《光纖通信網(wǎng)》課件第6章

第6章城域光網(wǎng)絡(luò)6.1城域網(wǎng)概述6.2城域網(wǎng)主要技術(shù)6.3多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)（MSTP）技術(shù)6.4彈性分組環(huán)RPR 6.1城域網(wǎng)概述

6.1.1城域網(wǎng)的定義

城域網(wǎng)最早是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中提出的概念，即根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模及網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量的多少將網(wǎng)絡(luò)分為局域網(wǎng)LAN、城域網(wǎng)MAN和廣域網(wǎng)WAN。而在傳統(tǒng)的電信網(wǎng)中原先并無(wú)明確的城域網(wǎng)概念。隨著技術(shù)的進(jìn)步和通信業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，通信網(wǎng)逐漸形成包括核心網(wǎng)、城域網(wǎng)和接入網(wǎng)幾個(gè)層次的網(wǎng)絡(luò)。城域光網(wǎng)絡(luò)（又稱城域傳送網(wǎng)）是承載城域網(wǎng)主要業(yè)務(wù)，解決多類型、多粒度業(yè)務(wù)高效匯聚的通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。城域光網(wǎng)絡(luò)是一種主要面向企事業(yè)用戶的、最大可覆蓋城市及其郊區(qū)范圍的、可提供豐富業(yè)務(wù)并支持多種通信協(xié)議的本地公用網(wǎng)絡(luò)。它可以提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像、視頻等多媒體綜合業(yè)務(wù)，其中又以IP為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為重點(diǎn)。城域光網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)中處于核心光網(wǎng)絡(luò)和接入光網(wǎng)絡(luò)之間，把接入網(wǎng)中企業(yè)與私人客戶的各種協(xié)議、數(shù)據(jù)等無(wú)縫和靈活地連接到運(yùn)營(yíng)商的骨干網(wǎng)。由于具體的環(huán)境差別較大，因此城域光網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出不同的特征，但其多業(yè)務(wù)的基本特點(diǎn)帶來(lái)了一系列有別于其他網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：

(1) 面向公用網(wǎng)應(yīng)用和多用戶環(huán)境，具有一定的QoS保障要求。

(2) 具有向用戶提供多業(yè)務(wù)、多速率、多種服務(wù)質(zhì)量的接入能力，同時(shí)具有向運(yùn)營(yíng)商提供可管理、支持多種運(yùn)營(yíng)服務(wù)方式和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)演變的能力。

(3) 支持多種客戶層信號(hào)，能夠快速地提供客戶層信號(hào)所需的帶寬。

(4) 業(yè)務(wù)范圍廣，包括數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和圖像等，是全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

(5) 傳輸距離可擴(kuò)展為100~200km。

(6) 與長(zhǎng)途網(wǎng)相比具有較低的成本，決定其成本的關(guān)鍵是節(jié)點(diǎn)的數(shù)量及業(yè)務(wù)的種類和大小?？偟膩?lái)看，城域光網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)備制造商和業(yè)務(wù)提供商而言都有很多新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。因此，城域光網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)非常重要，它不僅能為城域網(wǎng)的應(yīng)用提供解決方案，而且提供了一種靈活的多業(yè)務(wù)能力，同時(shí)還具有較高的網(wǎng)絡(luò)資源利用率和管理能力。

從邏輯上來(lái)說(shuō)，城域光網(wǎng)絡(luò)遵循核心層、匯聚層、接入層的分層建網(wǎng)思路，從業(yè)務(wù)及網(wǎng)管角度看，在中心節(jié)點(diǎn)還應(yīng)當(dāng)有本地管理和業(yè)務(wù)點(diǎn)，以提供城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理、接入、計(jì)費(fèi)、認(rèn)證等管理功能，提供本地電路出租、虛擬專網(wǎng)（VPN，VirtualPrivateNetwork）等各種增值業(yè)務(wù)功能，同時(shí)為上一級(jí)管理節(jié)點(diǎn)提供開(kāi)放的網(wǎng)管和業(yè)務(wù)接口。圖6－1給出了一個(gè)城域光網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)圖，其各個(gè)層的功能介紹如下：

（1）核心層的主要功能是給各業(yè)務(wù)匯聚節(jié)點(diǎn)提供高帶寬的TDM、IP和ATM業(yè)務(wù)平面高速承載和交換通道，完成和已有網(wǎng)絡(luò)（ATM、PSTN、FR/DDN和IP網(wǎng)）的互連互通。一般采用靈活的光交叉連接OXC或光分插復(fù)用器OADM。圖6－1城域光網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)

（2）匯聚層主要完成的任務(wù)是對(duì)各業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)匯聚、管理和分發(fā)處理。匯聚層起著承上啟下的作用，對(duì)上連至核心層，對(duì)下將各種帶寬多媒體通信業(yè)務(wù)分配到各個(gè)接入層的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)。所有業(yè)務(wù)在進(jìn)入骨干節(jié)點(diǎn)之前，都由匯聚節(jié)點(diǎn)完成諸如對(duì)用戶進(jìn)行鑒權(quán)、認(rèn)證、計(jì)費(fèi)管理等智能業(yè)務(wù)處理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)L2TP、GRE、IPSEC等各類隧道的終結(jié)和交換，流分類等。（3）接入層主要利用多種接入技術(shù)，迅速覆蓋用戶，對(duì)上連至匯聚層和核心層，對(duì)下進(jìn)行帶寬和業(yè)務(wù)分配，實(shí)現(xiàn)用戶的接入。接入層節(jié)點(diǎn)的基本特征是簡(jiǎn)單靈活。接入層設(shè)備可按用戶對(duì)象和業(yè)務(wù)的不同而進(jìn)行靈活的配合組網(wǎng)，根據(jù)現(xiàn)有的銅纜、光纖、同軸電纜等資源，選用不同的接入方式。

由于實(shí)際的城域環(huán)境可能存在較大差距，例如網(wǎng)徑大小和業(yè)務(wù)數(shù)量等，因此實(shí)際的城域光網(wǎng)絡(luò)不一定都具有明顯的上述三個(gè)層次，更多的會(huì)是其中若干層次的融合和實(shí)現(xiàn)。6.1.2城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求和技術(shù)特點(diǎn)

未來(lái)的光網(wǎng)絡(luò)也將是一種由業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)，所承載的業(yè)務(wù)是其關(guān)鍵。在骨干層，業(yè)務(wù)主要包括兩大類：一類是基本的傳送業(yè)務(wù)，包括虛擬暗光纖及波長(zhǎng)的出租；另一類是增值業(yè)務(wù)，包括光虛擬專網(wǎng)OVPN、按業(yè)務(wù)配置波長(zhǎng)、用戶指定帶寬業(yè)務(wù)等，此類業(yè)務(wù)主要面向ISP、ICP等對(duì)帶寬需求較高的用戶。城域光網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)可分為以下幾類。

