環(huán)回對(duì)MSTP以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的影響及規(guī)避分析

沙慶良

（中國(guó)電信股份有限公司廣東研究院 廣州 510630）

1 前言

環(huán)回是傳統(tǒng)電信傳輸和交換網(wǎng)絡(luò)維護(hù)中典型的操作，用以判斷整個(gè)鏈路的通斷情況，由于操作簡(jiǎn)單、效果明顯，在處理信號(hào)中斷、劣化等故障中被較多地使用。但在IP化網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)處理在二層或三層以地址轉(zhuǎn)發(fā)方式進(jìn)行，錯(cuò)誤地使用環(huán)回會(huì)造成地址學(xué)習(xí)錯(cuò)誤、端口關(guān)閉、處理器吊死等故障，因此環(huán)回操作被有限制地使用。

MSTP網(wǎng)絡(luò)通過(guò)在SDH設(shè)備上增加以太網(wǎng)業(yè)務(wù)封裝和處理模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)組網(wǎng)承載，可以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的兩點(diǎn)間透?jìng)鬟B接、多點(diǎn)到一點(diǎn)的匯聚及多點(diǎn)間對(duì)等組網(wǎng)等靈活組網(wǎng)，使跨地域的以太網(wǎng)連接成為可能。但由于數(shù)據(jù)分組為透明傳輸、網(wǎng)絡(luò)多點(diǎn)連接、對(duì)接的數(shù)據(jù)設(shè)備多樣，發(fā)生環(huán)回操作、造成的影響情況等更具復(fù)雜性。

2 環(huán)回的產(chǎn)生及影響

2.1 環(huán)回的產(chǎn)生

（1）可產(chǎn)生環(huán)回的網(wǎng)絡(luò)操作點(diǎn)

環(huán)回是通過(guò)軟件開(kāi)關(guān)或硬件鏈接將信號(hào)的收發(fā)端進(jìn)行短接，讓信號(hào)回到發(fā)送設(shè)備的對(duì)應(yīng)接收端口，主要用來(lái)測(cè)試信號(hào)傳輸路徑的通斷或質(zhì)量，可通過(guò)逐段環(huán)回判斷故障點(diǎn)位置。

在MSTP網(wǎng)絡(luò)中可環(huán)回的操作點(diǎn)如圖1所示，具體介紹如下。

·尾纖ODF：以太網(wǎng)通常使用RJ45型接頭，電接口一般不會(huì)發(fā)生環(huán)回，但光接口由于收發(fā)端獨(dú)立，可人為實(shí)現(xiàn)環(huán)回。

圖1 MSTP網(wǎng)絡(luò)可環(huán)回操作點(diǎn)

·設(shè)備以太網(wǎng)端口：為提供更強(qiáng)的維護(hù)性能，部分廠商設(shè)備提供了以太網(wǎng)端口軟件環(huán)回功能，一般包括向用戶側(cè)環(huán)回和向網(wǎng)絡(luò)側(cè)環(huán)回。

·SDH層VC-n通道：SDH處理模塊可實(shí)現(xiàn)VC-n通道向用戶側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)的環(huán)回。

·STM-N光接口：SDH處理模塊可實(shí)現(xiàn)STM-N光接口向用戶側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)的環(huán)回。

·SDH線路及網(wǎng)絡(luò)：以太網(wǎng)數(shù)據(jù)被封裝后，以SDH的VC-n方式穿通整個(gè)SDH傳送網(wǎng)，在此過(guò)程中，任何涉及對(duì)應(yīng)VC-n的環(huán)回都形成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)分組的環(huán)回。

（2）可產(chǎn)生環(huán)回的操作習(xí)慣

在傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)中，環(huán)回測(cè)試常用于排查那些無(wú)法通過(guò)設(shè)備告警指示判斷的故障，對(duì)一些質(zhì)量劣化的疑難問(wèn)題尤其有效，所以是SDH網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員常用的測(cè)試操作，特別是在已確認(rèn)相應(yīng)鏈路中斷或嚴(yán)重劣化時(shí)，往往被輕易地使用。

