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GMPLS--IP與WDM無(wú)縫結(jié)合的關(guān)鍵

云知道


摘要: GMPLS（通用多協(xié)議標(biāo)簽交換)是MPLS技術(shù)向光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的產(chǎn)物 。它有效地實(shí)現(xiàn)了IP和WDM光網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫結(jié)合 。本文主要討論了GMPLS接口及通用標(biāo)簽的特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)形式，LSP（標(biāo)簽交換路徑）技術(shù)，以及鏈路治理協(xié)議LMP的特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)方法 。
GMPLS--IP與WDM無(wú)縫結(jié)合的要害
近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，以IP為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的流量得到了迅猛增加，已逐漸成為網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的主流 。然而，現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)絡(luò)是面向話音優(yōu)化的，要讓其高效地承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，勢(shì)必需要開(kāi)發(fā)新的技術(shù) 。
為了傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)絡(luò)采用四層結(jié)構(gòu)的方式，如圖1（a）所示：IP over ATM over SDH over WDM 。其中IP層用于承載業(yè)務(wù)；ATM層用于集成多種業(yè)務(wù)，并為每種業(yè)務(wù)提供相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量保證；SDH層用于細(xì)粒度的帶寬分配，并為業(yè)務(wù)的傳輸提供可靠的保護(hù)機(jī)制；WDM層用于提供大容量的傳輸帶寬 。這種四層結(jié)構(gòu)的傳輸方式雖然可保證數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸，但在使用中卻存在諸多問(wèn)題 。
首先，四層結(jié)構(gòu)方式存在"瓶頸"效應(yīng) 。在這種結(jié)構(gòu)中，帶寬的指配非常麻煩 。不僅需要很長(zhǎng)的人工配置時(shí)間，而且?guī)挼闹概涫芟抻诿恳粚釉O(shè)備的可用帶寬 。即使絕大多數(shù)設(shè)備有空閑帶寬可用，但任意一層的任意一個(gè)設(shè)備的帶寬瓶頸，都可能限制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的帶寬或容量的擴(kuò)充 。同時(shí)，任何一層設(shè)備出現(xiàn)故障都會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性；其次是傳輸效率低下 。由于ATM和SDH都有大量的幀頭開(kāi)銷，直接影響到數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸效率 。例如，對(duì)于一個(gè)10Gb/s的STM-16（凈負(fù)荷容量為9.6Gb/s），采用四層結(jié)構(gòu)承載IP業(yè)務(wù)時(shí)，大約有2.4 Gb/s的帶寬要用于傳輸各種開(kāi)銷字節(jié)，實(shí)際傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)只有7.2Gb/s，傳輸效率只有75%，可見(jiàn)效率之低；第三，四層結(jié)構(gòu)帶寬顆粒度過(guò)多，功能重疊 。四層結(jié)構(gòu)的帶寬分配采用四種完全不同的方式，即IP包、ATM信元、SDH幀、WDM波長(zhǎng)，而實(shí)際使用時(shí)，完全不需要如此多的帶寬顆粒 。而在功能上，每一層都帶有相鄰層的功能，非凡是保護(hù)和恢復(fù)功能，每一層都有，造成十分復(fù)雜甚至相互沖突的局面 ?？傊?，現(xiàn)有四層網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)已無(wú)法適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，必須開(kāi)發(fā)新的技術(shù)手段 。
圖1 IP over WDM網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)
我們知道，近幾年迅速發(fā)展的MPLS（多協(xié)議標(biāo)記交換）已被證實(shí)是一種非常適合于在電網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的技術(shù) 。MPLS采用基于約束的路由技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)流量工程和快速重新選路，可以滿足業(yè)務(wù)對(duì)服務(wù)質(zhì)量的要求 。所以，采用MPLS的基于約束的路由技術(shù)完全可以在流量工程中取代ATM 。同樣，快速重新選路作為一種保護(hù)/恢復(fù)技術(shù)也完全可以取代SDH 。由此可見(jiàn)，使用IP/MPLS控制平臺(tái)提供的流量工程和快速重新選路，將使未來(lái)的傳輸網(wǎng)絡(luò)完全可以跨過(guò)ATM和SDH兩層（見(jiàn)圖1（b）），直接實(shí)現(xiàn)IP over WDM 。無(wú)疑，這種IP via MPLS over WDM的網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)操作更簡(jiǎn)單、花費(fèi)最低、最適合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò) 。
然而，MPLS究竟是一種位于OSI七層模型中的第三層網(wǎng)絡(luò)層和第二層之間的2.5層技術(shù)，而WDM屬于光層，是第一層物理層的技術(shù) 。因此，要讓MPLS跨過(guò)數(shù)據(jù)鏈路層直接作用于物理層，則必須對(duì)其進(jìn)行修改和擴(kuò)展 。在此情況下，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織IETF適時(shí)地推出了可用于光層的通用多協(xié)議標(biāo)簽交換技術(shù)--GMPLS 。
為了實(shí)現(xiàn)IP與WDM的無(wú)縫結(jié)合，GMPLS對(duì)MPLS標(biāo)簽進(jìn)行了擴(kuò)展，使得標(biāo)簽不但可以用來(lái)標(biāo)記傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)包，還可以標(biāo)記TDM時(shí)隙、光波長(zhǎng)、光波長(zhǎng)組、光纖等；為了充分利用WDM光網(wǎng)絡(luò)的資源，滿足未來(lái)一些新業(yè)務(wù)的開(kāi)展（如VPN、光波長(zhǎng)租用等），實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)的智能化，GMPLS還對(duì)信令和路由協(xié)議進(jìn)行了修改和補(bǔ)充；為了解決光網(wǎng)絡(luò)中各種鏈路的治理問(wèn)題，GMPLS設(shè)計(jì)了一個(gè)全新的鏈路治理協(xié)議LMP（Link Management Protocol）；為了保障光網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的可靠，GMPLS又對(duì)光網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)和恢復(fù)機(jī)制進(jìn)行了改進(jìn) 。下面將對(duì)GMPLS的這些特點(diǎn)加以說(shuō)明 。

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