（1）互聯(lián)業(yè)務(wù)：PSTN、以太網(wǎng)、ATM等網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，主要面向運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)或帶寬出租。

（2）專線業(yè)務(wù)：直接面向企業(yè)級(jí)客戶進(jìn)行帶寬出租，具有高可靠性和高可用性，是運(yùn)營(yíng)商穩(wěn)定的收入來(lái)源。（3）接入業(yè)務(wù)：包括智能小區(qū)和大樓的接入，接入運(yùn)營(yíng)商一般不再自建傳輸網(wǎng)絡(luò)，而是將重點(diǎn)關(guān)注于接入服務(wù)，而且需要為不同的用戶提供互聯(lián)的質(zhì)量和帶寬需求不盡相同的服務(wù)。

（4）增值業(yè)務(wù)：包括OVPN等新業(yè)務(wù)。其中，OVPN通過(guò)公用光網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建私有專用網(wǎng)絡(luò)，可提供與企業(yè)VPN相同的安全性、可靠性和可管理性，但專線費(fèi)用卻大大降低，企業(yè)不必自建廣域網(wǎng)維護(hù)系統(tǒng)；客戶還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和運(yùn)營(yíng)質(zhì)量的查詢和管理，具體包括端到端業(yè)務(wù)透視圖、端到端故障和性能監(jiān)視、端口流量、日志和故障單管理；城域光網(wǎng)絡(luò)還可向用戶提供不同級(jí)別的保護(hù)方式，如1+1、1∶1、1∶n等，并可根據(jù)客戶需求指定服務(wù)級(jí)別（包括時(shí)延、抖動(dòng)、保護(hù)與恢復(fù)時(shí)間），運(yùn)營(yíng)商按服務(wù)級(jí)別收取費(fèi)用。 6.2城域網(wǎng)主要技術(shù)

6.2.1稀疏波分復(fù)用技術(shù)

隨著技術(shù)的進(jìn)展和業(yè)務(wù)的發(fā)展，WDM技術(shù)正從長(zhǎng)途傳輸領(lǐng)域向城域網(wǎng)領(lǐng)域擴(kuò)展，當(dāng)然，這種擴(kuò)展不是直截了當(dāng)?shù)?，需要針?duì)城域網(wǎng)的特定環(huán)境進(jìn)行改造。例如，對(duì)于城域環(huán)境使用的WDM技術(shù)而言，目前傾向于采用稀疏波分復(fù)用CWDM技術(shù)，即波長(zhǎng)間隔放寬至20nm，同時(shí)盡可能采用一些價(jià)格較為低廉的器件，如采用無(wú)制冷器的LD，不使用EDFA，使用G.652光纖等，以降低系統(tǒng)成本。城域WDM網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)和要求可以歸結(jié)為如下幾個(gè)方面:（1）采用WDM可以極大地提高業(yè)務(wù)容量。

（2）應(yīng)用WDM后容許網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者提供透明的以波長(zhǎng)為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)。這樣，用戶就可以靈活地傳送任何協(xié)議和格式的信號(hào)，而不受限于SDH格式。特別是對(duì)于應(yīng)用在城域網(wǎng)邊緣的系統(tǒng)，直接與用戶連接，需要能靈活快速地支持各種速率和信號(hào)格式的業(yè)務(wù)，因而要求其光接口可以自動(dòng)接收和適應(yīng)10Mb/s~2.5Gb/s范圍的所有信號(hào)。而對(duì)于應(yīng)用在城域網(wǎng)核心的系統(tǒng)，則將來(lái)有可能還會(huì)要求支持40Gb/s的SDH信號(hào)和10Gb/s的以太網(wǎng)信號(hào)。（3）城域網(wǎng)WDM系統(tǒng)還應(yīng)具備波長(zhǎng)可擴(kuò)展性，新的波長(zhǎng)應(yīng)能隨時(shí)加上而不影響原有工作波長(zhǎng)。這樣，系統(tǒng)可以通過(guò)簡(jiǎn)單增加波長(zhǎng)而迅速提供新的業(yè)務(wù)，極大地增強(qiáng)了運(yùn)營(yíng)者的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

（4）城域網(wǎng)WDM系統(tǒng)的主要不足之處在于，不能靈活有效地將低速率信號(hào)匯聚進(jìn)價(jià)格相對(duì)較昂貴的波長(zhǎng)通路，不能動(dòng)態(tài)地配置波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)光層靈活連接，而且目前其成本仍然較高。由于目前的大帶寬接入業(yè)務(wù)需求并不突出，因此這種技術(shù)在接入層的應(yīng)用前景并不明確，而將主要應(yīng)用在城域網(wǎng)骨干層。6.2.2

ATM技術(shù)

以ATM為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)平臺(tái)最適用于多業(yè)務(wù)電信環(huán)境，以及服務(wù)質(zhì)量要求較高的IP業(yè)務(wù)，主要應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)邊緣多業(yè)務(wù)的匯集和一般IP骨干網(wǎng)。由于其擴(kuò)展性受限，高業(yè)務(wù)量下的性能表現(xiàn)不理想，且ATMVP環(huán)也不支持網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，因此以ATM為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)平臺(tái)不太適合超大型IP骨干網(wǎng)應(yīng)用?？紤]到ATM技術(shù)的一些局限性，無(wú)論從目前還是長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，以ATM為基礎(chǔ)的城域多業(yè)務(wù)平臺(tái)都不是一種主要的解決方案。6.2.3城域以太網(wǎng)技術(shù)