2.2 環(huán)回的影響

（1）普通MSTP設(shè)備無(wú)檢測(cè)環(huán)回?cái)?shù)據(jù)分組的能力

由于MSTP設(shè)備定位在傳輸設(shè)備，在功能實(shí)現(xiàn)方面更側(cè)重于對(duì)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的透明傳輸：將以太網(wǎng)信號(hào)封裝進(jìn)入SDH幀的VC-n中進(jìn)行傳輸，同時(shí)通過(guò)二層處理（包括二層地址學(xué)習(xí)與轉(zhuǎn)發(fā)、VLAN處理、網(wǎng)橋、標(biāo)簽技術(shù)等）實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的組網(wǎng)功能（最常用的是多點(diǎn)匯聚），這使得在MSTP網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)環(huán)回可能被不經(jīng)處理地送出給對(duì)接設(shè)備。

（2）單節(jié)點(diǎn)環(huán)回可能影響網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)

MSTP實(shí)現(xiàn)的以太網(wǎng)二層組網(wǎng)主要有如下3種形式，實(shí)際應(yīng)用中以前兩種應(yīng)用為主，不同組網(wǎng)中產(chǎn)生環(huán)回操作后環(huán)回的情況有所不同。

①兩點(diǎn)間透?jìng)鬟B接

實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離兩點(diǎn)間的以太網(wǎng)連接，應(yīng)用最為普遍。網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生環(huán)回后，兩點(diǎn)間連接中斷，所有數(shù)據(jù)被回傳到環(huán)回指向的數(shù)據(jù)設(shè)備，若此時(shí)承載的為多個(gè)VLAN數(shù)據(jù)，環(huán)回指向的數(shù)據(jù)設(shè)備將收到所有VLAN的環(huán)回?cái)?shù)據(jù)。

②多點(diǎn)到一點(diǎn)的匯聚

較常用的方式，可實(shí)現(xiàn)分支到匯聚點(diǎn)的以太網(wǎng)匯聚，分支點(diǎn)間數(shù)據(jù)在MSTP網(wǎng)絡(luò)中以不同VLAN或外層標(biāo)簽的方式互相獨(dú)立，匯聚點(diǎn)根據(jù)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)三層間的按需連接。這種組網(wǎng)也被較多地應(yīng)用在HGN的AG上連承載中。匯聚點(diǎn)向分支環(huán)回將導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中斷，往往被重點(diǎn)關(guān)注，被人為操作的可能性很??；但分支點(diǎn)向匯聚點(diǎn)方向的環(huán)回通常被忽視，一種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)就是：畢竟分支點(diǎn)已經(jīng)中斷或質(zhì)量劣化了，分支點(diǎn)可以向匯聚點(diǎn)環(huán)回測(cè)試中間鏈路，不會(huì)有更大的影響。事實(shí)是，分支點(diǎn)環(huán)回的數(shù)據(jù)會(huì)經(jīng)過(guò)MSTP網(wǎng)絡(luò)透?jìng)鞯絽R聚點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備，不同的組網(wǎng)方式透?jìng)鞯那闆r不同，對(duì)匯聚點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備的影響也將不同，如圖2所示。

當(dāng)采用EPLAN或EPL方式匯聚時(shí)，由于MSTP設(shè)備通過(guò)創(chuàng)建VLAN過(guò)濾表、VLAN路由或標(biāo)簽隧道方式，將不同的VCG端口指向匯聚端口以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)匯聚，環(huán)回?cái)?shù)據(jù)將被限制在自身的VLAN內(nèi)，對(duì)接的數(shù)據(jù)設(shè)備將僅收到相應(yīng)VLAN的環(huán)回?cái)?shù)據(jù)。

圖2 匯聚型組網(wǎng)中的環(huán)回示意

當(dāng)采用EVPLAN、EVPL或網(wǎng)橋等地址學(xué)習(xí)的方式匯聚時(shí)，由于匯聚點(diǎn)下行至各分支的數(shù)據(jù)通過(guò)二層尋址的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，不可避免地產(chǎn)生廣播數(shù)據(jù)，導(dǎo)致所有下行的數(shù)據(jù)都可能被廣播到存在環(huán)回的鏈路上，最終被透?jìng)骰貐R聚點(diǎn)對(duì)接的數(shù)據(jù)設(shè)備。

