ＧＭＰＬＳ的體系結構

2019-11-03 10:15:37

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     通用多協議標記交換（ＧＭＰＬＳ）是ＭＰＬＳ向光網絡擴展的必然產物，它為了適應對智能光網絡進行動態控制和傳送信令的要求而對傳統的ＭＰＬＳ進行了擴展、更新。使用ＧＭＰＬＳ可以為用戶動態地提供網絡資源，以及實現網絡的保護和恢復功能。

     向光網絡進行了擴展的ＧＭＰＬＳ不同于傳統的ＭＰＬＳ，主要在于它支持多種類型的交換單元，即ＧＭＰＬＳ除了支持分組交換，還支持ＴＤＭ、波長和光纖交換等。為了支持這種新型的光交叉連接，ＧＭＰＬＳ不僅拓展了傳統的ＭＰＬＳ的信令和路由協議，而且還增加了新的功能。同時，ＧＭＰＬＳ還對傳統ＭＰＬＳ控制平面進行了擴展。以下我們將詳細介紹ＧＭＰＬＳ的體系結構。

     與ＭＰＬＳＴＥ（流量工程）相同，ＧＭＰＬＳ網絡由兩個主要元素組成：節點（同樣被稱為ＬＳＲ）和路徑（同樣被稱為ＬＳＰ）。但ＧＭＰＬＳ的ＬＳＲ包括所有類型的節點，可以是ＰＳＣ（分組交換），也可以是ＴＤＭ、ＬＳＣ（波長交換）或ＦＳＣ（光纖交換）；ＬＳＰ則既可以是一條傳遞ＩＰ包的虛通路，也可以是一條ＴＤＭ專線，或是一條ＤＷＤＭ的波道。

１．信令

     信令用來完成ＬＳＰ的建立過程。ＧＭＰＬＳ的信令由三部分組成：

     信令的功能性描述

     擴展的ＲＳＶＰ－ＴＥ

     擴展的ＣＲ－ＬＤＰ

     ＧＭＰＬＳ－ＲＳＶＰ－ＴＥ和ＧＭＰＬＳ－ＣＲ－ＬＤＰ是功能相同的兩個協議，ＭＰＬＳ中就沒有進行選擇，ＧＭＰＬＳ也不作明確要求，完全交由運營商選擇（當然運營商必須選擇，因為兩個協議是無法互通的）。

     與ＭＰＬＳ－ＴＥ的信令過程相同，ＧＭＰＬＳ的ＬＳＰ建立過程也是由上游節點向目的端發出“標記請求消息”、目的端返回“標記影射消息”。所不同的是，“標記請求消息”中需要增加對所要建立的ＬＳＰ的說明，包括ＬＳＰ類型（ＰＳＣ／ＴＤＭ／ＬＳＣ／ＦＳＣ）、載荷類型和鏈路保護方式等。另外，由于傳輸網絡的路徑通常都是雙向的，因此ＧＭＰＬＳ特別定義了建立雙向ＬＳＰ的方法。同時，既然是雙向ＬＳＰ，自然沒有上游和下游的區別，ＬＳＰ的兩個端點都有權發起ＬＳＰ的建立過程，如何處理這一沖突，ＧＭＰＬＳ建議采用比較雙方ＮｏｄｅＩＤ大小的方式，這就意味著所有交換節點（包括ＰＳＣ、ＴＤＭ、ＬＳＣ、ＦＳＣ）都必須配置一個公用的ＮｏｄｅＩＤ。

２．路由與尋址

     控制平面的一體化并不等同于沒有層次結構，控制平面的層次結構體現在路由域的劃分上。

     如果路由器將ＡＤＭ或光交換機視為路由上的鄰居（Ｎｅｉｇｈｂｏｒ），就會形成Ｒ１－ＡＤＭ－ＡＤＭ－Ｒ２－光交換機－光交換機－Ｒ３這樣一條ＰＳＣ－ＬＳＰ，這就意味著，路由器在分組頭上打的標記需要由ＡＤＭ或光交換機完成交換。很顯然，ＡＤＭ和光交換機不能完成分組頭的標記交換過程，它們有其固有的交換方式（電路交換和光交換）。因此，路由的結構必須是層次化的。

     ＧＭＰＬＳ將網絡劃分為兩個層次：分組交換層（ＰＳＣ）和非分組交換層（ｎｏｎ－ＰＳＣ）。非分組交換層當然還可以細分，特別是當ＴＤＭ與光交換由不同設備完成時，進一步細分是非常必要的。每一個非分組交換層可以自成為一個ＡＳ（自制系統），即自成一個單獨的路由域。每個域內可以運行不同的內部路由協議（ＧＭＰＬＳ僅定義了兩種擴展的ＩＧＰ協議：ＯＳＰＦ－ＴＥ和ＩＳＩＳ－ＴＥ），域間則運行擴展的ＢＧＰ４（目前尚未定義）。

