大客户接入专网的新思维—MSAP

发表时间：2009-11-26
前言
随着市场需求的变化，大客户接入越来越成为各运营商争夺的一个焦点。如何为大客户提供高品质安全可靠的通信服务，满足客户差异化的业务需求，降低建网的成本，都是各运营商最关心的问题。SDH经过多年的发展和积累，已经成为各运营商的主要传输网络，大客户接入如何有效地利用SDH的安全性、可靠性、可网管、覆盖广的优点并与之无缝连接，都是我们迫切要考虑的问题，现有的基于SDH的专线接入方案虽较为成熟，但仍有不断深化、细化和优化的空间，多业务接入平台（MSAP）正是在这种情况下应运而生的。
一、MSAP的相关技术
MSAP（Multi-Service Access Platform）即多业务专线接入平台，采用传统的SDH技术，以SDH技术为基础，采用先进的GFP、VCAT和LCAS技术，融合以太网交换技术和ATM交换技术，实现TDM业务、以太网业务和ATM业务的综合传输，此外MSAP还可以提供低速率的Nx64k专线，以太网延伸业务（EoXDSL）等。MSAP是集协议转换器、光端机、光纤收发器、XDSL于一体的大用户多业务专线接入平台。
MSAP主要涉及以下三个方面的技术：
1、GFP：通用成帧规程
GFP被国际电信联盟（ITU）接受并作为G.7041/Y.1303标准，该标准提供了不同协议映射到传输网络的灵活及有效的机制。GFP能够支持多种客户网络协议，能够满足广泛的数据传输应用需求的一种封装机制。
在 ITU-T G.7041 技术标准中定义的 GFP提供了支持将各种通信类型直接映射到 SONET/SDH 帧的成帧机制，同时为以太网和纤维光通道等协议提供了灵活性，使这些协议可在现有的 SONET/SDH 架构上长距离地传输。
以往通过与 SONET/SDH 紧耦合的 ATM 和 HDLC 映射到 SONET/SDH 的 IP 数据服务，现在可通过以太网和 GFP 映射。
通过GFP 标准，可以更好地优化以太网和其它数据服务在 SONET 上的传送。网络设备和服务供应商非常欢迎这项技术，因为该技术可实现在现有 SONET/SDH 安装基础上交互式地传送数据服务。但是，完全有效的数据包传送机制是通过 GFP 带宽优化技术（如 VCAT 和 LCAS）的组合才得以实现。我们将在以下的几节中了解该机制。
2、VCAT：适当尺寸的 SONET/SDH 管道
从 SONET/SDH 的早期开始，连续级联就已经成为它的一部分。曾设想使用连续级联来容纳使用如 ATM、Packet-over-SONET (PoS) 协议的高速数据应用和需要 SONET/SDH 上的高带宽映射的其它应用。为启用此高带宽传送，将多个 SPE 通过 SONET/SDH 网络传送（并切换）为一个单一连接，同时将第一个 SONET 容器有效负载指针设置为标准模式，随后的有效负载指针都设置为级联模式，从而将所有单元链接起来。
下表概括了 SONET 和 SDH 的支持的连续级联。对于 SONET 标准，将这些表示为 STS-Xc，对于 SDH 表示为 VC-4-Xc。

