多協(xié)議標(biāo)簽交換技術(shù)在全光互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

摘要：本文首先介紹了MPLS向光網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，其次闡述了傳統(tǒng)電域交換技術(shù)在光域中的應(yīng)用，最后分析了基于標(biāo)簽交換的全光互聯(lián)網(wǎng)解決方案：多協(xié)議波長(zhǎng)標(biāo)簽交換MPLmS、基于標(biāo)簽光突發(fā)交換LOBS、全光標(biāo)簽分組交換OLPS。

關(guān)鍵詞：多協(xié)議波長(zhǎng)標(biāo)簽交換MPLmS、基于標(biāo)簽光突發(fā)交換LOBS、全光標(biāo)簽分組交換OLPS

1、MPLS向光網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展

傳統(tǒng)的ip網(wǎng)絡(luò)是“盡力而為”的，在流量和網(wǎng)絡(luò)帶寬管理上功能很弱，往往導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞，很難滿(mǎn)足對(duì)時(shí)延、抖動(dòng)和傳輸質(zhì)量有特別要求的應(yīng)用(如語(yǔ)音和視頻業(yè)務(wù)等)，此時(shí)MPLS(多協(xié)議標(biāo)簽交換)應(yīng)運(yùn)而生，實(shí)現(xiàn)了將第三層的包交換轉(zhuǎn)換成第二層基于標(biāo)簽的包交換的“多層交換技術(shù)”，可使用各種第二層的協(xié)議，如幀中繼、ATM、PPP、以太網(wǎng)等。MPLS具有基于標(biāo)簽的快速轉(zhuǎn)發(fā)和很強(qiáng)的流量工程管理功能，能夠提供較好的QoS方面的服務(wù)保障，IP/MPLS over ATM這種成熟的技術(shù)結(jié)合方式已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到能滿(mǎn)足電信級(jí)QOS要求的骨干網(wǎng)絡(luò)中。

隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，通信距離已經(jīng)“死亡”，網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬瓶頸已經(jīng)成為過(guò)去，WDM技術(shù)在光纖中的應(yīng)用給出了IP/MPLS over ATM模式的一種替代方案，即IP/MPLS over WDM，高速的ATM交換路由器從骨干網(wǎng)走到了網(wǎng)絡(luò)的邊緣。為了將MPLS應(yīng)用到光網(wǎng)絡(luò)上，必須將MPLS的路由協(xié)議和信令協(xié)議與光交換機(jī)相適配構(gòu)造智能型波長(zhǎng)路由器/光交換機(jī)，同時(shí)將對(duì)傳統(tǒng)MPLS協(xié)議作相應(yīng)的擴(kuò)展和修改。與此同時(shí)IETF提出了GMPLS的全新概念，它是MPLS向光網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的必然產(chǎn)物，具有對(duì)智能光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速實(shí)施光連接，在光層實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)分配和動(dòng)態(tài)的提供網(wǎng)絡(luò)資源，以及實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)端到端監(jiān)控保護(hù)和恢復(fù)功能。GMPLS能支持多種交換類(lèi)型，如分組交換PSC，時(shí)分復(fù)用TDMp波長(zhǎng)交換LSC和光纖交換FSC,由此出現(xiàn)了通用標(biāo)簽和LSP分級(jí)嵌套概念，即允許系統(tǒng)以一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)層來(lái)進(jìn)行縮放，那么位于頂層的標(biāo)簽將是FSC接口，接下來(lái)的是LSC、TDM，最后是PSC。GMPLS 還擴(kuò)展了MPLS在邏輯上把控制平面從數(shù)據(jù)平面中分離出來(lái)的概念，允許與數(shù)據(jù)平面相關(guān)的多種物理上的控制平面存在。

2、傳統(tǒng)電域交換技術(shù)在光域中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的話(huà)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)中我們已經(jīng)分別采用了電路交換和分組交換這些成熟的技術(shù)，相比之下突發(fā)交換技術(shù)就鮮為人知了，當(dāng)然從交換粒度，交換模式(直通還是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā))，網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的預(yù)留方式等方面來(lái)分類(lèi)的話(huà)還有許多交換技術(shù)，應(yīng)用最多的就是以上三種交換技術(shù)。根據(jù)它們的各自特點(diǎn)，在光域中出現(xiàn)了相應(yīng)的三種光交換技術(shù)：

1)波長(zhǎng)路由交換(WRS)：在WDM網(wǎng)絡(luò)中使用電路交換技術(shù)時(shí)，是以波長(zhǎng)交換的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，在相鄰節(jié)點(diǎn)間的每條鏈路上，一個(gè)波長(zhǎng)就對(duì)應(yīng)一個(gè)用于交換的光通道，提供端到端的“虛波長(zhǎng)路由”，在網(wǎng)絡(luò)的邊緣建立起光路徑。光路徑通過(guò)沿路徑的每條鏈路上預(yù)留專(zhuān)門(mén)的波長(zhǎng)通道而創(chuàng)建。在點(diǎn)到點(diǎn)的光通路中傳輸數(shù)據(jù)流時(shí)，中間節(jié)點(diǎn)不需要任何處理，不需要任何E/O和O/E轉(zhuǎn)換，也不需要緩沖數(shù)據(jù)。波長(zhǎng)路由交換網(wǎng)絡(luò)就是傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)絡(luò)的一種形式，不能統(tǒng)計(jì)復(fù)用共享帶寬資源，所以帶寬利用率比較低;

