淺析MSTP技術在青海地震臺網(wǎng)互聯(lián)中的應用*

馬曉蘭，胡 玉，白占孝，劉興盛

(青海省地震局，青海西寧810001)

0 引言

地震觀測系統(tǒng)的發(fā)展，以及各類地震觀測數(shù)據(jù)的迅速增長，對地震傳輸網(wǎng)絡的帶寬及網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和可靠性都提出了更高的要求 (許國亮，陸興旺，2011)。2010年，基于MSTP在網(wǎng)絡傳輸技術上的穩(wěn)定可靠的特性和其傳輸方式的優(yōu)越性，我們在實驗平臺上進行了模擬測試，對MSTP組網(wǎng)的接入模式、VLAN劃分、L3和L2轉發(fā)等多種要素進行配置及結果論證，并對網(wǎng)絡運營商的相應技術平臺做了考察，為在青海省建立MSTP傳輸網(wǎng)絡積累了較為完備的技術知識，總結出切合實際的操作方法。2011年在原有網(wǎng)絡架構的基礎上，將青海省地震局網(wǎng)絡改造成為了穩(wěn)定高效的通訊網(wǎng)絡。

1 MSTP簡介

MSTP(Multi-Service Transport Platform)是基于SDH技術的多業(yè)務傳送平臺 (李鐵，2006)，它融合和繼承了SDH技術對傳輸業(yè)務數(shù)據(jù)流提供保護恢復能力和較小的延遲性能 (謝偉，2006)，而且最關鍵的是，它能夠和原有已建設的SDH網(wǎng)絡保持很好的兼容，同時支持多協(xié)議傳輸業(yè)務。MSTP可作為骨干節(jié)點接入點與分支節(jié)點高效結合，支持混合型業(yè)務，同一端口對于不同實例對應不同的內(nèi)部路徑，因此非常適用于多個獨立邊緣網(wǎng)絡的接入。

MSTP技術優(yōu)勢:

(1)MSTP既有一定的技術前瞻性，又有良好的前向兼容性 (張喜云，2009)。

(2)MSTP設備集成了許多種傳送網(wǎng)網(wǎng)絡設備的基本功能，二、三層數(shù)據(jù)在同一設備中解析轉發(fā)，減少了網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)轉換設備，簡化了網(wǎng)絡結構 (韓斐，2012)。

(3)上連支持多類型鏈路接入，并可實現(xiàn)鏈路的負載均衡。

(4)MSTP設備對網(wǎng)絡中的VLAN可進行靈活捆綁配置，因此系統(tǒng)擁有較好的擴展性。

(5)采用MSTP組建網(wǎng)絡時，由于網(wǎng)絡中設備減少，網(wǎng)絡的維護和管理成本也會降低 (樓媛媛等，2008)。

(6)由于MSTP網(wǎng)絡的所有設備在連接交換網(wǎng)絡時形成各自的單生成樹，所以可以徹底消除環(huán)路影響。

2 MSTP在青海地震臺網(wǎng)中的應用

2.1 網(wǎng)絡結構清晰

由于MSTP網(wǎng)絡設備各骨干節(jié)點設備匯聚各子網(wǎng)網(wǎng)關，網(wǎng)絡構成精簡，網(wǎng)絡層次清晰，據(jù)此將我局網(wǎng)絡優(yōu)化成為1個二級網(wǎng)絡 (水榮生，王煜，2011)。即以局網(wǎng)絡中心為中心節(jié)點，下連7個二級節(jié)點，二級節(jié)點下又各連幾個二層接入節(jié)點。圖1為網(wǎng)絡總體拓撲圖。

在每個二級節(jié)點配備了MSTP設備，二級節(jié)點三層交換設備與MSTP設備相連，通過電信提供的傳輸鏈路，上連至網(wǎng)絡中心多功能光端機 (此光端機可以解析從二級節(jié)點MSTP設備傳送來的VLAN標簽，解析到端口)，通過多功能光端機連接到網(wǎng)絡中心三層核心設備，網(wǎng)絡中心下連鏈路為專用通信鏈路。圖2為二級節(jié)點下連拓撲。

