MSTP组网与Router组网的比较

    内容摘要：
一、第三代MSTP设备组网；
二、路由器组网 
三、MSTP设备组网与路由器组网的比较 

一、第三代MSTP设备组网
    第三代MSTP技术以支持以太网业务QoS为特色。为了能够将QoS引入以太网业务，基于MPLS的第三代MSTP技术在以太网和SDH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，不仅克服了以往MSTP技术所存在的缺陷，而且还使得新一代MSTP技术具备了许多特有的技术优势。
1．基于MPLS的第三代MSTP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MPLS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MPLS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，它将链路层交换和网络层路由融合在一起。现在，业界的几乎所有主要厂商和技术专家都参与了MPLS的技术研究和产品开发，以便将IP交换技术和ATM技术的优势充分体现在MPLS之中。 
2、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
    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 
    第三代MSTP设备通过引入先进的MPLS技术，使得其不仅支持环网保护方式、支持拓扑自动发现，更可提供独特的端到端业务QoS保障机制。当采用Packet Ring（PR）组网时，以太网共享环的容量可为4－8个VC4。PR单元板可利用所分配的时隙，通过采用MPLS的机制提供灵活并具备良好QoS性能的以太网业务功能，提供核心层的环网保护。基于Packet层面的保护倒换可保证小于50ms，真正的电信级质量。各连接承载的业务都允许具有保障(Guaranteed)/规整(Regulated)/尽力而为(Best Effort)等不同的业务SLA/QoS，可以同时承载多个QoS以太网业务流。目前，各业务流的带宽粒度达到500kbps，不久各业务流的带宽粒度将可小达100kbps；除了QoS业务流外，各Best Effort业务在网络发生阻塞的情况下可以按照不同的权重因子(通过网管配置)公平竞争余下的可用带宽。
（3）公平的接入机制与合理的带宽动态分配机制 
    基于MPLS的第三代MSTP设备支持带宽公平接入机制和拥塞控制机制，采用加权公平算法来控制带宽的利用，保证每个节点都获得自己应得的环路带宽份额；由此，既保证了接入的公平性，又具备带宽动态分配的合理性。这种机制能充分满足电信运营商进一步细分业务的特殊需要。图1为基于MPLS的第三代MSTP设备支持带宽公平接入机制和合理带宽动态分配机制的一个例子。
另外，现有的MSTP设备的多用户/业务的带宽共享是对本地接口而言，不能对整个环业务进行共享。而基于MPLS的第三代MSTP设备可对整个环业务进行带宽共享。
  
图1  第三代MSTP设备的公平接入机制与合理带宽动态分配机制
（4）强大的VLAN支持能力 
    基于MPLS的第三代MSTP设备具有强大的VLAN支持能力。通过嵌入二层MPLS技术(Martini MPLS)，从根本上解决了常规MSTP技术中4096的VLAN地址空间限制，允许不同的用户使用同样的VLAN ID，使设备所支持的VLAN数目达到现有设备的256倍。这是实现用户隔离并最终实现光城域公网的最新技术。图2显示了基于MPLS的第三代MSTP设备对VLAN的强大支持能力。
    
       图2  基于MPLS的第三代MSTP设备对VLAN的强大支持能力
    上海贝尔阿尔卡特的第三代MSTP设备（基于MPLS）具有对以太网的QoS质量保证机制、小于50ms的分组环保护功能和最新一代VLAN用户隔离技术等优越特性，为电信运营商开展“高质量租线”等各种新业务、建立新一代可赢利光城域网奠定了技术基础。
（5）ATM方面的独特优势 
    基于MPLS的第三代MSTP设备在ATM方面具有独特的优势：
    （ⅰ）具有大范围的VPI/VCI 值：VPI = 0 ~ 255，VCI = 32 ~ 4095。 
    通常，随着业务的发展一台DSLAM上会有更多的用户接入，由此也需要设置更多的VC用于传输ADSL业务；因此，用于连接BAS和DSLAM的MSTP须支持较大范围的VPI/VCI值，特别是VCI值的范围。
基于MPLS的第三代MSTP设备具有完全的ATM业务交换能力，且单盘交换容量可以达到1.2G的规模。设备具有的强大ATM交换能力给其应用带来了极大的灵活性。它不但极其适合宽带接入的业务汇聚层，同时也可用于ATM业务传输层。用户的组网结构可采用多级多层结构或对等的平面式结构。带ATM单盘的第三代MSTP设备完全可以组建功能完善的ATM网而不需要其他设备。如图3所示。 
          