城域以太網(wǎng)技術(shù)是基于2層交換和3層選路的。近年來(lái)以太網(wǎng)最重要的發(fā)展方向是向城域網(wǎng)乃至廣域網(wǎng)的擴(kuò)展。從技術(shù)上看，以太網(wǎng)技術(shù)具有簡(jiǎn)便、快捷、透明、可擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)。從管理上看，由于同樣的系統(tǒng)可以應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層面上，因此以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理可以大大簡(jiǎn)化。值得一提的是，由于很多用戶已經(jīng)熟悉了以太網(wǎng)，因此培訓(xùn)工作可以簡(jiǎn)化，新業(yè)務(wù)可以拓展得更快。特別地，對(duì)于一些原來(lái)沒(méi)有基礎(chǔ)設(shè)施的新興運(yùn)營(yíng)者，可以租用暗光纖從頭建設(shè)自己的網(wǎng)絡(luò)，完全旁路現(xiàn)有的SDH和ATM基礎(chǔ)設(shè)施。然而，以太網(wǎng)原本具有的一些特點(diǎn)，在其應(yīng)用從局域網(wǎng)擴(kuò)展到城域網(wǎng)乃至廣域網(wǎng)時(shí)，限制了它的發(fā)展，需要加以改造。（1）當(dāng)以太網(wǎng)應(yīng)用于局域網(wǎng)時(shí)并沒(méi)有嚴(yán)格的QoS機(jī)制，而當(dāng)其應(yīng)用到局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)時(shí)需要提供隨用戶而異的QoS，而目前以太網(wǎng)還沒(méi)有穩(wěn)定可靠的機(jī)制能保證端到端性能，無(wú)法提供實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)所需要的QoS和多用戶共享節(jié)點(diǎn)以及網(wǎng)絡(luò)所必需的計(jì)費(fèi)統(tǒng)計(jì)能力。

（2）以太網(wǎng)原來(lái)是為局域網(wǎng)企事業(yè)用戶內(nèi)部應(yīng)用設(shè)計(jì)的，缺乏安全機(jī)制保證，即便有需求也是由高層協(xié)議來(lái)處理的，當(dāng)擴(kuò)展到城域環(huán)境以后，上述利用高層協(xié)議的處理方法就無(wú)法接受了，需要開(kāi)發(fā)新的安全機(jī)制。（3）以太網(wǎng)主要用于小型局域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，網(wǎng)管能力很弱，且目前只有網(wǎng)元級(jí)的管理系統(tǒng)，無(wú)法滿足運(yùn)營(yíng)商對(duì)端到端的業(yè)務(wù)可控、可管理的要求。

（4）以太網(wǎng)交換機(jī)的光口是以點(diǎn)到點(diǎn)方式直接相連的，省掉了傳輸設(shè)備，無(wú)法提供故障定位和性能監(jiān)視，保護(hù)功能也難以實(shí)現(xiàn)。

（5）盡管以太網(wǎng)作為局域網(wǎng)應(yīng)用是一項(xiàng)久經(jīng)考驗(yàn)的技術(shù)，但是用于公用電信網(wǎng)特別是廣域網(wǎng)環(huán)境仍然是一項(xiàng)未經(jīng)測(cè)試的新技術(shù)，其設(shè)備是否能提供大型電信級(jí)公用網(wǎng)所必需的硬件和軟件可靠性也需要實(shí)踐和時(shí)間的驗(yàn)證。6.2.4城域多業(yè)務(wù)傳送技術(shù)

以SDH為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)平臺(tái)的出發(fā)點(diǎn)是充分利用原有的SDH技術(shù)，同時(shí)改進(jìn)傳統(tǒng)SDH對(duì)于分組業(yè)務(wù)承載能力較弱的缺點(diǎn)。SDH技術(shù)的性能監(jiān)視、保護(hù)倒換以及網(wǎng)管能力已經(jīng)得到認(rèn)可，雖然SDH設(shè)計(jì)之初是針對(duì)TDM業(yè)務(wù)的，但是對(duì)其加以改造后即可演變成為多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)，可以靈活高效地承載ATM、IP等各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。以SDH為核心的MSTP基本思路是將多種不同業(yè)務(wù)通過(guò)VC級(jí)聯(lián)等方式映射進(jìn)不同的SDH時(shí)隙，而SDH設(shè)備與層2、層3乃至層4分組設(shè)備在物理上集成為一個(gè)實(shí)體。

MSTP具有如下特色：

（1）在基于傳統(tǒng)SDH網(wǎng)業(yè)務(wù)的同時(shí)，能夠提供多種物理接口，大大減少了現(xiàn)有SDH設(shè)備重新升級(jí)的成本。

（2）MSTP系統(tǒng)采用簡(jiǎn)化了的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且接口與協(xié)議相分離，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)靈活高效的傳輸。

（3）保持了SDH的優(yōu)點(diǎn)，并可集傳統(tǒng)SDH網(wǎng)ADM/DXC/DWDM功能于一體，能夠有效地進(jìn)行帶寬管理，從而降低了運(yùn)營(yíng)成本。總的來(lái)看，SDH多業(yè)務(wù)平臺(tái)最適合作為網(wǎng)絡(luò)邊緣的融合節(jié)點(diǎn)支持混合型業(yè)務(wù)，特別是以語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主的混合型業(yè)務(wù)，它不僅適合缺乏網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的新運(yùn)營(yíng)者，即便對(duì)于已敷設(shè)了大量SDH網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)公司，以SDH為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)平臺(tái)也可以更有效地支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，有助于實(shí)現(xiàn)從電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)的平穩(wěn)過(guò)渡。此外，從業(yè)務(wù)發(fā)展的角度考慮，由于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況的特點(diǎn)，使得在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，語(yǔ)音業(yè)務(wù)仍將是運(yùn)營(yíng)商的主要利潤(rùn)來(lái)源，因此2Mb/s電路甚至是N×64kb/s的電路型業(yè)務(wù)接入仍將有一定的市場(chǎng)需求，要求城域網(wǎng)和接入網(wǎng)設(shè)備必須至少能夠提供傳統(tǒng)2M電路的端口和業(yè)務(wù)接入能力。因此，在短期內(nèi)這種解決方案仍將是城域網(wǎng)的主流技術(shù)。

6.3多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)（MSTP）技術(shù)

在城域網(wǎng)建設(shè)中，能夠滿足多業(yè)務(wù)（主要是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和電路交換業(yè)務(wù)）傳送要求的、基于SDH技術(shù)的多業(yè)務(wù)傳送技術(shù)稱為基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)，簡(jiǎn)稱狹義MSTP技術(shù)，其基本功能模型見(jiàn)圖6－2。圖6－2基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)基本功能模型

狹義的MSTP技術(shù)由于其SDH核心技術(shù)而具有明顯的時(shí)代性和廣泛性。SDH技術(shù)在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為傳送網(wǎng)的核心技術(shù)。在SDH的基礎(chǔ)上提供對(duì)多種業(yè)務(wù)的支持，可以繼承SDH的諸多優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的平滑過(guò)渡，有著突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。因此，基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)MSTP已經(jīng)成為建設(shè)以城域網(wǎng)為代表的多業(yè)務(wù)傳送網(wǎng)的首選技術(shù)。它具有將分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)高效地映射到SDH虛容器的能力，并可以采用SDH物理層保護(hù)使承載的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和TDM業(yè)務(wù)一樣具有高可靠性，其良好的多業(yè)務(wù)拓展能力、業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保證已經(jīng)充分得到了運(yùn)營(yíng)商的認(rèn)可。所以，目前絕大多數(shù)MSTP技術(shù)均是基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)。一般意義上而言，MSTP設(shè)備是指基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點(diǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)TDM、ATM、以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的接入處理和傳送，即將傳統(tǒng)的SDH復(fù)用器、數(shù)字交叉連接器（DXC）、WDM終端、二層交換機(jī)和IP邊緣路由器等多個(gè)獨(dú)立設(shè)備的功能進(jìn)行集成，并可以為這些綜合功能進(jìn)行統(tǒng)一控制和管理的一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