虽然成功引入和部署连续级联已有几年时间，但它仍有某些主要不足之处。连续级联通过整个 SONET/SDH 传送来保持已级联的 SONET 有效负载。因此，网络元素必须在从源到目标和在每个中间节点都支持连续级联。此外，数据服务速率与这些已定义的容器的匹配并不是很良好，所以与当前连续级联方案一起使用 GFP 导致带宽使用的欠优化，因为以太网和纤维光通道数据速率与这些通道不是正确匹配。
为解决这些限制，在 ITU 标准 G.707 中定义的虚级联 (VCAT)被发展以允许绑定单个 SONET/SDH 通道，以创建可成为基本速率任何倍数的自定义虚级联组。（对于高次 VCAT，此基本速率将是 STS-1/STS-3 或 VC-3/VC4，而对于低次 VCAT，此基本速率将是 VC-11/12 或 VT-1.5/2）。
本质上，虚级联是一个反向复用规程，在该规程中在源发送器将连续带宽分为单个的 SPE，并在虚级联组 (VCG) 中逻辑地代表它们。控制数据包含有在原始数据流的目标 PTE 对其进行重组所需的信息，可将这些数据包插入某些当前未用的 SONET/SDH 资源负荷字节中（高次为 H4 字节，低次为 Z7 (SONET) 和 K4 (SDH)）。此信息含有通道的排序顺序和帧号，可将该帧号用作时间戳。可将 VCG 成员作为单个 SPE 在整个 SONET/SDH 网络上传送，而处理虚级联所需的智能位于连接的端点（在路径终端设备或 PTE）。接收端点（即 PTE）负责重组原始字节流。这使 SONET/SDH 通道可通过网络独立路由，而无需虚级联的任何确认。以此发生，可在现有的 SONET/SDH 网络上用简单的端点节点升级来部署虚拟级联的通道。
虚级联将单个 SONET/SDH 容器分组为与所需服务带宽匹配的虚拟高带宽“链路”，从而可更有效地用数据服务注满 SONET/SDH 传送管道。
3、LCAS：链路容量调整方案
ITU 定义的 LCAS 是虚级联的补充技术。LCAS 留出了虚拟级联通道组的带宽的动态变化。在 SONET/SDH 资源负荷内交换信号消息以便更改正在由虚拟级联组 (VCG) 使用的从属的数目。从属的数目可随着服务带宽要求中的已识别的变化提高或降低，或随着现有 VCG 成员的故障条件提高或降低。
在虚拟级联电路的大小增加/减少的过程中，LCAS 通过确保发送器 (PTE) 和接收器 (PTE) 之间的同步而工作，因此不会干扰基础数据服务。如果组的单个成员失败，则组的大小会暂时减小，而不是将整个组从服务中除去。如果使用 LCAS，则一旦缺陷检修完毕，组大小可还原到全部带宽，而不影响基础服务。
除了为 VCAT 提供复原机制外，LCAS 还为服务供应商提供了按需要调整服务带宽的灵活性。例如，如果某些客户在深夜需要额外的带宽以传送文件（即银行机构），服务供应商可通过供应预定义时段的增加带宽来提供增值的服务。
总之，CAT 和 LCAS 的组合对于在现有 SONET 网络上供应数据包传送服务是极其有帮助的。在此情况下，VCAT 用于在 SONET 网络上供应点到点的连接，而 LCAS 提供对 VCAT 连接的复原并为进一步“调谐”已分配的 VCAT 带宽留有余地。
二、MSAP的接入类型
从接入角度来说，MSAP平台可以提供专线业务接入、以太网业务接入、ATM和DSLAM业务接入。
1、N*2M专线
2M专线业务是专线业务中最主流的业务，运营商提供给高端商业用户和大客户一般都使用2M专线。由于MSAP是基于SDH的多业务接入平台，因此保留了SDH优秀的组网能力和完善的保护机制，可以灵活的组成点对点、线性和环型网络，可以提供SNC保护。由于本质上是TDM 2M业务，因此可以提供极高的业务质量，保证大客户的需求。根据客户的不同需求，一般可以提供2M语音专线和2M数据专线
2M语音专线是将大客户的交换机接入到骨干网，MSAP平台提供2M语音业务的透传。2M数据业务为大客户提供数据通道，将大客户的路由器接入到IP汇聚网络。
2、N*64K专线
在传统的铜线环路上，运营商可以为用户提供N*64K专线服务。大客户的企业路由器提供V.35接口，通过协议转换器或调制解调器将V.35接口转换成G.703口，然后通过传统的2M环路将大客户的数据业务接入IP汇聚网络。由于铜线环路的广覆盖，这种专网形式非常普遍，但这种专网只能提供3－5km的传输距离，非常有限。对于那些没有铜线环路覆盖的客户，铺设光纤比铺设铜线便宜，而且光纤的传输距离远远大于铜线。
此外，考虑到未来业务的扩容，大客户越来越希望直接将光纤接入企业，因此在MSAP上提供N*64k专线是一个比较现实的选择。当将MSAP平台作为企业的CPE设备时，不仅可以提供传输距离更远质量更好的专线业务，而且可以为企业提供其他业务如语音专线、以太网专线和高速数据接入等。
3、以太网业务接入
由于以太网业务的飞速发展，在接入网中如何处理以太网业务成为关键性的技术。MSAP平台吸收了SDH传输平台的组网灵活、保护可靠等优点，将对于TDM业务先进而成熟的SDH技术扩展以太网应用中，从而更加有效可靠地接入以太网业务。MSAP处理以太网有三种基本的形式：点对点透传，L2汇聚+透传和以太共享环。
MSAP平台充分考虑了不同用户对以太网服务的需求，提供不同方式的以太网接入，切合用户的具体需求。
4、ATM和DSLAM业务接入
由于ADSL技术的普及和大规模建设，城域网中有大量的DSLAM进行汇聚。这些DSLAM的上行端口往往都是以太网接口和ATM STM-1接口。对于ATM接口汇聚，传统的处理方式是直接将DSLAM用光纤直接连接到汇聚点的ATM交换机上，由ATM交换机完成汇聚功能。和以太网光纤直连一样，这种方式需要消耗大量带宽，效率低下，而且没有物理层的链路保护，维护非常困难。此外，随着网络扩容，DSLAM数量增多，汇聚点的ATM交换机端口需要不断扩容，这非常昂贵。
MSAP平台充分考虑到上述问题，通过在平台上集成ATM交换和汇聚功能，利用VP－Ring和SDH保护功能来增强DSLAM汇聚功能。DSLAM上行端口接入MSAP ATM接口，MSAP完成对ATM的交换和汇聚功能，然后通过VP－Ring将业务传输到终结节点，最终送入ATM骨干交换机。
MSAP对于ATM的处理能力将极大的降低DSLAM汇聚的成本，而且网络层次清晰，易于维护管理，同时保证网络具有强大的扩容能力。
三、MSAP的典型应用
传统的大客户专网以PDH+协议转换器的方式为主，这种应用模式相对于早期以铜缆为主要接入模式的大客户专网具有非常明显的优点，并一度流行，时至今日仍在金融、政府等领域继续使用，典型组网应用如下图所示：

