GMPLS助光網(wǎng)絡(luò)向前發(fā)展

2019-11-03 10:23:58

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供稿：網(wǎng)友

信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所RTNet　畢立波

　　什么是GMPLS

　　數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速增長對(duì)傳統(tǒng)傳送網(wǎng)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定的影響。多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)從固定的、面向連接的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)到了動(dòng)態(tài)的、無連接的ip業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)量的增長需要運(yùn)營商重新考慮改建其傳送網(wǎng)。目前，業(yè)界普遍認(rèn)為光傳送網(wǎng)可以解決這個(gè)問題。于是，除SONET/SDH以外，各廠家均在致力于開發(fā)可以提高網(wǎng)絡(luò)容量和擴(kuò)展的DWDM和OXC（光交叉連接）等設(shè)備。

　　在這些產(chǎn)品的開發(fā)過程中，光網(wǎng)絡(luò)的控制平面是一個(gè)比較關(guān)鍵的部分。其目的是為網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備提供更簡單、更快速及更靈活的配置。傳統(tǒng)的傳送網(wǎng)是通過集中管理的方式對(duì)不同廠家的多個(gè)設(shè)備進(jìn)行管理，有些采用的是專用操作管理系統(tǒng)，不同廠家操作系統(tǒng)之間的互通成為一個(gè)主要問題。因此，開發(fā)出一個(gè)統(tǒng)一的控制平臺(tái)非常必要。

　　GMPLS（通用多協(xié)議標(biāo)簽交換）由MPLS擴(kuò)展而來，它對(duì)MPLS的標(biāo)簽及LSP（標(biāo)簽交換路徑）建立機(jī)制進(jìn)行了擴(kuò)展，從而產(chǎn)生了通用的標(biāo)簽及通用LSP（GLSP）。GMPLS除了支持具有分組交換能力的接口，還支持具有時(shí)分、空分以及波長交換能力的接口。同時(shí)，GMPLS為光網(wǎng)絡(luò)提供了強(qiáng)有力的控制平面，從而使光網(wǎng)絡(luò)向?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)成為可能。

　　功能和業(yè)務(wù)

　　通過GMPLS，光網(wǎng)絡(luò)控制平面能夠支持的功能如下：

　　● 資源發(fā)現(xiàn)：跟蹤系統(tǒng)資源的可用性，例如業(yè)務(wù)量端口、帶寬以及復(fù)用能力；

　　● 路由控制：提供路由能力、拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)以及流量工程；

　　● 連接管理：通過上面的功能為不同的業(yè)務(wù)提供端到端的業(yè)務(wù)配置，連接管理包括連接的建立、刪除、修改以及連接查詢；

　　● 連接恢復(fù)：為網(wǎng)絡(luò)提供更進(jìn)一步的保護(hù)。

　　GMPLS控制平面可以提供一些在多設(shè)備廠家環(huán)境下傳統(tǒng)的管理平面很難提供的業(yè)務(wù)，它們包括端到端連接的配置、按需帶寬（BoD）、自動(dòng)流量工程、附加的保護(hù)和恢復(fù)以及光虛擬專用網(wǎng)（OVPN）等。

　　端到端的連接配置是GMPLS提供的一個(gè)最基本的業(yè)務(wù)。用戶只需把連接需要的參數(shù)交給入口節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)就可以根據(jù)這些參數(shù)來決定連接的路徑，同時(shí)通知相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)來建立連接。這條路徑的選擇及建立過程只需幾秒鐘就可完成，大大節(jié)省了運(yùn)營商的配置時(shí)間。

　　BoD使連接到光網(wǎng)絡(luò)的客戶端設(shè)備可以實(shí)時(shí)地申請(qǐng)建立連接。在需要的時(shí)候，客戶端設(shè)備可以實(shí)時(shí)地申請(qǐng)附加帶寬。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量具有突發(fā)性，因此這個(gè)能力對(duì)于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)尤為重要。

