環回對MSTP以太網業務的影響及規避分析

沙慶良

（中國電信股份有限公司廣東研究院 廣州 510630）

1 前言

環回是傳統電信傳輸和交換網絡維護中典型的操作，用以判斷整個鏈路的通斷情況，由于操作簡單、效果明顯，在處理信號中斷、劣化等故障中被較多地使用。但在IP化網絡中，數據轉發處理在二層或三層以地址轉發方式進行，錯誤地使用環回會造成地址學習錯誤、端口關閉、處理器吊死等故障，因此環回操作被有限制地使用。

MSTP網絡通過在SDH設備上增加以太網業務封裝和處理模塊實現數據業務組網承載，可以實現以太網業務的兩點間透傳連接、多點到一點的匯聚及多點間對等組網等靈活組網，使跨地域的以太網連接成為可能。但由于數據分組為透明傳輸、網絡多點連接、對接的數據設備多樣，發生環回操作、造成的影響情況等更具復雜性。

2 環回的產生及影響

2.1 環回的產生

（1）可產生環回的網絡操作點

環回是通過軟件開關或硬件鏈接將信號的收發端進行短接，讓信號回到發送設備的對應接收端口，主要用來測試信號傳輸路徑的通斷或質量，可通過逐段環回判斷故障點位置。

在MSTP網絡中可環回的操作點如圖1所示，具體介紹如下。

·尾纖ODF：以太網通常使用RJ45型接頭，電接口一般不會發生環回，但光接口由于收發端獨立，可人為實現環回。

圖1 MSTP網絡可環回操作點

·設備以太網端口：為提供更強的維護性能，部分廠商設備提供了以太網端口軟件環回功能，一般包括向用戶側環回和向網絡側環回。

·SDH層VC-n通道：SDH處理模塊可實現VC-n通道向用戶側和網絡側的環回。

·STM-N光接口：SDH處理模塊可實現STM-N光接口向用戶側和網絡側的環回。

·SDH線路及網絡：以太網數據被封裝后，以SDH的VC-n方式穿通整個SDH傳送網，在此過程中，任何涉及對應VC-n的環回都形成以太網數據分組的環回。

（2）可產生環回的操作習慣

在傳統SDH網絡的維護中，環回測試常用于排查那些無法通過設備告警指示判斷的故障，對一些質量劣化的疑難問題尤其有效，所以是SDH網絡維護人員常用的測試操作，特別是在已確認相應鏈路中斷或嚴重劣化時，往往被輕易地使用。

2.2 環回的影響

（1）普通MSTP設備無檢測環回數據分組的能力

由于MSTP設備定位在傳輸設備，在功能實現方面更側重于對以太網數據的透明傳輸：將以太網信號封裝進入SDH幀的VC-n中進行傳輸，同時通過二層處理（包括二層地址學習與轉發、VLAN處理、網橋、標簽技術等）實現簡單的組網功能（最常用的是多點匯聚），這使得在MSTP網絡中產生的數據環回可能被不經處理地送出給對接設備。

（2）單節點環回可能影響網絡中的其他節點

MSTP實現的以太網二層組網主要有如下3種形式，實際應用中以前兩種應用為主，不同組網中產生環回操作后環回的情況有所不同。

①兩點間透傳連接

實現遠距離兩點間的以太網連接，應用最為普遍。網絡中產生環回后，兩點間連接中斷，所有數據被回傳到環回指向的數據設備，若此時承載的為多個VLAN數據，環回指向的數據設備將收到所有VLAN的環回數據。

②多點到一點的匯聚

較常用的方式，可實現分支到匯聚點的以太網匯聚，分支點間數據在MSTP網絡中以不同VLAN或外層標簽的方式互相獨立，匯聚點根據規劃實現三層間的按需連接。這種組網也被較多地應用在HGN的AG上連承載中。匯聚點向分支環回將導致整個網絡的中斷，往往被重點關注，被人為操作的可能性很小；但分支點向匯聚點方向的環回通常被忽視，一種錯誤的認識就是：畢竟分支點已經中斷或質量劣化了，分支點可以向匯聚點環回測試中間鏈路，不會有更大的影響。事實是，分支點環回的數據會經過MSTP網絡透傳到匯聚點數據設備，不同的組網方式透傳的情況不同，對匯聚點數據設備的影響也將不同，如圖2所示。