③多點(diǎn)間對(duì)等組網(wǎng)

多點(diǎn)對(duì)等即任意兩點(diǎn)間在MSTP設(shè)備上實(shí)現(xiàn)二層互通，實(shí)際應(yīng)用中較少見(jiàn)。任意兩點(diǎn)互通通過(guò)二層尋址轉(zhuǎn)發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)，所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)不可避免地存在廣播，當(dāng)任意點(diǎn)方向的鏈路上產(chǎn)生環(huán)回時(shí)，所有節(jié)點(diǎn)對(duì)接的數(shù)據(jù)設(shè)備都會(huì)接收到環(huán)回?cái)?shù)據(jù)。

（3）MSTP的環(huán)回最終影響對(duì)接的數(shù)據(jù)設(shè)備

MSTP對(duì)接的數(shù)據(jù)設(shè)備處理環(huán)回?cái)?shù)據(jù)的機(jī)制是過(guò)程影響的關(guān)鍵因素，不同類設(shè)備、廠商設(shè)備在對(duì)環(huán)回?cái)?shù)據(jù)處理的機(jī)制上可能有所不同，介紹如下。

·無(wú)環(huán)回檢測(cè)的數(shù)據(jù)設(shè)備：由于發(fā)送出的數(shù)據(jù)由源端口接收，造成MAC地址表頻繁更新，引發(fā)廣播風(fēng)暴，造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。

·具備端口環(huán)回檢測(cè)的數(shù)據(jù)設(shè)備：目前二/三層交換機(jī)及路由器通常都具備端口環(huán)回檢測(cè)功能，當(dāng)檢測(cè)到環(huán)回?cái)?shù)據(jù)時(shí)，設(shè)備會(huì)自動(dòng)將指定端口關(guān)閉，若為匯聚點(diǎn)設(shè)備，則表現(xiàn)為全網(wǎng)業(yè)務(wù)中斷。

·具備VLAN環(huán)回檢測(cè)的數(shù)據(jù)設(shè)備：部分廠商的二/三層交換機(jī)及路由器提供VLAN環(huán)回檢測(cè)功能，當(dāng)檢測(cè)到VLAN存在環(huán)回?cái)?shù)據(jù)時(shí)，將關(guān)閉對(duì)應(yīng)的VLAN端口，其他VLAN并不受影響。

綜上所述，即使匯聚點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備具備VLAN環(huán)回檢測(cè)功能，仍可能造成業(yè)務(wù)中斷，具體介紹如下：

·當(dāng)MSTP網(wǎng)絡(luò)采用EPLAN或EPL方式匯聚時(shí)，單一節(jié)點(diǎn)的鏈路環(huán)回僅會(huì)造成對(duì)應(yīng)的VLAN業(yè)務(wù)中斷，其他節(jié)點(diǎn)若涉及這些VLAN業(yè)務(wù)也會(huì)中斷，但其他通信正常；

·當(dāng)采用EVPLAN、EVPL或網(wǎng)橋等地址學(xué)習(xí)的方式匯聚時(shí)，由于廣播的存在，單一節(jié)點(diǎn)的鏈路環(huán)回也會(huì)導(dǎo)致所有VLAN被環(huán)回，最終造成全網(wǎng)性業(yè)務(wù)中斷。

3 MSTP設(shè)備環(huán)回檢測(cè)技術(shù)

早期MSTP設(shè)備并不具備環(huán)回檢測(cè)技術(shù)，隨著MSTP設(shè)備在現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用的普及、維護(hù)經(jīng)驗(yàn)的反饋、多種組網(wǎng)需求的推動(dòng)，部分廠商在部分型號(hào)設(shè)備中增加了以太網(wǎng)環(huán)回檢測(cè)功能，可在一定程度上避免鏈路中產(chǎn)生環(huán)回。

（1）SDH開(kāi)銷(xiāo)擴(kuò)展檢測(cè)技術(shù)

利用SDH空余開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)，在發(fā)送側(cè)進(jìn)行標(biāo)記，一旦本端接收側(cè)識(shí)別該標(biāo)記，判定為環(huán)回發(fā)生，將對(duì)應(yīng)VCG端口關(guān)閉。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)VC-n層段的環(huán)回檢測(cè)，消除VC-n、STM-N層段環(huán)回。典型設(shè)備為中興ZXMP S385設(shè)備的SEC單板。