MSTP設(shè)備按照設(shè)備容量和其在網(wǎng)絡(luò)中的定位可以分為高端、中端和低端三種，它們分別應(yīng)用于城域網(wǎng)的核心層、匯聚層和接入層，其劃分標(biāo)準(zhǔn)通常從以下幾方面來(lái)考慮：支持的接口類型和協(xié)議類型、上行速率等級(jí)及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)維護(hù)方法。圖6－3狹義MSTP協(xié)議棧模型6.3.1

MSTP技術(shù)的發(fā)展歷程

MSTP技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在對(duì)TCP/IP業(yè)務(wù)的支持上，一般認(rèn)為MSTP技術(shù)的發(fā)展可以劃分為三個(gè)階段。

第一代MSTP的特點(diǎn)是提供以太網(wǎng)點(diǎn)到點(diǎn)的透?jìng)鳌Ｋ鼘⒁蕴W(wǎng)信號(hào)直接映射到SDH的虛容器（VC）中進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)傳送。第一代MSTP還不能提供不同以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的QoS區(qū)分、流量控制、多個(gè)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)流的統(tǒng)計(jì)復(fù)用和帶寬共享以及以太網(wǎng)業(yè)務(wù)層的保護(hù)等功能。第二代MSTP的特點(diǎn)是支持以太網(wǎng)二層交換。它是在一個(gè)或多個(gè)用戶以太網(wǎng)接口與一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的基于SDH虛容器的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路之間，實(shí)現(xiàn)基于以太網(wǎng)鏈路層的數(shù)據(jù)幀交換。相對(duì)于第一代MSTP，第二代MSTP作了許多改進(jìn)，它可提供基于802.3x的流量控制、多用戶隔離和VLAN劃分、基于STP的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)層保護(hù)以及基于802.1p的優(yōu)先級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)等多項(xiàng)以太網(wǎng)方面的支持。目前正在使用的MSTP產(chǎn)品大多都屬于第二代MSTP技術(shù)。但是，與以太網(wǎng)業(yè)務(wù)需求相比，第二代MSTP仍然存在著許多的不足，比如不能提供良好的QoS支持，業(yè)務(wù)帶寬粒度仍然受限于VC，基于最小生成樹(shù)算法STP的業(yè)務(wù)層保護(hù)時(shí)間太慢，VLAN功能也不適合大型城域網(wǎng)應(yīng)用，還不能實(shí)現(xiàn)環(huán)上不同位置節(jié)點(diǎn)的公平接入，基于802.3x的流量控制只是針對(duì)點(diǎn)到點(diǎn)鏈路，等等。第三代MSTP的特點(diǎn)是支持以太網(wǎng)QoS。在第三代MSTP中，引入了中間的智能適配層、通用成幀規(guī)程（GFP）高速封裝協(xié)議、虛級(jí)聯(lián)（VCAT）和鏈路容量調(diào)整機(jī)制（LCAS）等多項(xiàng)全新技術(shù)。因此，第三代MSTP可支持QoS、多點(diǎn)到多點(diǎn)的連接、用戶隔離和帶寬共享等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)等級(jí)協(xié)定（SLA）增強(qiáng)、阻塞控制以及公平接入等。此外，第三代MSTP還具有相當(dāng)強(qiáng)的可擴(kuò)展性?？梢哉f(shuō)，第三代MSTP為以太網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展提供了全面的支持。6.3.2

MSTP關(guān)鍵技術(shù)

1.虛級(jí)聯(lián)

VC的級(jí)聯(lián)概念是在ITU－T的G.7070中定義的，分為相鄰級(jí)聯(lián)和虛級(jí)聯(lián)兩種。若SDH中用來(lái)承載以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的各個(gè)VC在SDH的幀結(jié)構(gòu)中是連續(xù)的，共用相同的通道開(kāi)銷（POH），此種情況稱為相鄰級(jí)聯(lián)，有時(shí)也直接簡(jiǎn)稱為級(jí)聯(lián)。若SDH中用來(lái)承載以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的各個(gè)VC在SDH的幀結(jié)構(gòu)中是獨(dú)立的，其位置可以靈活處理，此種情況稱為虛級(jí)聯(lián)。換句話說(shuō)，相鄰級(jí)聯(lián)是在同一個(gè)STM－N中，利用相鄰的C－4級(jí)聯(lián)成為VC－4－Xc，成為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳輸?shù)摹６摷?jí)聯(lián)是將分布在同一STM－N中的不相鄰VC－4或分布在不同STM－N中的VC－4（可同一路由，也可不同路由）按級(jí)聯(lián)的方法，構(gòu)成一個(gè)虛擬的大結(jié)構(gòu)VC－4－Xv（虛級(jí)聯(lián)還支持VC－3/12級(jí)別）。從原理上講，可以將級(jí)聯(lián)和虛級(jí)聯(lián)看成是把多個(gè)小的容器組合為一個(gè)比較大的容器來(lái)傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的技術(shù)。通過(guò)級(jí)聯(lián)和虛級(jí)聯(lián)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)以太網(wǎng)帶寬和SDH虛通道之間的速率適配。尤其是虛級(jí)聯(lián)技術(shù)，可以將從VC－4到VC－12等不同速率的小容器進(jìn)行組合利用，能夠做到非常小顆粒的帶寬調(diào)節(jié)，相應(yīng)級(jí)聯(lián)后的最大帶寬也能在很小的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。表6－1給出了采用虛級(jí)聯(lián)技術(shù)前后SDH傳送帶寬利用率的比較。表6－1采用虛級(jí)聯(lián)前后SDH帶寬利用率比較虛級(jí)聯(lián)技術(shù)的特點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)了使用SDH經(jīng)濟(jì)有效地提供合適大小的信道給數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，避免了帶寬的浪費(fèi)，這也是虛級(jí)聯(lián)技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)。虛級(jí)聯(lián)的實(shí)現(xiàn)較相鄰級(jí)聯(lián)靈活，而且只需要源節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)支持即可，不需要鏈路中間所有節(jié)點(diǎn)都支持此功能。