當采用EPLAN或EPL方式匯聚時，由于MSTP設備通過創建VLAN過濾表、VLAN路由或標簽隧道方式，將不同的VCG端口指向匯聚端口以實現業務匯聚，環回數據將被限制在自身的VLAN內，對接的數據設備將僅收到相應VLAN的環回數據。

圖2 匯聚型組網中的環回示意

當采用EVPLAN、EVPL或網橋等地址學習的方式匯聚時，由于匯聚點下行至各分支的數據通過二層尋址的方式進行轉發，不可避免地產生廣播數據，導致所有下行的數據都可能被廣播到存在環回的鏈路上，最終被透傳回匯聚點對接的數據設備。

③多點間對等組網

多點對等即任意兩點間在MSTP設備上實現二層互通，實際應用中較少見。任意兩點互通通過二層尋址轉發的方式實現，所有節點的數據不可避免地存在廣播，當任意點方向的鏈路上產生環回時，所有節點對接的數據設備都會接收到環回數據。

（3）MSTP的環回最終影響對接的數據設備

MSTP對接的數據設備處理環回數據的機制是過程影響的關鍵因素，不同類設備、廠商設備在對環回數據處理的機制上可能有所不同，介紹如下。

·無環回檢測的數據設備：由于發送出的數據由源端口接收，造成MAC地址表頻繁更新，引發廣播風暴，造成網絡擁塞。

·具備端口環回檢測的數據設備：目前二/三層交換機及路由器通常都具備端口環回檢測功能，當檢測到環回數據時，設備會自動將指定端口關閉，若為匯聚點設備，則表現為全網業務中斷。

·具備VLAN環回檢測的數據設備：部分廠商的二/三層交換機及路由器提供VLAN環回檢測功能，當檢測到VLAN存在環回數據時，將關閉對應的VLAN端口，其他VLAN并不受影響。

綜上所述，即使匯聚點數據設備具備VLAN環回檢測功能，仍可能造成業務中斷，具體介紹如下：

·當MSTP網絡采用EPLAN或EPL方式匯聚時，單一節點的鏈路環回僅會造成對應的VLAN業務中斷，其他節點若涉及這些VLAN業務也會中斷，但其他通信正常；

·當采用EVPLAN、EVPL或網橋等地址學習的方式匯聚時，由于廣播的存在，單一節點的鏈路環回也會導致所有VLAN被環回，最終造成全網性業務中斷。

3 MSTP設備環回檢測技術

早期MSTP設備并不具備環回檢測技術，隨著MSTP設備在現網應用的普及、維護經驗的反饋、多種組網需求的推動，部分廠商在部分型號設備中增加了以太網環回檢測功能，可在一定程度上避免鏈路中產生環回。

（1）SDH開銷擴展檢測技術

利用SDH空余開銷字節，在發送側進行標記，一旦本端接收側識別該標記，判定為環回發生，將對應VCG端口關閉。該技術可實現VC-n層段的環回檢測，消除VC-n、STM-N層段環回。典型設備為中興ZXMP S385設備的SEC單板。

（2）以太網偵測分組檢測技術

通過以太網處理模塊發送隨機OAM檢測報文，一旦本端接收側識別該OAM檢測報文，判定為環回發生，將對應VCG端口關閉。該技術可實現以太網層的環回檢測，消除各層段環回，但由于檢測分組為隨機發送，一旦環回在檢測報文間隙產生，仍會有環回數據被透傳至對接的數據設備，從而產生影響。典型設備為華為OSN系列設備的EMS4等單板。

（3）以太網邏輯端口檢測技術

接收側VCG端口檢測接收到數據幀的源MAC地址，一旦接收幀的源MAC地址已在MAC地址表中且未達到地址表更新時限，即判定為環回，將對應VCG端口關閉。該技術可實現以太網層的環回檢測，消除各層段環回，是解決MSTP以太網業務環回問題較為徹底的技術。典型設備為華為Metro3000設備EFS0指定軟件版本的單板。