三級節(jié)點的網(wǎng)關上移至接入骨干層 (二級節(jié)點的三層交換設備)，簡化了三級節(jié)點網(wǎng)絡的上連模式，使其成為二級節(jié)點的1個局域網(wǎng)，由此構成的廣域網(wǎng)從本質(zhì)上看只是1個二級網(wǎng)絡。三層節(jié)點通過二級節(jié)點三層交換設備的快速以太口連接到MSTP設備。在三層交換設備上完成了二層交換數(shù)據(jù)的VLAN標簽拆封，打包成IP包數(shù)據(jù)后通過傳輸鏈路發(fā)送到網(wǎng)絡中心三層核心設備，反之亦然。圖3為二級節(jié)點下連拓撲。

圖1 網(wǎng)絡總體拓撲Fig.1 Overall topology of the network

圖2 二級節(jié)點上連拓撲Fig.2 Even on the secondary node topology

由于西寧的6個二級節(jié)點是區(qū)內(nèi)鏈路，經(jīng)過與電信協(xié)商，決定由電信提供1個三層交換設備作為6個節(jié)點的匯聚，上連網(wǎng)絡中心三層核心設備，并通過電信傳輸層到達各個二級節(jié)點。

圖3 二級節(jié)點下連拓撲Fig.3 Under the secondary node topology

2.2 網(wǎng)絡速率提高

二級節(jié)點使用三層交換設備與網(wǎng)絡中心連接，上連為三層千兆端口 (共4個端口)，采用路由方式，利用線速轉發(fā)測算公式，測算所得滿配吞吐量約為6 Mpps，下連端口為100 MB(24口)。交換機背板帶寬約為32 GB，所有端口總帶寬小于交換機背板帶寬，所以可實現(xiàn)全線速轉發(fā)，做到無阻塞包交換。

三級節(jié)點的網(wǎng)關配置在二級節(jié)點的三層交換設備上，使得udp協(xié)議和tcp協(xié)議在一個節(jié)點三層交換設備中解析，即L2和L3在一個節(jié)點內(nèi)融和。

上述特點使網(wǎng)絡的傳輸速率比以前提高，在臺站測試時傳輸速率最少提高了5倍。

2.3 VLAN的應用

VLAN(虛擬局域網(wǎng))是一種將局域網(wǎng)設備從邏輯上劃分為一個個網(wǎng)段，從而實現(xiàn)虛擬工作組的新型數(shù)據(jù)交換技術。在實驗平臺上我們從實際出發(fā)，在三層交換設備上，運用按端口劃分VLAN的方式將交換機中的某些端口定義為1個單獨的區(qū)域，從而形成1個VLAN。同一VLAN中的計算機屬于同一個網(wǎng)段，不同VLAN之間進行通信需要通過路由器。通過測試和抓包，得到結果是各VLAN之間無相互干擾，VLAN數(shù)據(jù)整齊劃一，數(shù)據(jù)完整。

在實際應用中，為了充分利用MSTP設備在網(wǎng)絡中的高效性能，我們運用了VLAN的劃分，進行了子網(wǎng)隔離。以二級節(jié)點德令哈臺為例，德令哈臺下連6個三級節(jié)點，在三層交換設備上的6個快速以太口配置了不同的VLAN號，每個VLAN配置一個相應的子網(wǎng)地址段，6個下連節(jié)點被劃分為6個VLAN。

劃分VLAN后，同一個VLAN內(nèi)的主機通過傳統(tǒng)的以太網(wǎng)通信方式進行報文的交互，而不同VLAN內(nèi)的主機之間則需要通過網(wǎng)絡層設備進行通信。這樣廣播域被限制在1個VLAN內(nèi)，避免影響其它網(wǎng)段，也可減少主干網(wǎng)的流量，提高網(wǎng)絡速度。采用VLAN提供的安全機制，可以限制特定用戶的訪問，控制廣播域的大小和位置，甚至綁定網(wǎng)絡成員的MAC地址，這樣，就限制了未經(jīng)安全許可的用戶和網(wǎng)絡成員對網(wǎng)絡的使用，增強網(wǎng)絡的安全性。