需要指出的是，虛級(jí)聯(lián)需要對(duì)時(shí)延進(jìn)行考慮。參與虛級(jí)聯(lián)的虛容器邏輯上可組成虛級(jí)聯(lián)組VCG，每個(gè)成員虛容器都有自己的通道開(kāi)銷，可以在網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立傳輸，因此可能導(dǎo)致成員虛容器到達(dá)接收端時(shí)延不一致。為準(zhǔn)確提取發(fā)送端原始客戶信號(hào)，接收端需要對(duì)虛級(jí)聯(lián)信號(hào)進(jìn)行對(duì)齊處理。由于虛級(jí)聯(lián)的成員可以經(jīng)由不同的通道傳送，因此需要仔細(xì)處理虛級(jí)聯(lián)組中成員虛容器的時(shí)延。

2.鏈路容量調(diào)整機(jī)制

鏈路容量調(diào)整機(jī)制LCAS是在ITU－T的G.7042中定義的一種可以在不中斷數(shù)據(jù)流的情況下動(dòng)態(tài)調(diào)整虛級(jí)聯(lián)個(gè)數(shù)的功能，它所提供的是平滑地改變傳送網(wǎng)中虛級(jí)聯(lián)信號(hào)帶寬以自動(dòng)適應(yīng)業(yè)務(wù)帶寬需求的方法。

LCAS是一個(gè)雙向的協(xié)議，它通過(guò)實(shí)時(shí)地在收發(fā)節(jié)點(diǎn)之間交換表示狀態(tài)的控制包來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整業(yè)務(wù)帶寬?？刂瓢鼙硎镜臓顟B(tài)有固定、增加、正常、EOS（表示這個(gè)VC是虛級(jí)聯(lián)信道的最后一個(gè)VC）、空閑和不可用六種。

LCAS可以將有效負(fù)荷自動(dòng)映射到可用的VC上，從而實(shí)現(xiàn)帶寬的連續(xù)調(diào)整，不僅提高了帶寬的指配速度，對(duì)業(yè)務(wù)無(wú)損傷，而且當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)帶寬，無(wú)須人工介入，在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下顯著提高了網(wǎng)絡(luò)利用率。一般情況下，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在通過(guò)網(wǎng)管增加或者刪除虛級(jí)聯(lián)組中成員時(shí)，保證“不丟包”；即使是由于“斷纖”或者“告警”等原因產(chǎn)生虛級(jí)聯(lián)組成員刪除時(shí)，也能夠保證只有少量丟包。

LCAS具體實(shí)現(xiàn)利用K4（H4）字節(jié)，虛級(jí)聯(lián)所使用的控制字段的含義如表6－2所示。表6－2

LCAS使用字節(jié)內(nèi)容

3.通用成幀規(guī)程

GFP是在ITU－T的G.7041中定義的一種鏈路層標(biāo)準(zhǔn)。它既可以在字節(jié)同步的鏈路中傳送可變長(zhǎng)數(shù)據(jù)包，又可以傳送固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)塊，是一種簡(jiǎn)單而又靈活的數(shù)據(jù)適配方法。

GFP采用了與ATM技術(shù)相似的幀定界方式，可以透明地封裝各種數(shù)據(jù)信號(hào)，利于多廠商設(shè)備互聯(lián)互通。GFP還引進(jìn)了多服務(wù)等級(jí)的概念，實(shí)現(xiàn)了用戶數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)復(fù)用和QoS功能。

GFP采用不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)封裝方法對(duì)不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，包括GFP－F和GFP－T兩種方式。GFP－F封裝方式適用于分組數(shù)據(jù)，把整個(gè)分組數(shù)據(jù)（PPP、IP、RPR、以太網(wǎng)等）封裝到GFP負(fù)荷信息區(qū)中，對(duì)封裝數(shù)據(jù)不做任何改動(dòng)，并根據(jù)需要來(lái)決定是否添加負(fù)荷區(qū)檢測(cè)域。GFP－T封裝方式則適用于采用8B/10B編碼的塊數(shù)據(jù)，從接收的數(shù)據(jù)塊中提取出單個(gè)的字符，然后把它映射到固定長(zhǎng)度的GFP幀中。

從應(yīng)用的角度講，GFP幀可以分為客戶幀和控制幀，而客戶幀又可以分為客戶數(shù)據(jù)幀和客戶管理幀?？蛻魯?shù)據(jù)幀用來(lái)傳送客戶數(shù)據(jù)，而客戶管理幀用來(lái)傳送與GFP連接或客戶數(shù)據(jù)管理有關(guān)的信息。控制幀有兩種：IDLE幀和OA&M幀，其中IDLE幀用于空閑插入。從結(jié)構(gòu)的角度看，GFP幀可以分為公共部分和與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)相關(guān)的部分。其中，公共部分是所有GFP幀都包含的，負(fù)責(zé)PDU定界、數(shù)據(jù)鏈路同步、擾碼、PDU復(fù)用、業(yè)務(wù)獨(dú)立性的性能監(jiān)控等功能；GFP幀中與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)相關(guān)的部分負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的裝載、與業(yè)務(wù)相關(guān)的性能監(jiān)控與維護(hù)等功能。GFP的幀結(jié)構(gòu)如圖6－4所示。圖6－4

GFP幀結(jié)構(gòu)

具體而言，GFP的幀格式包括核心頭和負(fù)荷區(qū)。

GFP核心頭支持特定GFP（不是特定客戶端）數(shù)據(jù)鏈路管理功能。GFP核心頭長(zhǎng)4字節(jié)，由兩部分組成：負(fù)荷長(zhǎng)度指示部分（PLI）2個(gè)字節(jié)，指示GFP負(fù)荷區(qū)的字節(jié)大小。它作為現(xiàn)有GFP核心頭最后字節(jié)的偏移量，指示了比特流中下一個(gè)即將到來(lái)的GFP幀的起始位置。PLI值的范圍為0～3，為GFP內(nèi)部處理而存儲(chǔ)并被作為GFP的控制幀。其他的幀則被作為GFP的客戶端幀。

GFP負(fù)荷區(qū)覆蓋了GFP幀中緊隨GFP核心頭區(qū)后面的所有字節(jié)。這個(gè)可變長(zhǎng)區(qū)包括0～65535個(gè)字節(jié)不等。它用來(lái)支持GFP特定的客戶端方面，如客戶端PDUs（開(kāi)放互連系統(tǒng)的OSI參考模型2層）、鏈路層編碼（1層）、GFP客戶端管理信息。從結(jié)構(gòu)上來(lái)講，負(fù)荷區(qū)又包括兩個(gè)通用部分，即負(fù)荷頭和負(fù)荷信息域，再加上一個(gè)可選擇部分負(fù)荷FCS域，則可用來(lái)保護(hù)負(fù)荷信息域的完整。