（2）以太網(wǎng)偵測(cè)分組檢測(cè)技術(shù)

通過(guò)以太網(wǎng)處理模塊發(fā)送隨機(jī)OAM檢測(cè)報(bào)文，一旦本端接收側(cè)識(shí)別該OAM檢測(cè)報(bào)文，判定為環(huán)回發(fā)生，將對(duì)應(yīng)VCG端口關(guān)閉。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)層的環(huán)回檢測(cè)，消除各層段環(huán)回，但由于檢測(cè)分組為隨機(jī)發(fā)送，一旦環(huán)回在檢測(cè)報(bào)文間隙產(chǎn)生，仍會(huì)有環(huán)回?cái)?shù)據(jù)被透?jìng)髦翆?duì)接的數(shù)據(jù)設(shè)備，從而產(chǎn)生影響。典型設(shè)備為華為OSN系列設(shè)備的EMS4等單板。

（3）以太網(wǎng)邏輯端口檢測(cè)技術(shù)

接收側(cè)VCG端口檢測(cè)接收到數(shù)據(jù)幀的源MAC地址，一旦接收幀的源MAC地址已在MAC地址表中且未達(dá)到地址表更新時(shí)限，即判定為環(huán)回，將對(duì)應(yīng)VCG端口關(guān)閉。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)層的環(huán)回檢測(cè)，消除各層段環(huán)回，是解決MSTP以太網(wǎng)業(yè)務(wù)環(huán)回問(wèn)題較為徹底的技術(shù)。典型設(shè)備為華為Metro3000設(shè)備EFS0指定軟件版本的單板。

4 環(huán)回規(guī)避的建議措施

綜合上述分析，MSTP以太網(wǎng)業(yè)務(wù)環(huán)回產(chǎn)生的影響是系統(tǒng)問(wèn)題，取決于維護(hù)習(xí)慣、組網(wǎng)方式、對(duì)接設(shè)備性能和環(huán)回產(chǎn)生的位置等多個(gè)環(huán)節(jié)，有效消除環(huán)回造成的影響需要加強(qiáng)各環(huán)節(jié)的處理。

合理規(guī)劃設(shè)計(jì)MSTP網(wǎng)絡(luò)：比較兩種實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)匯集型組網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)方式，不難發(fā)現(xiàn)，采用EPLAN或EPL方式匯聚，可將影響限制在個(gè)別VLAN范圍內(nèi)，建議采用，采用該方式配置網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要MSTP網(wǎng)絡(luò)與對(duì)接數(shù)據(jù)設(shè)備共同規(guī)劃VLAN。

采用具備環(huán)回檢測(cè)技術(shù)的MSTP設(shè)備及單板：具備環(huán)回檢測(cè)技術(shù)的設(shè)備在一定程度上可有效阻斷環(huán)回?cái)?shù)據(jù)透?jìng)?，從而避免影響的產(chǎn)生，所以在綜合滿足網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃需求的同時(shí)，應(yīng)盡可能地采用具備環(huán)回檢測(cè)技術(shù)的MSTP設(shè)備及單板。

圖3 故障段的網(wǎng)絡(luò)連接

采用具備VLAN環(huán)回檢測(cè)的數(shù)據(jù)設(shè)備：采用提供VLAN環(huán)回檢測(cè)的數(shù)據(jù)設(shè)備，可將MSTP網(wǎng)絡(luò)中環(huán)回的影響有效限制在個(gè)別VLAN，配合合理的MSTP網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，徹底消除環(huán)回的影響。

加強(qiáng)維護(hù)人員的維護(hù)知識(shí)普及：盡可能地避免環(huán)回操作，是維護(hù)MSTP以太網(wǎng)業(yè)務(wù)維護(hù)的關(guān)鍵，加強(qiáng)維護(hù)知識(shí)的普及包括掌握業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的詳細(xì)配置、避免由分支點(diǎn)向匯聚點(diǎn)方向的任何層面的環(huán)回、確需對(duì)分支鏈路做環(huán)回測(cè)試時(shí)，可通過(guò)修改配置將分支鏈路分離成兩點(diǎn)間透?jìng)鬟B接等方式進(jìn)行。