     眾所周知，在傳統的路由網絡中，兩個ＩＧＰ的鄰居之間必須用物理鏈路直連，否則二者不能成為鄰居。因此，ＧＭＰＬＳ重新定義了鏈路的概念，規定網絡有權將部分ＬＳＰ作為鏈路并在路由域內進行通告。為此，ＧＭＰＬＳ還設計了一個復雜的鏈路管理協議（ＬＭＰ），這是ＧＭＰＬＳ體系中一個非常重要的組成。

     ＧＭＰＬＳ是由ＭＰＬＳ－ＴＥ演進而來，信令和尋址是兩個重要體現。ＭＰＬＳ－ＴＥ規定了兩種尋址方式：顯式路由（ＥｘｐｌｉｃｉｔＲｏｕｔｅ）和逐跳路由（ｈｏｐｂｙｈｏｐ）。ＥｘｐｌｉｃｉｔＲｏｕｔｅ類似于源路由技術，在入口處指定路徑中的每個節點；而ｈｏｐｂｙｈｏｐ則是由中間的每個節點自行決定下一個出口節點。很顯然，ｈｏｐｂｙｈｏｐ模式要求中間的每個節點擁有全路由，這對于設備路由處理能力的要求是非常高的。所以為了降低對傳輸網絡設備的要求，ＧＭＰＬＳ指定顯式路由（包括寬松型和嚴格型）作為設備必須具備的能力，將逐跳路由作為可選能力。

３．ＧＭＰＬＳ中的標記

     ＧＭＰＬＳ網絡包含了各種交換方式：分組交換、電路交換甚至光交換，所以標記也不能僅僅用于加載在分組頭上用以標識每個分組的交換方式。ＧＭＰＬＳ分別為電路交換（主要是ＳＤＨ）和光交換（包括ＬＳＣ和ＦＳＣ）設計了專用的標記格式，以滿足這些業務的需求。在非分組交換的網絡中，標記僅用于控制平面，而不用于用戶平面。一條ＴＤＭ電路（ＴＤＭ－ＬＳＰ）的建立過程與一條分組交換的連接（ＰＳＣ－ＬＳＰ）的建立過程完全相同，源端發送“標記請求消息”后目的端返回“標記影射消息”。所不同的是，標記影射消息中所分配的標記與時隙或光波一一對應。

４．鏈路管理協議（ＬＭＰ）

     鏈路管理協議包括控制信道管理、鏈路所有權關聯、鏈路連接性驗證和故障隔離／定位。其中后兩項為可選項。

４．１控制信道管理

     控制信道用于在兩個鄰接節點間承載信令、路由和網絡管理信息。ＧＭＰＬＳ采用專用信道（與數據信道分離）承載控制信息，不僅因為在傳輸網絡中必須采用這一方式，而且因為采用專用信道可以提高網絡的可靠性和可管理性。

     ＧＭＰＬＳ對控制信道的可用性要求極高，與數據信道的分離也為此提供了可能。ＧＭＰＬＳ通常要求為控制信道預配置備份通道?？刂菩诺琅c數據信道分離會給ＩＰ網絡帶來一些困惑，因為傳統ＩＰ網絡是通過控制／路由信令來判定數據通路的狀態，在出現故障后通過路由的重新計算為數據尋找新的路由。所以，在數據信道與控制信道分離后，ＧＭＰＬＳ必須為數據信道設計新的協議以完成數據信道的檢測。

４．２鏈路所有權關聯

     交換鏈路所有權可以動態改變鏈路的特性，可以增加鏈路、改變鏈路保護機制、改變端口標識符等。

４．３鏈路連通性驗證

     鏈路連通性驗證是一個可選的規程，在鏈路交換配置階段會協商是否啟用此規程。鏈路連通性驗證規程主要用于驗證數據鏈路的連通性，它通過發送Ｐｉｎｇ類的測試消息逐一驗證所有數據鏈路〔包括捆綁鏈路中的每一個組件（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｌｉｎｋ）〕。

４．４故障定位／隔離

     故障定位對于網絡運營非常重要?？焖俚墓收隙ㄎ皇菍崿F快速自愈和快速人為響應的前提。

     故障定位分為兩個階段：故障檢測和故障通告。在各種傳輸協議并存的ＧＭＰＬＳ網絡中，光信號丟失是最通用的檢測手段。但在復雜的純光網絡中，光信號經歷了眾多器件環節，準確地定位仍然是一件非常困難的工程，帶外的管理系統可能是一個良好的輔助手段。ＧＭＰＬＳ還沒有能夠制訂完善的規程來完成這一功能，它只是提出希望系統能夠綜合各個采集點所提供的信息進行更智能的分析，快速定位故障點。

     ＧＭＰＬＳ體系中還有很多待完善的內容，所有協議還都僅僅是討論稿，還有很多不成熟的方面。ＧＭＰＬＳ是否能夠按照預想的目標統一傳輸網絡和交換網絡，也還是一個未知數，但網絡智能化的方向不容置疑，未來的網絡必將是靈活、智能管理的網絡。

人民郵電報

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