GFP也支持靈活的（負(fù)荷）頭擴(kuò)展機(jī)制，使GFP在不同傳送機(jī)制的過(guò)程中更易適用。這個(gè)負(fù)荷擴(kuò)展頭是0~60字節(jié)的擴(kuò)展域（包括HEC域的擴(kuò)展頭eHEC）。它支持特定技術(shù)的數(shù)據(jù)鏈路頭，如虛擬鏈路標(biāo)識(shí)符、源/目的地址、端口數(shù)、服務(wù)類型、eHEC等等。擴(kuò)展頭類型由負(fù)荷頭域的類型域中EXI比特內(nèi)容指示。3個(gè)擴(kuò)展頭變量包括：空、線形和環(huán)狀，現(xiàn)在被定義來(lái)支持在邏輯環(huán)或邏輯域點(diǎn)到點(diǎn)（線性）結(jié)構(gòu)上的特定客戶端數(shù)據(jù)。

負(fù)荷幀檢驗(yàn)序列（FCS）是一種可選的4個(gè)8位字節(jié)長(zhǎng)的幀校驗(yàn)序列。它包括一個(gè)CRC－32校驗(yàn)序列，用來(lái)保護(hù)GFP負(fù)荷信息域的內(nèi)容。通過(guò)使用CRC－32生成多項(xiàng)式產(chǎn)生負(fù)荷FCS。

GFP提供了一種靈活的幀封裝機(jī)制來(lái)支持固定或變長(zhǎng)幀結(jié)構(gòu)。與HDLC類幀格式相反的是，GFP不依賴字節(jié)填充機(jī)制來(lái)描述協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDUs），而是使用一系列基于HEC的字描述技術(shù)。為了容納變長(zhǎng)的PDUs，GFP幀頭提供了明確的負(fù)荷長(zhǎng)度指示符。因此，GFPPDU尺寸能被固定到一個(gè)連續(xù)的業(yè)務(wù)流值（提供了一個(gè)類TDM的信道），或在幀到幀過(guò)程中被改變（允許已封裝PDUs可簡(jiǎn)單擴(kuò)展）。明確的幀尺寸指示符也限定了幀邊界搜索過(guò)程的持續(xù)時(shí)間，這一點(diǎn)是數(shù)據(jù)鏈路同步化的關(guān)鍵所在。這種客戶端支持滿負(fù)荷后各種長(zhǎng)度的用戶PDU，因此避免了段/重組功能，或給幀加上填充字節(jié)來(lái)填滿未用的負(fù)荷空間。GFP還能將GFP和用戶數(shù)據(jù)適配過(guò)程間的差錯(cuò)控制隔離。差錯(cuò)控制隔離允許將退還的已破壞負(fù)荷傳遞到計(jì)劃中要傳的接收者。這在傳送音頻和視頻流的時(shí)候是一種簡(jiǎn)便的特征，因?yàn)楹苡锌赡苓@時(shí)已破壞的信息完全是空信息。

6.4彈性分組環(huán)RPR

6.4.1彈性分組環(huán)原理

IEEE在2000年11月正式成立了IEEE802.17彈性分組數(shù)據(jù)環(huán)工作組（RPRWG），希望開(kāi)發(fā)一個(gè)RPRMAC標(biāo)準(zhǔn)，以優(yōu)化在LAN、MAN和WAN拓?fù)洵h(huán)上數(shù)據(jù)包的傳輸。RPR利用了空間重用協(xié)議和公平算法等，可以組成環(huán)網(wǎng)拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)快速的保護(hù)和恢復(fù)。它還能夠共享帶寬并提高帶寬利用率，是適合傳送IP業(yè)務(wù)的一種較好的解決方案。

RPR作為一種新型的IP環(huán)網(wǎng)傳輸技術(shù)，它主要用于優(yōu)化分組在光網(wǎng)絡(luò)上傳輸。RPR技術(shù)結(jié)合了IP的帶寬使用效率高、多業(yè)務(wù)接入和光纖網(wǎng)絡(luò)的帶寬大，同時(shí)具有良好的自愈能力，使得RPR技術(shù)具有低成本、多功能的特點(diǎn)。RPR技術(shù)包括空間重用協(xié)議和智能保護(hù)倒換技術(shù)等。它主要實(shí)現(xiàn)了如下的功能：空間重用帶寬、本地重用帶寬、最小的協(xié)議開(kāi)銷、支持優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)、可由大量的節(jié)點(diǎn)或站點(diǎn)組成一個(gè)環(huán)網(wǎng)以及即插即用的特性；RPR不需要基于軟件的SMT（StationManagementTransfer）協(xié)議或主站點(diǎn)協(xié)議（這在其他基于環(huán)網(wǎng)的協(xié)議中是需要的），支持全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間的公平；支持基于環(huán)網(wǎng)的冗余保護(hù)（例如誤碼監(jiān)測(cè)，RingWrap)，與SONETBLSR定義相似的保護(hù)倒換；獨(dú)立于物理媒質(zhì)層。

RPR的目標(biāo)包括：

（1）雙向環(huán)，支持全雙工、空間復(fù)用與多播，具有防止分組死循環(huán)的機(jī)制和即插即用的功能；

（2）媒質(zhì)獨(dú)立的MAC層，支持1～10Gb/s的速率；

（3）高效率的分組格式將802.3的以太網(wǎng)幀格式映射到802.17幀格式中；

（4）定義MAC層的幀格式到物理層幀格式的映射過(guò)程，包括類似以太網(wǎng)幀格式和SDH/SONET格式；

（5）定義50ms環(huán)保護(hù)恢復(fù)機(jī)制；

（6）支持L2/L3交換；

（7）支持ClassofService業(yè)務(wù)分級(jí)。圖6－5

RPR基本組成示例

1.RPR幀格式

RPR幀格式如圖6－6所示。除了環(huán)控制字節(jié)體現(xiàn)RPR特色外，其余字段與以太網(wǎng)幀格式很類似。通常情況下，RPR幀的最大傳送長(zhǎng)度(MTU)為1616字節(jié)，超長(zhǎng)幀的MTU為9216字節(jié)。圖6－6