2)光分組交換(OPS)：電域的包/分組交換在光域上表現(xiàn)為光分組交換OPS，是基于虛電路和光時(shí)分復(fù)用方式的，采用固定長(zhǎng)度短數(shù)據(jù)包格式，一般基于TDM來(lái)使用光纖中的所有帶寬，數(shù)據(jù)凈荷以光信號(hào)方式存在，信頭開(kāi)銷(xiāo)可以是光形式，也可以是電形式，通過(guò)帶外波長(zhǎng)或副載波復(fù)用傳送控制開(kāi)銷(xiāo)使之與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分開(kāi)，控制開(kāi)銷(xiāo)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間的時(shí)延用光纖遲延線(xiàn)(光存儲(chǔ)器)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而可變長(zhǎng)度的光分組，可使用串聯(lián)的光纖延遲線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，OPS主要優(yōu)點(diǎn)是能通過(guò)統(tǒng)計(jì)復(fù)用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源提高帶寬利用率，而由于通過(guò)光/電轉(zhuǎn)換處理控制信息帶來(lái)的時(shí)延問(wèn)題比較嚴(yán)重;

3)光突發(fā)交換(OBS)：結(jié)合了波長(zhǎng)路由交換和光分組交換的優(yōu)點(diǎn)，OBS技術(shù)通過(guò)在有限的時(shí)間段預(yù)留帶寬來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)利用率?；窘粨Q實(shí)體就是突發(fā)幀，它是在入口節(jié)點(diǎn)、中間節(jié)點(diǎn)、出口節(jié)點(diǎn)之間移動(dòng)的一串?dāng)?shù)據(jù)包。突發(fā)幀主要由頭部控制突發(fā)幀(Control Burst)和數(shù)據(jù)突發(fā)幀(Data Burst)組成，它們之間各自獨(dú)立傳送。控制突發(fā)幀被先于數(shù)據(jù)突發(fā)幀傳送用來(lái)沿路徑預(yù)留帶寬，接著數(shù)據(jù)突發(fā)幀隨著控制突發(fā)幀預(yù)留帶寬的相同路徑傳送，同時(shí)有三種突發(fā)交換協(xié)議TAG(Tell-And-Go)、IBT(In-Band-Terminator)、RFD(Reserve-a-Fixed-Duration)來(lái)協(xié)調(diào)控制突發(fā)幀和數(shù)據(jù)突發(fā)幀之間的協(xié)同工作(即它們之間的發(fā)送偏置時(shí)間);

3、基于標(biāo)簽交換的全光互聯(lián)網(wǎng)解決方案

將傳統(tǒng)的MPLS技術(shù)和波長(zhǎng)路由交換,光分組交換,光突發(fā)交換相結(jié)合形成了基于標(biāo)簽交換的全光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，相應(yīng)的全光互聯(lián)網(wǎng)解決方案有：多協(xié)議波長(zhǎng)標(biāo)簽交換MPLmS、基于標(biāo)簽光突發(fā)交換LOBS、全光標(biāo)簽分組交換OLPS。

3.1 多協(xié)議波長(zhǎng)標(biāo)簽交換(MPLmS)光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

MPLmS是傳統(tǒng)電MPLS在光域上的擴(kuò)展，使用OXC作為L(zhǎng)SR，波長(zhǎng)作為標(biāo)簽(如圖1所示)，沿用了原有的MPLS框架，不需要定義新的內(nèi)容。它直接采用第一層(光波長(zhǎng)級(jí))的交換來(lái)處理第三層的IP路由轉(zhuǎn)發(fā)，將標(biāo)簽與WDM波長(zhǎng)信道關(guān)聯(lián)起來(lái)，其分立波長(zhǎng)或光纖信道類(lèi)似于標(biāo)簽，并通過(guò)MPLmS信令來(lái)指配光信道。從而大大簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)，并具有更強(qiáng)大的業(yè)務(wù)管理、流量工程、QoS保證的功能。MPLmS 也可以看作是一種沒(méi)有標(biāo)簽棧或按包轉(zhuǎn)發(fā)的簡(jiǎn)化MPLS，利用IP選路協(xié)議來(lái)發(fā)現(xiàn)拓?fù)?，利用MPLS信令協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)通路的自動(dòng)指配，為實(shí)時(shí)配置光波長(zhǎng)通路提供了基本框架，選路與信令分離有利于靈活引入新特性新算法。這種方法可以使業(yè)務(wù)層上的路由器、ATM交換機(jī)或ADM動(dòng)態(tài)地要求傳送網(wǎng)提供所需的波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)控制和快速業(yè)務(wù)供給，簡(jiǎn)化了IP層與光層的融合以及跨層的網(wǎng)絡(luò)管理，降低了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和業(yè)務(wù)拓展成本，有利于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)敷設(shè)。IP層與光層的融合正展現(xiàn)了前所未有的前景。MPLmS是構(gòu)建新型網(wǎng)絡(luò)的管理控制平臺(tái)，通過(guò)它可將IP等各種業(yè)務(wù)無(wú)縫的接入到具有巨大帶寬的光纖網(wǎng)絡(luò)上來(lái)，是構(gòu)建未來(lái)新型網(wǎng)絡(luò)的有效方法。

摘要：本文首先介紹了MPLS向光網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，其次闡述了傳統(tǒng)電域交換技術(shù)在光域中的應(yīng)用，最后分析了基于標(biāo)簽交換的全光互聯(lián)網(wǎng)解決方案：多協(xié)議波長(zhǎng)標(biāo)簽交換MPLmS、基于標(biāo)簽光突發(fā)交換LOBS、全光標(biāo)簽分組交換OLPS。