GMPLS助光网络向前发展

信息产业部电信研究院通信标准研究所RTNet　毕立波
什么是GMPLS
数据业务的飞速增长对传统传送网的结构产生了一定的影响。多业务网络从固定的、面向连接的业务转到了动态的、无连接的IP业务。业务量的增长需要运营商重新考虑改建其传送网。目前，业界普遍认为光传送网可以解决这个问题。于是，除SONET/SDH以外，各厂家均在致力于开发可以提高网络容量和扩展的DWDM和OXC（光交叉连接）等设备。
在这些产品的开发过程中，光网络的控制平面是一个比较要害的部分。其目的是为网络中的设备提供更简单、更快速及更灵活的配置。传统的传送网是通过集中治理的方式对不同厂家的多个设备进行治理，有些采用的是专用操作治理系统，不同厂家操作系统之间的互通成为一个主要问题。因此，开发出一个统一的控制平台非常必要。
GMPLS（通用多协议标签交换）由MPLS扩展而来，它对MPLS的标签及LSP（标签交换路径）建立机制进行了扩展，从而产生了通用的标签及通用LSP（GLSP）。GMPLS除了支持具有分组交换能力的接口，还支持具有时分、空分以及波长交换能力的接口。同时， GMPLS为光网络提供了强有力的控制平面，从而使光网络向对等网络的演进成为可能。
功能和业务
通过GMPLS ，光网络控制平面能够支持的功能如下：
● 资源发现：跟踪系统资源的可用性，例如业务量端口、带宽以及复用能力；
● 路由控制：提供路由能力、拓扑发现以及流量工程；
● 连接治理：通过上面的功能为不同的业务提供端到端的业务配置，连接治理包括连接的建立、删除、修改以及连接查询；
● 连接恢复：为网络提供更进一步的保护。
GMPLS控制平面可以提供一些在多设备厂家环境下传统的治理平面很难提供的业务，它们包括端到端连接的配置、按需带宽（BoD）、自动流量工程、附加的保护和恢复以及光虚拟专用网（OVPN）等。
端到端的连接配置是GMPLS提供的一个最基本的业务。用户只需把连接需要的参数交给入口节点，该节点就可以根据这些参数来决定连接的路径，同时通知相应的节点来建立连接。这条路径的选择及建立过程只需几秒钟就可完成，大大节省了运营商的配置时间。
BoD使连接到光网络的客户端设备可以实时地申请建立连接。在需要的时候，客户端设备可以实时地申请附加带宽。数据网络业务量具有突发性，因此这个能力对于数据网络尤为重要。
OVPN给了终端用户最大的灵活性。对于运营商网络定义成OVPN的那部分网络资源，用户具有完全的控制权。用户可独立进行大量电路的配置与开通工作，可以建立、删除自己的连接而无需运营商的操作资源。
涉及协议
为了获得上述功能和业务，必须定义一系列的协议，实现不同的设备之间的互操作。GMPLS是为了创造一个单一的可适用于各种业务类型的协议集。它支持嵌套式LSP的转发层次，这种由不同类型端口形成的嵌套式LSP可增加业务定义的灵活性，业务提供者可以通过GMPLS网络来传递绑定或者非绑定的业务。
GMPLS定义了新的标签形式—通用标签对象，该标签对象包括通用标签请求、通用标签、显性标签控制以及保护标志。这些对象可以用于在非分组交换LSR（标签交换路由器）之间建立LSP 。这些非分组交换LSR包括SONET/SDH ADM（分插复用器）、DCS（Digital Cross-connect System ，数字交叉连接系统）、DWDM（密集波分复用）系统或者OXC（光交叉连接系统）等。通用标签可以代表时隙、波长、波段等。
除了新的标签形式， GMPLS还定义了新的功能，改善非分组交换LSP的建立过程。它引入了建议标签、标签集以及双向LSP的概念，从而降低了LSP建立的时延，同时也加快了LSP的恢复过程。
信令协议
