式研究

MSTP光传输网中以太网业务组网方式研究第31卷第208期电力系统通信Vol.31No.2082010年2月10日Telecommunications for Electric Power System Feb.10，20100引言在现有电力通信网中，光纤传输以太网数据业务采用复用光传输系统和裸光纤传输2种方式。

复用光传输系统通常由SDH和分层的ATM或IP网承载数据业务，这种重叠的网络结构是多年来随新系统叠加和新业务应用而逐步发展形成的。

随着SG186和ERP项目的推广，电网数据业务日益增加，现有的传输网络显然已经不能满足要求。

在现有的电力光传输网中，早期的SDH系统和设备主要承载面向TDM（Time Division Mul-tiplex，时分复用）的E1业务，在承载10M/100M/1G以太网数据业务时，存在各种不足，例如需要外加接口转换路由交换设备，以应对突发数据信号时需要配置缺乏动态灵活性、带宽利用率低等问题。

采用裸光纤直接互连网络设备来传输以太网数据业务，可以节省传输设备投资，使组网设备投入成本大大降低，但同时也降低了光缆线路资源的利用率，而且无法实现链路保护，不便于业务管理和提供电信级业务。

1MSTP技术的发展及主要特点现有的MSTP（Multi-Service Transport Plat-form，多业务传输平台）一般都是基于SDH物理层，采用多种技术在SDH帧中提供不同颗粒的多种业务、多种协议的接入、汇聚和传输能力，实现，并提供统一网管。

1.1MSTP技术的发展MSTP技术的发展主要体现在对以太网业务的支持上，包括最初提供以太网点到点透传的第1代MSTP，到支持以太网2层交换能力的第2代MSTP，直到第3代MSTP。

1）第1代MSTP技术是将以太网信号直接映射到SDH的虚容器（VC，Virtual Container）中，进行点到点传送，提供以太网透传业务，业务粒度受限于VC，一般最小为2Mbit/s。

不能提供不同以太网业务的QoS区分，不提供流量控制、多个以太网业务流的统计复用和带宽共享，保护完全基于SDH，不提供以太网业务层的保护。

2）第2代MSTP技术是在一个或多个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。

可提供基于802.3x的流量控制、多用户隔离和VLAN划分、基于STP的以太网业务层保护、基于802.1p的优先级转发。

但第2代MSTP的缺陷是：不能提供良好的QoS支持；基于STP的业务层保护时间太长；业务带宽粒度受限于VC，一般最小为2Mbit/s；VLAN的4096个地址空间使其在主干节点的扩展能力受限，不适合大型组网应用；节点处在环上不同位置时，其业务的接入策略不公平；MAC地址的学习/维护及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61··链路；多用户/业务的带宽共享只对本地接口而不能对整个环业务进行共享。

3）第3代MSTP技术的主要特征是引入了中间的智能适配层（1.5层）、采用GFP（Generic Framing Procedure，通用成帧规程）高速封装协议、支持VC虚级联和链路容量自动调整（LCAS，Link Capacity Adjustment Scheme）机制，因此，可支持多点到多点的连接，具有可扩展性，支持用户隔离和带宽共享，支持QoS和SLA（Service Level Agreement，服务水平协议）增强、阻塞控制以及公平接入。

1.2主要特点1）具有较大的交叉连接容量，能够支持VC-4，VC-3，VC-12各种等级的交叉连接以及连续级联或虚级联处理；2）提供丰富的多业务（PDH/SDH、ATM、IP、图像业务等）接口，可以通过增加或更换接口模块，灵活适应业务的发展变化；3）具有以太网和ATM业务的透明传输或交换能力，其传输链路的带宽可配置，并支持VLAN、流量控制、业务和端口的汇聚或统计复用功能；4）具备多种完善的保护机制（SDH、ATM、以太网/IP）和灵活的组网特性；5）可实现统一、智能的网络管理，具有良好的兼容性和互操作性。

2MSTP网络中以太网业务组网方式及选择2.1常用的以太网业务组网方式2.1.1点到点透传业务MSTP网络中点到点的透传以太网业务的组网方式如图1所示。

图1中，中心站一个以太网口对应外围站一个以太网口进行业务传送。

这种组网方式是电力通信网中前期使用较多的方式，优点是能够保证带宽，安全性相对较高，组网简单，维护方便；缺点是浪费中心站设备的端口。

由于电力系统绝大部分业务都属于集中型业务，如此组网时中心站所需要的以太网板卡较多，在外围站点和业务种类多的情况下，中心站的以太网板及设备槽位容量较难完全满足全网规划要求。

图1点到点透传以太网业务组网方式Fig.1Ethernet service networking mode with pointto point transparent transmission2.1.2点到多点汇聚业务MSTP网络中点到多点汇聚以太网业务的组网方式如图2所示。

图2点到多点汇聚以太网业务组网方式Fig.2Ethernet service networking mode with point to multi-point convergence transmission图2中，中心站的一个以太网口与几个或几十个外围站的以太网口进行通信，这种方式也保证了通道带宽需要，同时按照这种方式建网后，中心站以太网板卡数量将大大减少，不但降低了成本，而且还减少了中心站的以太网出线，降低了故障率。