这种组网应用在早期虽然解决了网络带宽瓶颈的问题，但随着业务的发展逐渐在以下几个方面存在一些不足：
1、组网技术陈旧，协议转换次数过多，网络结构复杂，不便于管理和维护。
2、不能实现全局网管，不能实时监控网络设备状况，出现故障时不能及时发现，总是在客户投诉后才发现问题，不能主动服务，导致客户对运营商网络产生不信任感。
3、网络设备众多，大量的E1线缆，占用了大量的电信机房空间，即使在汇聚点采用机架式协议转换设备，也存在E1连线过多的情况。
4、网络扩容性差，不能灵活地随着用户的业务变化而变化。
针对上述种种弊端，利用MSAP与SDH无缝连接的特点就能够很好地解决问题。在运营商接入机房配置MSAP设备，可以灵活地接入远端分支机构的V35、E1、以太网业务，通过GFP封装后汇入与SDH的155M端口。在运营商中心机房与用户中心机房之间，可通过155M光缆接入客户总部路由器的CPOS端口，大大简化了网络结构，优化后的网络拓扑图如下：

网络改造后具有以下几点优势：
1、提高了运营商接入网的简洁性，带给客户运维的简单性，节省运维成本。省掉了大量的E1跳线因而减少了网络故障点，提高了设备集成度的同时节省机房空间。
2、提高运营商差异化服务能力，通过群路盘1+1保护，支路盘保护等为大客户业务接入提供高可靠保证。通过软件配置为用户灵活的提供1~63 *2M带宽，不损业务的平滑升级带宽。
3、提供强大的全局网管功能，无故障肓点，做到主动服务。局端设备不仅可以管理到远端的设备，还可以管理到三级设备，增加运营商对末梢网络的管理能力。
4、丰富的业务接口可以提供V.35电接口、V.35光接口、E1电接口，E1光接口,10/100BaseTX数据接口、100BaseFX数据接口,PDH光接口，155M SDH上联光接口,以及155M 的SDH下行光接口等业务，将PDH的低成本、易部署与SDH的汇聚、调度、保护功能强大的特点统一起来。
5、以太网环回检测提升网络可靠性，掉电告警提升故障定位能力。
目前基于MSAP的专网解决方案已经得到各大运营商乃至大客户的认可，其高可靠性和高稳定性广泛服务于金融、政府、教育、能源等行业。
此外，MSAP的典型应用还有以下几种场景：
场景一：对于远端分支机构分布不集中的情况，可以在分支机构和运营商接入机房各配置台式光猫，再通过E1链路接入SDH传输网络。在运营商中心机房配置机架式MSAP设备汇聚远端机房的多路E1数据。在MSAP机架内配置STM-1再通过光缆与用户总部路由器相连，在运营商中心机房配置网管平台，进行全局网管，如下图所示：