4 環回規避的建議措施

綜合上述分析，MSTP以太網業務環回產生的影響是系統問題，取決于維護習慣、組網方式、對接設備性能和環回產生的位置等多個環節，有效消除環回造成的影響需要加強各環節的處理。

合理規劃設計MSTP網絡：比較兩種實現多點匯集型組網的實現方式，不難發現，采用EPLAN或EPL方式匯聚，可將影響限制在個別VLAN范圍內，建議采用，采用該方式配置網絡時，需要MSTP網絡與對接數據設備共同規劃VLAN。

采用具備環回檢測技術的MSTP設備及單板：具備環回檢測技術的設備在一定程度上可有效阻斷環回數據透傳，從而避免影響的產生，所以在綜合滿足網絡規劃需求的同時，應盡可能地采用具備環回檢測技術的MSTP設備及單板。

圖3 故障段的網絡連接

采用具備VLAN環回檢測的數據設備：采用提供VLAN環回檢測的數據設備，可將MSTP網絡中環回的影響有效限制在個別VLAN，配合合理的MSTP網絡規劃，徹底消除環回的影響。

加強維護人員的維護知識普及：盡可能地避免環回操作，是維護MSTP以太網業務維護的關鍵，加強維護知識的普及包括掌握業務網絡的詳細配置、避免由分支點向匯聚點方向的任何層面的環回、確需對分支鏈路做環回測試時，可通過修改配置將分支鏈路分離成兩點間透傳連接等方式進行。

5 案例分享

5.1 背景及故障描述

T運營商采用MSTP網絡為某銀行客戶提供市區所屬十余個分支營業節點至分公司總部的以太網業務匯聚解決方案：客戶因關注信息安全，不告知其VLAN規劃，T運營商采用L廠商的MSTP設備通過EVPLAN方式（采用QinQ技術）實現匯聚，由于該設備不具備環回檢測功能，客戶匯聚點采用了具備VLAN環回檢測功能的路由器，T運營商也對維護人員進行了充分的宣貫，并制定維護規程有效避免換回操作，業務開通1年運行正常。

某日，T運營商在為客戶業務擴容接入新增節點業務后，客戶申告：全網業務中斷，匯聚點路由器顯示產生環回，全部VLAN端口關閉；刪除匯聚MSTP設備上新增節點業務配置、重啟匯聚路由器各VLAN端口后各分支業務恢復。

5.2 故障排查及分析

依經驗和故障現象可判斷新增節點鏈路中存在環回。維護人員進行逐段排查后，確認環回由新增分支點至運營商接入機房間配對使用的光電轉換器（將以太網電信號轉換成光信號用于遠程連接）產生，網絡連接如圖3所示，更換其他品牌光電轉換器可消除故障，后經分析和檢測發現了問題原因，具體介紹如下。

·為節省接入端光纜纖芯資源，選用了單纖雙向收發合一的某品牌光電轉換器。

·客戶分支點機房在下班后習慣將設備斷電，導致光電轉換器A關機。

·由于該光電轉換器收發信號使用相同波長光信號，且接收靈敏度較高，此時光電轉換器B將光纖連接處產生的回波信號識別為接收信號，環回產生。

該故障雖屬特例，但也充分說明了環回對MSTP以太網業務影響的復雜性，人為操作雖然可以盡可能避免，但仍有不可預知的因素，這個案例中使用EVPLAN方式匯聚是導致故障的關鍵。運營商建議客戶提供VLAN規劃，修改匯聚點MSTP設備的匯聚方式為EPLAN方式，調整后網絡運行正常，沒有再次出現環回類故障。

6 結束語

MSTP以太網組網中環回引發的故障觸點多、場景雜、影響大，人為操作往往是其直接原因，設備對以太網數據透明傳輸是其根本原因，解決問題的關鍵是合理規劃設計網絡，通過盡可能地采用更可靠的組網方式，消除隱患，減少風險的產生。

1 曹薊光，吳英樺.多業務傳送平臺（MSTP）技術與應用.北京:人民郵電出版社，2003