2.4 通訊開銷的降低

MSTP可實現(xiàn)多個VLAN捆綁到一個實例 (多個VLAN集合)中，簡化鏈路接入方式，提高了資源利用率。以二級節(jié)點德令哈臺為例，在MSTP設備上將3個2MSDH劃分為3個VLAN捆綁為一個實例，起到鏈路聚合作用，捆綁后的帶寬傳輸開銷小于單個鏈路開銷。下連6個三級節(jié)點通過此鏈路與網(wǎng)絡中心進行通訊。6條與網(wǎng)絡中心的區(qū)間鏈路改為與德令哈臺的區(qū)內(nèi)鏈路，即一個區(qū)域內(nèi)遠程鏈路大幅減少，在實際中大大降低了鏈路開銷，優(yōu)化改造后所有節(jié)點原有鏈路租用費比原來節(jié)省約十八萬元。在青海這種地域廣，節(jié)點與網(wǎng)絡中心距離遠的省份，這種通訊方式對通訊費用的節(jié)省是非常有效的。

3 MSTP組網(wǎng)的不足及解決方案

利用MSTP技術有效提升了網(wǎng)絡的傳輸效能，又對以后網(wǎng)絡向更前沿發(fā)展奠定了基礎。實現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)全交換網(wǎng)絡通訊，中心與二級節(jié)點構成層次明晰的骨干通訊網(wǎng)絡。

匯聚節(jié)點帶寬可隨時調(diào)整 (彈性帶寬)，在MSTP設備上增加或減少VLAN實例可以非常方便地調(diào)整帶寬。

MSTP傳輸方式在一個光纖通信單元上進行多個鏈路的傳輸，節(jié)約了接入光纖，并且提高了網(wǎng)絡的可靠性和可用性。

但是MSTP設備也有其不足之處，如在建網(wǎng)時不做冗余設備的配置，在骨干節(jié)點發(fā)生故障時會引發(fā)相關邊緣子網(wǎng)的通訊中斷。為了克服這個缺點，可以在骨干節(jié)點增加二級設備，做為冗余配置。若有條件，還可接入一條鏈路，實現(xiàn)鏈路和設備的雙負載均衡。圖4為二級節(jié)點解決方案。

圖4 二級節(jié)點解決方案Fig.4 The solution of the secondary node

4 結語

MSTP適用于對復雜組網(wǎng)的簡化，配置也相對簡單。青海地震信息網(wǎng)絡在升級改造后已穩(wěn)定運行了3年多，除運營商故障外，該網(wǎng)絡的運行效率一直穩(wěn)定在99.7%以上，大大優(yōu)于原先網(wǎng)絡的傳輸效率。MSTP組網(wǎng)接入方便、速度理想、資費低、維護簡單，并使得我局網(wǎng)絡的穩(wěn)定性、可靠性、安全性及傳輸速率等都得以優(yōu)化?？梢哉f，MSTP組網(wǎng)對青海地震信息網(wǎng)升級改造提供了非常理想的解決方案，并對網(wǎng)絡進一步發(fā)展開拓了思路。

本文得到了孫凱老師的大力支持，在此表示衷心的感謝!

韓斐.2012.淺談MSTP技術在上虞廣電網(wǎng)絡中的應用［J］.有線電視技術，(11):20-22.

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樓媛媛，李珊君，厲立鋒，等.2008.基于SDH的MSTP在電力通信網(wǎng)中的應用［J］.微計算機信息，24(5-3):121-123.

水榮生，王煜.2011.MSTP技術在傳輸組網(wǎng)中的應用［J］.信息通信，(6):144-145.

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許國亮，陸興旺.2011.本地SDH/MSTP傳輸網(wǎng)優(yōu)化建設［J］.通信技術，44(8):152-155.

張喜云.2009.MSTP技術在城域網(wǎng)中應用研究［J］.長沙通信職業(yè)技術學院學報，8(2):21-25.