除了GMPLS协议，信令协议是控制平面中用到的另一个比较要害的协议。目前，有两种广泛采用的信令协议， CR-LDP（约束路由的标签分配协议）和RSVP-TE（资源路由协议的流量工程）。信令协议负责所有连接治理的行为，它用于LSP的建立、删除以及信息的获取。此外， Lightweight信令协议是一个正在开发的协议，它用于解决连接恢复的问题。
流量工程扩展路由协议
信令协议以及GMPLS只解决连接治理问题。我们还需要协议来解决流量工程的问题。
对于传统的路由协议，可以解决网络拓扑发现及对信令消息的路由问题，但是它们缺乏“流量工程”功能。流量工程路由协议对传统的路由协议进行了扩展，在传统路由协议功能基础上增加了流量工程能力。流量工程路由协议周期性地向网络发送一个可选的分组，该分组包含资源可用性信息以及流量工程参数，当网元（NE）收到这个分组时，根据分组中包含的信息执行路由计算工作并决定满足用户业务量要求的最佳转发路径。
流量工程扩展路由协议可以支持资源发现、拓扑发现以及流量工程。目前，两个比较广泛使用的流量工程路由协议有IS-IS-TE和OSPF-TE 。
LMP（链路治理协议）
在运行GMPLS的网络中，业务和传送网之间的屏障被消除了，只需很少的资源就可以建立起所需的保护。GMPLS引入了一个新的信令协议LMP ，该协议负责信令、路由、链路治理以及流量工程等方面的协商。它将数据和控制通道分开，从而可以对数据和控制信息进行单独保护和统计。同时，它还可以通过保护信令消息来维护网络的可靠性和完整性。LMP可以帮助进行故障定位，从而减少了在配置业务过程中出现差错的可能性。
优势
GMPLS一个最重要的优势是它可以对网络资源进行动态的治理，同时还可以对业务进行端到端的动态配置。传统的业务配置需要人工进行，这是一个很耗时的工作。假如节点支持GMPLS ，则供给商就可以对网络资源进行动态配置与治理，从而在提高配置效率的同时节约运营成本，建立一条端到端的链路可以只需几秒钟，而不是以前的几天或者几个星期。GMPLS为光网络提供了一个统一的治理平面，使网络具有很好的扩展性，同时网络治理也变得十分简单。
此外， GMPLS还提供了如下几个技术优势：
● 加快业务配置过程: GMPLS统一的信令机制提供了对任何业务的快速配置，可以提供任何级别的QoS以及可用性;
● 更高的业务智能和效率: GMPLS答应网络系统浏览整个网络的拓扑结构，网络节点的交换能力以及用于分组交换、TDM以及波长交换的网络资源状态。因此，可以更智能地对业务进行配置及更加有效地利用网络资源；
● 通过两层结构即可完成以前四层网络完成的功能。采用GMPLS的光网络可以不再需要ATM以及SONET/SDH层，而只需IP和DWDM层就可以完成所有的功能；
● 提高了网络资源利用的灵活性；
● 通过标签集以及显性标签控制，降低了光信号的失真；
● 答应建立双向的LSP；
● 可以传送范围很广的数据流，同时能够传送大量的业务。
推动光网络向前发展
GMPLS的优势是显而易见的，但是任何一种技术都不可能是完美无缺的， GMPLS也并不例外。它也还存在一定的问题，例如业务的安全性、不同网络之间的互通以及当网络资源发生变化时，整个网络的稳定性等都是需要再进一步研究的问题。但是这些问题并不能成为GMPLS发展的障碍。
通过上面的描述，我们可以看出， GMPLS最终将取代ATM和SONET/SDH所能提供的功能，例如：QoS、恢复、VPN以及环保护等。GMPLS可以在IP-over-DWDM网络结构上提供互操作性、可扩展性等。业务供给商可以将信令协议集成到GMPLS中，建立高容量的结构从而支持连接的快速配置。在不影响整个网络QoS的情况下， GMPLS可以降低操作和治理费用，同时提高网络的性能。此外， GMPLS还提供了一定的保护功能。实现GMPLS ，使运营商能够以更经济的方式处理大量业务，提高业务处理的速度， GMPLS将成为未来光网络发展的重要推动力