             图3  由第三代MSTP设备组成的ATM网
    （ⅱ）实现Soft PVC配置。
    在网管的配合下可以实现Soft PVC配置。一条VP/VC的建立过程由设备自动实现，无须人为干预。即：设备完全支持PNNI信令，实现端到端的VP/VC自动配置，无须人为设置路由。该项功能的实现使得MSTP网既是SDH网络又是ATM网络。在网管的支持下，端到端的业务配置可以轻松完成，端到端的SDH和ATM业务的管理也得以实现。 
    （ⅲ）细粒度、多等级的映射带宽配置。
    设备支持ATM业务映射入VC4， VC4-4C， VC3， VC12。这样剩余带宽的利用率大大提高，并且ATM业务也可从2M，34M，155M及622M接入，方便与不同类型、不同端口的ATM接入设备的对接；并且，接入端口与MSTP的PDH或SDH端口共用，这既节约用户成本，也便于用户灵活配置。 
    （ⅳ）支持流量整型。
    设备支持流量整型，UNI 接口的汇聚接入设备的流量规程；同时支持多种业务合同（traffic contract）。特别，流量整型功能可对突发性数据业务（如：Internet访问）做到平滑响应，而不会给用户以响应时快时慢的感觉。
    （ⅴ）很小的ATM业务信元处理时延。
    设备具有很小的ATM业务信元处理时延，两个配置ATM盘的MSTP节点间的ATM业务信元传输延迟为86μs，这对于日后开展实时ATM业务（如VDSL）处理极其有利。
    （ⅵ）务接入端可以是UNI和NNI接口，并可配置。
    设备的业务接入端可以是UNI和NNI接口，并可配置；如此可以方便地用于ATM接入设备（如DSLAM）和网络设备（骨干ATM交换机）的连接。 
3．基于MPLS的第三代MSTP设备的组网特点 
    1)MSTP承载了多种业务，它不但需要承载单纯的TDM业务，还需承载宽带ATM、以太网等各种数据业务，业务速率从2Mbit/s、155Mbit/s向10Gbit/s、GE甚至子波长演进。采用MSTP组网必须关注多种业务类型。
    2)由MSTP组建的光网络同时涉及两个层面：传送层（SDH）和数据业务层（ATM，以太等业务），这与传统的SDH组网只作为业务的承载网络大不相同。两个层面在物理上不再完全分离，它们之间的正确对应关系非常重要。
    3)由于MSTP设备一般应用于城域网，因此业务流量有一定的不确定性，受用户和应用驱动较大，灵活性和迅速性十分重要。电路调度多，变动次数多，需要有比较强的调度和电路配置能力。
    4)MSTP组网与业务更加贴近，基于单点设备的网元管理已经不能满足需要，加强各种业务的维护管理能力是必须的。 
二、路由器组网 
    路由器是完成网络在IP层互连的设备。以应用范围分，路由器可分为运营级路由器和企业级路由器。企业级路由器主要完成企业内部网互联功能，主要作用就是连接企业内多个局域网和企业网接入Internet，其任务比较简单，主要就是转发报文，对安全性、可靠性、转发性能、业务生成能力等方面要求都不是很高。运营级路由器，作为新一代电信网络的基础部件，需要满足电信业务所提出的严格要求。
1、路由器的功能 
    路由器是OSI协议模型第三层（网络层）中的分组交换设备，它的主要功能包括： 
    1)协议转换：能对网络层及其以下各层的协议进行转换。
    2)路由选择：当分组从互联的网络到达路由器时，路由器能根据分组的目的地址按某种路由策略，选择最佳路由，将分组转发出去，并能随网络拓扑的变化，自动调整路由表。 
    3)能支持多种协议的路由选择：路由器与协议有关，不同的路由器有不同的路由器协议，支持不同的网络层协议。多协议路由器能支持多种协议，如IP，IPX及X.25协议，能为不同类型的协议建立和维护不同的路由表。这样不仅能连接同一类型的网络，还能用它连接不同类型的网络。 
    4)流量控制：路由器不仅具有缓冲区，而且还能控制收发双方数据流量，使两者更加匹配。 
    5)分段和组装：路由器能将接收的大分组分段并封装成小分组后转发，或将接收的小分组组装成大分组后转发。当多个网络通过路由器互联时，各网络传输的数据分组的大小可能不相同，这就需要路由器对分组进行分段或组装。