这种组网方式便于不同种类业务分类统一规划端口，但中心站传输设备以太网板需要支持二层交换或在中心站增加二层交换机。

2.1.3多点动态共享业务MSTP网络中多点动态共享以太网业务的组网方式如图3所示。

图3所示组网方式的最大好处是各个站点都能互相访问，实现SDH层环上业务带宽共享，并在SDH层上业务得到保护。

其缺点是由于共享带宽，存在带宽竞争情况，如环上3个SDH网元的以太网共享一个VC4带宽，如果NE1—NE2访问多，流量达到整个带宽的极限VC4带宽时，NE3网电力系统通信2010，31（208）62··元下的用户不能访问NE1网元下的用户，就会出现网络堵塞。

图3多点共享以太网业务组网方式Fig.3Ethernet service networking mode withmulti-point sharing此种组网方式的前提条件是SDH环网组成的是复用段保护环，且以太网板支持二层交换。

对于通道保护环，基本不使用此种以太网组网方式。

2.1.4其他组网方式目前，电力系统常用的组网方式还有手拉手式组网方式，其实质还是点对点的组网方式。

EVPLAN（以太网虚拟私有网络）组网方式，主要采用的是MPLS协议，实现在同一个VCTRUNK上传送不同VB的相同的VLAN数据，满足A公司和B公司不同部门之间多点动态带宽共享和彼此数据隔离的需求。

使用EVPLAN组网可以通过VLAN ID和MPLS标签的双重隔离，达到不同用户的业务隔离和同一用户间不同部门的业务隔离，在任意两点之间必须有相连接的标签交换路径（LSP，Label Switch Path）形成MESH 网络结构，同时还可以有效地避免广播风暴。

由于使用MPLS协议组网传输效率较低、组网配置复杂等，所以很少实际应用。

2.2MSTP网络中以太网业务组网方式的选择在电力通信网中，光传输网的以太网业务组网方式选择应综合考虑SDH网和以太网组网方式的选择。

2.2.1SDH网为通道保护环方式，以太网为点到多点汇聚业务此种以太网组网方式业务配置较为简单，主站至各站点以太网业务带宽独占。

缺点是需要为每一条以太网业务单独配置带宽，随着站点的增加，以太网业务带宽只能简单叠加，带宽不能动态调整；同时主站一点最多指向24个子站端口；而且，此种业务在主站端口或下联交换机端口连接故障情况下，所有以太网业务全停，停役面大，范围广。

因此，一般建议在站点较少、业务重要等级较低的情况下使用。

2.2.2SDH网为通道保护环方式，以太网为多点动态共享业务方式此种以太网组网方式在原理上可以实现，但限制条件过多。

首先，所有站点MSTP设备必须下联以太网交换机并支持二层交换，可以启用生成树协议；其次，各站点MSTP设备下联的以太网交换机必须正常运行；第三，各站点MSTP设备中的以太网板必须全部正常，同时与其下联的二层交换机之间的连接必须正常。

只有满足这些条件后，两两之间才能互相访问，在断纤情况下，业务才能得到SDH保护。

如果以上3个条件中有一个不满足就会导致整个以太网业务中断：条件一不满足将产生网络风暴；条件二不满足下一站的数据将无法转发，全环业务均无法传送；条件三有问题也将导致数据无法接收（通道保护无法倒换），导致全网故障。

所以，在现实组网中基本不会采用这种方式。

由于目前很多地区的电力专网都采取通道保护方式，相比点到点透传方式，以太网多点动态共享业务的优点又极具吸引力，故运营单位的技术人员大都有在不改变传输通道保护方式的前提下（通道保护），实现以太网为多点动态共享业务的想法。

通道保护以太网共享环如图4所示。

4站点的通道保护环业务流向为1—2—3—4—1，假设网元2的以太网网线接触不好，就将导致网元2的MSTP设备与下联以太网交换机无法连接，网元2有以太网口信号丢失告警，此种情况将直接导致网元1，2，3，4两两之间以太网业务中断。

图4通道保护以太网共享环Fig.4Protection channel sharing of Ethernet loop·技术研究·虞骅MSTP 光传输网中以太网业务组网方式研究63··下面针对此种方式进行简单分析。

1）SDH环网保护方式为通道保护，通道保护的原理就是业务的双发选收，在正常情况下业务收到的是人工配置的主用板上信号，如果光纤断纤，收端检测到主用无信号则选择收备用信号，所以断纤的情况下以太网业务不会受到影响。

2）根据此以太网组网方式的特点，两两以太网通信需要遍布全网以太网交换机，并需要以太网交换机进行数据解析与转发，如网元1和3之间进行通信，则业务流向为以太网交换机（发）—网元1—网元2—以太网交换（转发）—网元2—网元3—以太网交换机（收），以太网交换机（发）—网元3—网元4—以太网交换机（转发）―网元4—网元1－以太网交换机（收），如果站点2网线接触不好或以太网板故障等情况出现，那么站点2以太网交换机处于故障状态，这时根据业务流向，站点2以太网交换机转发无法进行，此时通道保护环又不发生保护倒换，所有以太网业务将中断。