新一代MSTP技术及其应用.docx
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1、新一代MSTP技术及其应用一、新一代MSTP技术的产生背景多业务传送平台(MSTP)是指基于SDH、同时实现TDM、ATM、IP等业 务接入、处理和传送,提供统一网管的多业务传送平台。作为传送网解决 方案,MSTP伴随着电信网络的发展和技术进步,经历了从支持以太网透传 的第一代MSTP到支持二层交换的第二代MSTP再到当前支持以太网业务 QoS的新一代(第三代)MSTP的发展历程。第一代MSTP。第一代MSTP以支持以太网透传为主要特征。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保证以 太网业
2、务的透明性,包括以太网MAC帧,VLAN标记等的透明传送。以太网 透传业务保护直接利用SDH提供的物理层保护。第一代MSTP的缺点在于: 不提供以太网业务层保护;支持的业务带宽粒度受限于SDH的虚容器,最 小为2Mbps;不提供不同以太网业务的QoS区分;不提供流量控制;不提 供多个业务流的统计复用和带宽共享;不提供业务层(MAC层)上的多用户 隔离。第一代MSTP在支持数据业务时的不适应性导致了第二代MSTP解决 方案的产生。第二代MSTP。第二代MSTP以支持二层交换为主要特点。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,
3、实现基于以太网链路层的数据帧交换。 第二代MSTP保证以太网业务的透明性,以太网数据帧的封装采用 GFP/LAPS或PPP协议;传输链路带宽可配置,数据帧的映射采用VC通道 的相邻级联/虚级联或ML-PPP协议来保证数据帧在传输过程中的完整性; 实现转发/过滤以太网数据帧的功能;提供自学习和静态配置两种可选方 式维护MAC地址表;支持IEEE802.1d生成树协议STP;支持流量控制,包 括半双工模式下背压机制和全双工模式下802.3x Pause帧机制。第二代MSTP相对于第一代MSTP的优势主要在多用户/业务的带宽共 享和隔离方面,包括:提供基于802.3x的流量控制;提供业务层上的多 用
4、户隔离和VLAN划分;提供基于STP/RSTP等的以太网业务层保护倒换; 一些还提供基于802.1p的优先级转发。但是,第二代MSTP的缺点也是明 显的,包括:不提供QoS支持;基于STP/RSTP的业务层保护倒换时间太 慢;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
5、环业务进行共享。第三代MSTP技术的诞生。第三代MSTP技术以支持以太网业务QoS为 特色。它的诞生主要源于克服现有MSTP技术所存在的缺陷。从现有MSTP 技术对以太网业务的支持上看,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。由此,以多协议标记交换(MPLS) 为技术特点的新一代MSTP技术第三代MSTP技术应运而生。二、第三代MSTP技术MPLS多协议标记交换(MPLS )是一种可在多种第二层媒质上进行标记交换
6、的网络技术。它吸取了 ATM高速交换的优点,把面向连接引入控制,是个 介于23层的2.5层协议。它结合了第二层交换和第三层路由的特点,将 第二层的基础设施和第三层的路由有机地结合起来。第三层的路由在网络 的边缘实施,而在MPLS的网络核心采用第二层交换。1、基本原理在基于MPLS的第三代MSTP网络中,当IP数据包进入网络时,由网 络标记边缘路由器LER对IP包头的信息进行分析,并且按它的目的地址 和业务等级加以区分,通过转发等价类FEC将输入的数据流映射到一条 LSP上,如此,FEC定义了一组沿着同一条路径、有相同处理过程的数据 包。IP数据包分配到一个FEC后,LER就根据标记信息库LIB