RPR幀格式在環(huán)控制字節(jié)中，包括了眾多的控制內(nèi)容，如選環(huán)信息、公平帶寬分配選項(xiàng)、幀類型、業(yè)務(wù)級(jí)別、故障切換方式、廣播標(biāo)識(shí)等等，提供了主動(dòng)的性能監(jiān)測(cè)、故障監(jiān)測(cè)等各種功能，充分保證了環(huán)操作的豐富、靈活和高效，滿足運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)網(wǎng)技術(shù)的高標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.RPRMAC機(jī)制

對(duì)于RPR節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，MAC實(shí)體是最為關(guān)鍵的部分。MAC實(shí)體一方面需要與上層進(jìn)行數(shù)據(jù)和控制的交換，同時(shí)也要很好地與各種物理接口配合協(xié)同工作，毫無(wú)疑問(wèn)，需要一個(gè)靈活高效的分層模型。

圖6－7是MAC分層參考模型。從總體上看，它分為業(yè)務(wù)層、MAC層和物理層三個(gè)層面，業(yè)務(wù)層與MAC層之間是MAC業(yè)務(wù)接口，MAC層與物理層之間是物理業(yè)務(wù)接口。此外，這三個(gè)層面都有管理接口與MAC管理層進(jìn)行配合。圖6－7

RPRMAC分層參考模型

MAC實(shí)體中包含一個(gè)MAC控制子層和兩個(gè)MAC數(shù)據(jù)通道子層。兩個(gè)MAC數(shù)據(jù)通道分別負(fù)責(zé)1環(huán)和0環(huán)的數(shù)據(jù)交換。MAC控制實(shí)體從這兩個(gè)數(shù)據(jù)通道中收發(fā)數(shù)據(jù)幀，并且通過(guò)MAC業(yè)務(wù)接口與MAC客戶端之間進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)的交互。該結(jié)構(gòu)如圖6－8所示。圖6－8

RPRMAC實(shí)體交互過(guò)程示例6.4.2

RPR的技術(shù)特點(diǎn)

作為城域光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)最佳解決方案的內(nèi)嵌RPR的第三代MSTP，最突出的優(yōu)勢(shì)就是在擁有GFP和LCAS協(xié)議的基礎(chǔ)上，通過(guò)內(nèi)嵌RPR技術(shù)，借助于RPR新功能來(lái)進(jìn)一步提高城域光網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用率和對(duì)IP業(yè)務(wù)的QoS支持能力，并且集ADM光纖環(huán)網(wǎng)的可靠性、千兆比特以太網(wǎng)技術(shù)的高效性以及IP技術(shù)的智能性于一體。以下具體地對(duì)內(nèi)嵌RPR技術(shù)的第三代MSTP所擁有的這些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。

(1)采用RPR技術(shù)，在以太網(wǎng)和SDH層之間引入了中間的智能適配層(1.5層)，并采用GFP高速封裝協(xié)議將以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)要求適配、映射到SDH通道上。GFP可以在字節(jié)同步的鏈路中傳送長(zhǎng)度可變的數(shù)據(jù)包，又可以傳送固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)塊，是一種先進(jìn)的、簡(jiǎn)單的、靈活的數(shù)據(jù)信號(hào)適配和映射技術(shù)。

(2)支持虛級(jí)聯(lián)和鏈路容量自動(dòng)調(diào)整(LCAS)機(jī)制，因此非常適用于帶寬不斷發(fā)生變化的業(yè)務(wù)需求，可大大提高帶寬的利用率。

LCAS機(jī)制提供了對(duì)鏈路帶寬靈活和動(dòng)態(tài)的無(wú)損傷調(diào)整，通過(guò)調(diào)節(jié)不同路徑上的數(shù)據(jù)流容量來(lái)滿足對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不同質(zhì)量(QoS)和服務(wù)等級(jí)的要求。當(dāng)用戶帶寬發(fā)生變化時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整虛級(jí)聯(lián)組VC－n的數(shù)量實(shí)現(xiàn)平滑增減。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)帶寬，且不會(huì)對(duì)用戶的正常業(yè)務(wù)產(chǎn)生中斷。因此，LCAS機(jī)制提供的這種容錯(cuò)機(jī)制，增強(qiáng)了虛級(jí)聯(lián)的健壯性，且在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下明顯提高了網(wǎng)絡(luò)利用率。

(3)采用多等級(jí)的接入控制，為保證多業(yè)務(wù)的QoS創(chuàng)造了條件。RPR可以結(jié)合MPLS協(xié)議，在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)接入控制時(shí)根據(jù)IEEE802.1p，利用幀結(jié)構(gòu)中的MPLS標(biāo)簽的CoS字節(jié)標(biāo)識(shí)，提供4種優(yōu)先等級(jí)劃分：快速傳送業(yè)務(wù)(具有嚴(yán)格的時(shí)延、抖動(dòng)、保護(hù)、時(shí)鐘同步，如實(shí)時(shí)性E1語(yǔ)音業(yè)務(wù)和圖像業(yè)務(wù))、保障傳輸業(yè)務(wù)1(對(duì)時(shí)延和抖動(dòng)無(wú)特殊要求，但有帶寬承諾，無(wú)突發(fā)的圖像、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù))、保障傳輸業(yè)務(wù)2(有帶寬承諾，屬突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，采用盡力傳送機(jī)制)、盡力傳送業(yè)務(wù)。這種技術(shù)如果得到大范圍應(yīng)用，就為確保城域光網(wǎng)絡(luò)中多業(yè)務(wù)傳輸?shù)腝oS服務(wù)創(chuàng)造了條件。

(4)采用空間重用協(xié)議SRP，確保節(jié)點(diǎn)間的各業(yè)務(wù)流互不影響。RPR環(huán)采用了空間重用協(xié)議SRP(SpatialReuseProtocol)，即在數(shù)據(jù)包環(huán)上提供了尋址、讀取數(shù)據(jù)包、帶寬控制和控制信息傳播的基本功能來(lái)保證在空間上沒(méi)有重復(fù)的業(yè)務(wù)流，各業(yè)務(wù)流可以互不影響地按照各自的線路帶寬在源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間傳輸。這樣，多個(gè)節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)收發(fā)分組，并且數(shù)據(jù)包在目的節(jié)點(diǎn)被接收并從環(huán)路剝離，因而提高了整個(gè)RPR環(huán)帶寬的利用率，特別在環(huán)上節(jié)點(diǎn)數(shù)較多的情況下，帶寬的利用率改善尤為明顯。同時(shí)，由于RPR采用兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的環(huán)(內(nèi)環(huán)和外環(huán))來(lái)傳輸業(yè)務(wù)，因此無(wú)須預(yù)留保護(hù)帶寬，RPR光纖帶寬使用率相對(duì)SDH提高了一倍，從而最大限度地利用了光纖的傳輸帶寬。