    6)网络管理：路由器是连接多种网络的汇集点，网间分组都要通过它，在这里对网络中的分组、设备进行监视和管理是比较方便的。因此，高档路由器都配置了网络管理功能，以便提高网络的运行效率、可靠性和可维护性。
2．路由器组网特点 
    路由器组网具有以下特点：
1)网络的互联：多协议路由器可以完成以下互联：LAN---LAN，LAN---WAN，WAN---WAN。
2)网络的隔离：隔离子网，防火墙，避免广播风暴。 
3)流量的控制：采用优化的路由算法来均衡网络负载，有效控制网络阻塞。
4)网络和信息安全维护：路由器通过身份认证、加密传输、分组过滤等手段对路由器自身及所连网络提供安全保障；对进出网络的信息进行安全控制；同时还具有安全管理功能，包括安全审计、追踪、告警和密钥管理。
    基于网络的层次结构（可分为核心层和边缘层），路由器可分为核心路由器和边缘路由器，二者地位不同，作用也不一样。
    在核心层，核心路由器主要完成IP报文的交换转发。核心路由器必须知道到达所有下层网络的路径，这需要维护庞大的路由表，并对连接状态的变化作出尽可能迅速的反应。路由器故障将会导致严重的信息传输问题。
    在边缘层，边缘路由器主要任务是为运营商接入用户，向用户提供业务。边缘路由器除了应具有强大的用户管理和汇聚功能以及多样业务提供能力。 
3、路由器组网的优缺点 
（1）优点 
 适用于大规模的网络；
 复杂的网络拓扑结构，负载共享和最优路径；
 能更好地处理多业务；
 隔离不需要的通信量；
 节省网络的带宽；
 平衡网络流量。 
（2）缺点 
 它不支持非路由协议； 
 安装复杂；
 价格昂贵。 
三、MSTP设备组网与路由器组网的比较 
基于MPLS的第三代MSTP设备组网与路由器组网比较，主要具有以下优势：
（1） MSTP设备对于提供以太网透传业务具有先天优势，尤其对于点到多点业务、VLAN堆叠应用、端口绑定等可以提供良好的性能服务；而传统路由器对L2起到终结作用，无法提供L2透传业务；
（2） MSTP网络可为业务提供快速保护倒换，达到电信级要求（50ms）；而路由器组网的链路恢复时间还不够理想，难于满足电信级要求。
（3） MSTP接近物理层，可方便地实现对网络设备的性能监测；路由器因位于网络层而不及MSTP设备。 
（4） MSTP网络可为客户提供具有高度保密性能的L2 VPN业务，能更好地满足客户的高保密性要求，如：银行客户等；而路由器因位于网络层，其所提供VPN业务的保密性不及MSTP网络。 
（5） MSTP设备最大可提供端口线速；而路由器由于需要处理的信息量大，所能提供的速率难于达到端口线速；
（6） MSTP网络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，易于网络升级；路由器的硬件通常只能支持当前已经标准化的功能与协议，而无法保证可以支持未来的功能与协议。在传统的路由器网络中，运营商为了应用一个新的协议，则往往可能需要更新其全部的现有设备，这极大地增加了网络成本。
（7） MSTP设备的“性价比”要大大高于路由器：第三代MSTP设备最大限度地利用了成熟而得到普遍应用的SDH技术，结构简单、价格低廉，可广泛应用于城域网的核心、边缘和接入层，具有极高的性价比；路由器尽管具有较强的功能，但其结构复杂、价格昂贵，其性价比一般难于和MSTP设备相比；只有在大规模的核心网中，路由器的功能优势才能逐渐弥补其价格昂贵的高成本缺陷。
需要说明的是，随着科学技术的进步，MSTP技术和路由器技术在各自发展的基础上将会不断相互渗透，两种组网设备之间的性能差别也将相应逐步缩小，有些甚至会模糊化，尤其在应用于大规模核心网的高端产品领域，如：新一代的IP/MPLS核心路由器的开发等。但就目前而言，由于基于MPLS的第三代MSTP网络有机结合了第二层快速交换和第三层灵活路由的优势，MSTP设备组网和纯路由器组网比较，前者的“性价比”要高于后者；特别在城域网边缘和接入层，MSTP设备组网的优势将尤为突出。 
(上海贝尔阿尔卡特 供稿)