7、为其生成一 个标记。通常,MPLS标记由32位组成,其中:20比特确定标记值、3比 特的试验域EXP、1比特的栈底标志S和8比特的生存时间TTL,如图1 所示。,旦 MPLS罚 兰 一*沸图1 MPL&的标记组成标记信息库将每一个FEC都映射到LSP下一跳的标记上。转发数据包 时,LER检查标记信息库中的FEC,然后将数据包用LSP的标记封装,从 标记信息库所规定的下一个接口发送出去。当一个带有标记的包到达核心 标记交换路由器LSR时,LSR提取入局标记,同时以它作为索引在标记信 息库中查找。当LSR找到相关信息后,取出出局的标记,并由出局标记代 替入局标签,从标记信息库中所描述的下一跳接口送
8、出数据包。当IP数 据包到达MPLS域的另一端、并要退出MPLS网络时,位于此处的LER再剥 去数据包的封装标记,并继续按照IP数据包的路由方式到达目的地。图2 是MPLS的标记分组转发示意图。LSRCEgress图2 MPLS网络标记分组转发示意图2、网络结构基于MPLS的第三代MSTP网络分为两层:边缘层和核心层,如图3所 示。其中,边缘层完成IP数据包的分类、过滤、安全和转发功能,同时 将IP数据包转换为采用标记标识的流连接,提供服务质量、流量控制、 虚拟专网、组播等功能,针对不同的流连接,MPLS边缘节点采用标记分配 协议LDP进行标记分配/绑定,LDP具有标记指定、分配和撤消的功能,
9、它 在MPLS网内分布和传递。而在MPLS的核心层同样需要LDP,但它只提供 高速的标记交换,面向连接的服务质量、流量工程、组播控制等功能。这 里尤其值得注意的是,MPLS网络采用了许多ATM的思想,如ATM的服务 质量分类和控制机制等。如果采用ATM作为MPLS的连接基础,那么MPLS实 际上可以继承ATM的诸多好处。(Wh互遣劫匪LSft:际记交挨路由器F&慎中曜图3 基于MPLS的第三代MSTP网络3、技术特点MPLS技术结合了第二层交换和第三层路由的特点,将第二层的基础设 施和第三层的路由有机地结合起来;第三层路由在网络的边缘实施,而第 二层交换则由MPLS网络的核心完成。这使得基于M
10、PLS的第三代MSTP网 络具有以下技术特点:1)网络中的分组转发基于定长标签,简化了转发机制,使得转发路 由器容量很容易扩展到大比特级;2)充分利用原有IP路由,并加以改进,保证了 MPLS网络路由具有 灵活性;3)利用ATM的高效传输交换方式,同时抛弃了复杂的ATM信令,无 缝地将IP技术优点融合到ATM的高效硬件转发中;4)数据传输和路由计算分开,是一种面向连接的传输技术,能够提 供有效的QoS保证;5)不但支持多种网络层技术,而且是一种与链路层无关的技术,它 同时支持X.25、帧中继、ATM、PPP、SDH、DWDM,保证了多种网络的 互连互通,使得各种不同的网络传输技术统一在同一个M
11、PLS平台上;6)支持大规模层次化的网络拓扑结构,具有良好的网络扩展性;7)标签合并机制支持不同数据流的合并传输;8)支持流量工程、CoS、QoS和大规模的虚拟专用网。MPLS是一种交换和路由的综合体,它将网络层路由和链路层交换融合 在一起。现在,业界的几乎所有主要厂商和技术专家都参与了 MPLS技术 标准的制定,以便将目前的IP交换技术和ATM技术的优势充分体现在MPLS 之中。三、基于MPLS的第三代MSTP设备的性能优势基于MPLS的第三代MSTP技术在以太网和SDH间引入了中间智能适配 层,将以太网的业务要求适配、映射到SDH通道上,并采用GFP高速封装 协议,支持虚级联和LCAS。如
12、此,使得基于MPLS的第三代MSTP设备具备 了以往MSTP设备所没有的许多独特优势。1、完美的“端到端”流控机制传统的MSTP设备的流控机制主要基于802.3x的Pause机制或背压控制, 只是针对点到点链路,没有端到端的流量控制能力。第三代MSTP设备通过使用新一代MSTP技术MPLS,不但支持常规的 802.3x Pause机制,而且使设备具有了对整个环路进行流量控制的独特功 能。在产生阻塞时,能够根据权重因子调整每个Best Effort连接的带宽, 实现端到端的流量控制。2、独特的QoS保障机制现有的MSTP设备不提供不同以太网业务的QoS区分,更谈不上具备 端到端的以太网业务QoS
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