(5)依靠公平算法實(shí)現(xiàn)合理的帶寬動(dòng)態(tài)分配機(jī)制。RPR不像SDH那樣分配固定時(shí)隙，而是以1Mb/s的粒度來(lái)公平地、動(dòng)態(tài)地為每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配帶寬。RPR環(huán)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都使用一種分布式的公平算法(SRP－fa)來(lái)保證全網(wǎng)帶寬的合理利用，即在接入側(cè)、鏈路側(cè)均能保證公平。公平算法是依靠相鄰站點(diǎn)之間的及時(shí)通信來(lái)實(shí)現(xiàn)的，各站點(diǎn)自身會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“公平速率參數(shù)”，接著和上游站點(diǎn)傳來(lái)的參數(shù)比較，進(jìn)行調(diào)整后再發(fā)往相鄰的下游節(jié)點(diǎn)，這樣經(jīng)過(guò)逐站傳遞和調(diào)整，最終使得全網(wǎng)的帶寬分配達(dá)到一個(gè)公平的“穩(wěn)態(tài)”。盡管大量的突發(fā)業(yè)務(wù)會(huì)破壞這樣一個(gè)穩(wěn)態(tài)，然而，在一定的“公平響應(yīng)時(shí)間”之后，又會(huì)重新達(dá)到另一個(gè)“穩(wěn)態(tài)”。公平算法確保了各節(jié)點(diǎn)入環(huán)的同一優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)在存在競(jìng)爭(zhēng)的情況下可以公平地共享環(huán)路帶寬，保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)都獲得自己應(yīng)得的帶寬份額。

(6)采用自動(dòng)拓?fù)渥R(shí)別技術(shù)，增加環(huán)路的自愈能力。所謂自動(dòng)拓?fù)渥R(shí)別技術(shù)，就是指每個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道在環(huán)的兩個(gè)方向上的線路質(zhì)量情況，從而迅速正確地決定應(yīng)該在哪個(gè)方向(外環(huán)或內(nèi)環(huán))上傳輸或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)所采取的一種拓?fù)錉顟B(tài)識(shí)別技術(shù)。在拓?fù)涑跏蓟A段，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)發(fā)出拓?fù)洳樵兿?，沿環(huán)路傳送，其他節(jié)點(diǎn)會(huì)加入自己的屬性。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)收到自己發(fā)出的拓?fù)洳樵兿r(shí)，便可了解到環(huán)路拓?fù)湫畔?。?dāng)環(huán)路增加節(jié)點(diǎn)、減少節(jié)點(diǎn)、光纖中斷、節(jié)點(diǎn)失效等事件發(fā)生時(shí)，與此相關(guān)的節(jié)點(diǎn)都會(huì)被觸發(fā)，發(fā)出拓?fù)涓滦畔?，最終使得RPR環(huán)上每個(gè)節(jié)點(diǎn)都詳細(xì)地掌握著整個(gè)環(huán)的拓?fù)鋱D及每條鏈路的狀態(tài)。因此，拓?fù)渥詣?dòng)識(shí)別技術(shù)增加了環(huán)路的自愈能力，并且減少了人工配置所帶來(lái)的人為錯(cuò)誤，從而讓RPR工作在一種“可見(jiàn)”的狀態(tài)中，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎唾|(zhì)量，這也是RPR保障QoS的基礎(chǔ)。

(7)吸收了ADM自愈環(huán)的保護(hù)策略，可實(shí)現(xiàn)基于不同等級(jí)業(yè)務(wù)的自動(dòng)保護(hù)倒換機(jī)制。RPR環(huán)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以迅速地根據(jù)新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和線路質(zhì)量狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的重新路由選擇，類似于ADM環(huán)的保護(hù)機(jī)制。RPR環(huán)采取了源路由方式(steering)和折回方式(wrap)兩種保護(hù)方式，默認(rèn)方式為源路由方式。兩種保護(hù)的倒換時(shí)間都小于50ms。當(dāng)采用源路由方式時(shí)，光纖故障點(diǎn)兩端的節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)出拓?fù)涓滦畔?，環(huán)上各節(jié)點(diǎn)收到該信息后，就會(huì)將各個(gè)業(yè)務(wù)的源節(jié)點(diǎn)按照拓?fù)涓滦畔⒌箵Q業(yè)務(wù)，且一條光纖上的業(yè)務(wù)保護(hù)倒換對(duì)另一條光纖上的業(yè)務(wù)沒(méi)有任何影響，因此從全局上使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的彈性恢復(fù)能力得到極大提高。再由于RPR環(huán)具備針對(duì)不同等級(jí)業(yè)務(wù)的自動(dòng)保護(hù)倒換機(jī)制，從而使RPR可以實(shí)現(xiàn)多等級(jí)可靠的QoS服務(wù)。圖6－9給出了RPR兩種保護(hù)的例子。圖6－9

RPR保護(hù)方案示例

①圖6－9（a）是故障前的正常數(shù)據(jù)流，A節(jié)點(diǎn)到D節(jié)點(diǎn)，走0環(huán)，路徑為A－B－C－D；②圖6－9（b）為故障后繞回保護(hù)方式，故障發(fā)生后，在故障鏈路兩端的節(jié)點(diǎn)上通過(guò)光路環(huán)回，數(shù)據(jù)路徑也在此環(huán)回，總的路徑為A－B－A－F－E－D－C－D；③圖6－9（c）為故障后源路由保護(hù)方式，從A節(jié)點(diǎn)到D節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流量改折回道，走另外一個(gè)環(huán)(這里是1環(huán))到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，路徑為A－F－E－D。

繞回方式的優(yōu)點(diǎn)是故障切換的恢復(fù)時(shí)間非常短(在50ms以內(nèi))，只可能丟失極少量的報(bào)文，不會(huì)造成業(yè)務(wù)中斷的情況，缺點(diǎn)是占用帶寬較多。

折回方式避免了帶寬的浪費(fèi)，但是由于需要重新收斂，恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，可能會(huì)造成一些業(yè)務(wù)的中斷。6.4.3彈性分組環(huán)在MSTP中的應(yīng)用

RPR的優(yōu)勢(shì)在于吸收了SDH的環(huán)網(wǎng)保護(hù)思想，又保留了Ethernet分組處理的能力，實(shí)現(xiàn)了面向分組業(yè)務(wù)的環(huán)網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)帶寬資源可控，從而具備了環(huán)網(wǎng)內(nèi)滿足各種業(yè)務(wù)不同QoS需求的業(yè)務(wù)傳送能力。早期SDH只具備單ADM(Add/DropMultiplexer)組網(wǎng)能力，在業(yè)