场景二：对于远端分支机构分布较集中的情况，可以在运营商接入机房配置机架式MSAP进行一级汇聚，再通过STM-1群路盘接入SDH网络。在运营商中心机房通过155M光纤接入用户总部，在用户总部，可以配置机架式MSAP，对远端分支机构的E1/V35数据进行还原，接入总部路由器的对应端口（也可以直接在用户路由器上增加CPOS板卡与SDH的155M群路盘相连），如下图所示：

场景三：和场景二不同的区别，在运营商中心机房和用户总部之间均配置机架式MSAP，中间通过155M光缆相连。运营商远端机房不通过STM-1群路盘汇聚（远端机房SDH的155M端口不足的情况），直接将用户数据转换成E1信号后接入SDH网络。运营商中心机房接入远端N*E1数据，最后在用户总部机房进行还原，所下图所示：

场景四：在没有SDH资源的地方，采用MSAP的群路盘组成一个155M容量的通道倒换环，在接入点可以分别E1、V35、以太网等接口，满足银行等大客户会议电视、OA、业务数据汇聚的需要，如下图所示：

四、业界主流MSAP厂商及技术特点
MSAP最大的利用了各运营商现有的网络资源，为大客户提供丰富的专线接入方案，在设备占用空间、配线管理、接入方式、扩容升级、可靠性、建维成本、网管等诸方面均优于传统的接入方式，从而受到各运营商的青睐。因此MSAP也是各设备制造厂激烈竞争的另一块“蛋糕”。目前，业界主流的MSAP制造厂商有烽火网络、北京格林威尔、北京瑞斯康达、北京正有，此外，北京华环、UT、普天等10多家厂商也相继推出了MSAP产品。各厂商的MSAP产品虽然存在一些区别，但其组网模式大同小异，下面以烽火网络的MSAP为例来介绍一下MSAP的技术特点。
烽火网络推出B3100系列MSAP产品是根据各个运营商针对大客户接入解决方案而及时推出的多业务接入平台，该设备集SDH、PDH、光纤收发器、协议转换器、光猫、以太网交换、EOS等功能于一体，采用模块化的结构设计，丰富的业务接口可以提供V.35电接口、V.35光接口、E1电接口、E1光接口、10/100BaseTX数据接口、100BaseFX数据接口、PDH光接口、155M SDH上联光接口,以及155M 的SDH下行光接口等业务。
烽火网络B3100系列MSAP产品的主要特点有：
性能强大：系统采用模块化的插卡式结构设计，提供2个上联光接口槽位，12个业务接口槽位和一个交换线卡槽位。整机采用6U插板式结构，提供两路-48V电源热备份输入，分散式供电方式。
支持大容量交叉功能：群路到群路，群路到支路，支路到支路的业务交叉配置，采用SDH内核，具有SDH时钟功能，具有包括16×16 VC4/1008×1008 TU-12交叉功能，可平滑升级到622M上联。
提供公务电话和使用者通路：1路公务电话，占用E1字节，可实现单独拨号呼叫功能，1路使用者通路，占用F1字节，接口采用RS-232电平。
上联光口支持板卡保护：上联光盘提供两个STM-1光接口，可做ADM或TM应用，并可以实现1+1板卡保护（TM模式），可平滑升级至STM-4。
系统支持SETS功能：可选择4个光接口作为参考定时输入，或者从E1业务板卡的第一个E1业务流中提取定时，另提供两个外同步定时输入和两个外同步定时输出接口。
集中网管：可管理本端的汇聚、调度、保护等功能，也可以对远端机进行管理。
信息来源：中国新通信