5 案例分享

5.1 背景及故障描述

T運(yùn)營(yíng)商采用MSTP網(wǎng)絡(luò)為某銀行客戶提供市區(qū)所屬十余個(gè)分支營(yíng)業(yè)節(jié)點(diǎn)至分公司總部的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)匯聚解決方案：客戶因關(guān)注信息安全，不告知其VLAN規(guī)劃，T運(yùn)營(yíng)商采用L廠商的MSTP設(shè)備通過(guò)EVPLAN方式（采用QinQ技術(shù)）實(shí)現(xiàn)匯聚，由于該設(shè)備不具備環(huán)回檢測(cè)功能，客戶匯聚點(diǎn)采用了具備VLAN環(huán)回檢測(cè)功能的路由器，T運(yùn)營(yíng)商也對(duì)維護(hù)人員進(jìn)行了充分的宣貫，并制定維護(hù)規(guī)程有效避免換回操作，業(yè)務(wù)開(kāi)通1年運(yùn)行正常。

某日，T運(yùn)營(yíng)商在為客戶業(yè)務(wù)擴(kuò)容接入新增節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)后，客戶申告：全網(wǎng)業(yè)務(wù)中斷，匯聚點(diǎn)路由器顯示產(chǎn)生環(huán)回，全部VLAN端口關(guān)閉；刪除匯聚MSTP設(shè)備上新增節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)配置、重啟匯聚路由器各VLAN端口后各分支業(yè)務(wù)恢復(fù)。

5.2 故障排查及分析

依經(jīng)驗(yàn)和故障現(xiàn)象可判斷新增節(jié)點(diǎn)鏈路中存在環(huán)回。維護(hù)人員進(jìn)行逐段排查后，確認(rèn)環(huán)回由新增分支點(diǎn)至運(yùn)營(yíng)商接入機(jī)房間配對(duì)使用的光電轉(zhuǎn)換器（將以太網(wǎng)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)用于遠(yuǎn)程連接）產(chǎn)生，網(wǎng)絡(luò)連接如圖3所示，更換其他品牌光電轉(zhuǎn)換器可消除故障，后經(jīng)分析和檢測(cè)發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題原因，具體介紹如下。

·為節(jié)省接入端光纜纖芯資源，選用了單纖雙向收發(fā)合一的某品牌光電轉(zhuǎn)換器。

·客戶分支點(diǎn)機(jī)房在下班后習(xí)慣將設(shè)備斷電，導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換器A關(guān)機(jī)。

·由于該光電轉(zhuǎn)換器收發(fā)信號(hào)使用相同波長(zhǎng)光信號(hào)，且接收靈敏度較高，此時(shí)光電轉(zhuǎn)換器B將光纖連接處產(chǎn)生的回波信號(hào)識(shí)別為接收信號(hào)，環(huán)回產(chǎn)生。

該故障雖屬特例，但也充分說(shuō)明了環(huán)回對(duì)MSTP以太網(wǎng)業(yè)務(wù)影響的復(fù)雜性，人為操作雖然可以盡可能避免，但仍有不可預(yù)知的因素，這個(gè)案例中使用EVPLAN方式匯聚是導(dǎo)致故障的關(guān)鍵。運(yùn)營(yíng)商建議客戶提供VLAN規(guī)劃，修改匯聚點(diǎn)MSTP設(shè)備的匯聚方式為EPLAN方式，調(diào)整后網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行正常，沒(méi)有再次出現(xiàn)環(huán)回類故障。

6 結(jié)束語(yǔ)

MSTP以太網(wǎng)組網(wǎng)中環(huán)回引發(fā)的故障觸點(diǎn)多、場(chǎng)景雜、影響大，人為操作往往是其直接原因，設(shè)備對(duì)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)透明傳輸是其根本原因，解決問(wèn)題的關(guān)鍵是合理規(guī)劃設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)盡可能地采用更可靠的組網(wǎng)方式，消除隱患，減少風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生。

1 曹薊光，吳英樺.多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)（MSTP）技術(shù)與應(yīng)用.北京:人民郵電出版社，2003