　　OVPN給了終端用戶最大的靈活性。對(duì)于運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)定義成OVPN的那部分網(wǎng)絡(luò)資源，用戶具有完全的控制權(quán)。用戶可獨(dú)立進(jìn)行大量電路的配置與開通工作，可以建立、刪除自己的連接而無需運(yùn)營商的操作資源。

　　涉及協(xié)議

　　為了獲得上述功能和業(yè)務(wù)，必須定義一系列的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)不同的設(shè)備之間的互操作。GMPLS是為了創(chuàng)造一個(gè)單一的可適用于各種業(yè)務(wù)類型的協(xié)議集。它支持嵌套式LSP的轉(zhuǎn)發(fā)層次，這種由不同類型端口形成的嵌套式LSP可增加業(yè)務(wù)定義的靈活性，業(yè)務(wù)提供者可以通過GMPLS網(wǎng)絡(luò)來傳遞綁定或者非綁定的業(yè)務(wù)。

　　GMPLS定義了新的標(biāo)簽形式—通用標(biāo)簽對(duì)象，該標(biāo)簽對(duì)象包括通用標(biāo)簽請(qǐng)求、通用標(biāo)簽、顯性標(biāo)簽控制以及保護(hù)標(biāo)志。這些對(duì)象可以用于在非分組交換LSR（標(biāo)簽交換路由器）之間建立LSP。這些非分組交換LSR包括SONET/SDH ADM（分插復(fù)用器）、DCS（Digital Cross-connect System，數(shù)字交叉連接系統(tǒng)）、DWDM（密集波分復(fù)用）系統(tǒng)或者OXC（光交叉連接系統(tǒng)）等。通用標(biāo)簽可以代表時(shí)隙、波長、波段等。

　　除了新的標(biāo)簽形式，GMPLS還定義了新的功能，改善非分組交換LSP的建立過程。它引入了建議標(biāo)簽、標(biāo)簽集以及雙向LSP的概念，從而降低了LSP建立的時(shí)延，同時(shí)也加快了LSP的恢復(fù)過程。

　　信令協(xié)議

　　除了GMPLS協(xié)議，信令協(xié)議是控制平面中用到的另一個(gè)比較關(guān)鍵的協(xié)議。目前，有兩種廣泛采用的信令協(xié)議，CR-LDP（約束路由的標(biāo)簽分配協(xié)議）和RSVP-TE（資源路由協(xié)議的流量工程）。信令協(xié)議負(fù)責(zé)所有連接管理的行為，它用于LSP的建立、刪除以及信息的獲取。此外，Lightweight信令協(xié)議是一個(gè)正在開發(fā)的協(xié)議，它用于解決連接恢復(fù)的問題。

　　流量工程擴(kuò)展路由協(xié)議

　　信令協(xié)議以及GMPLS只解決連接管理問題。我們還需要協(xié)議來解決流量工程的問題。

　　對(duì)于傳統(tǒng)的路由協(xié)議，可以解決網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)及對(duì)信令消息的路由問題，但是它們?nèi)狈Α傲髁抗こ獭惫δ?。流量工程路由協(xié)議對(duì)傳統(tǒng)的路由協(xié)議進(jìn)行了擴(kuò)展，在傳統(tǒng)路由協(xié)議功能基礎(chǔ)上增加了流量工程能力。流量工程路由協(xié)議周期性地向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個(gè)可選的分組，該分組包含資源可用性信息以及流量工程參數(shù)，當(dāng)網(wǎng)元（NE）收到這個(gè)分組時(shí)，根據(jù)分組中包含的信息執(zhí)行路由計(jì)算工作并決定滿足用戶業(yè)務(wù)量要求的最佳轉(zhuǎn)發(fā)路徑。

　　流量工程擴(kuò)展路由協(xié)議可以支持資源發(fā)現(xiàn)、拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)以及流量工程。目前，兩個(gè)比較廣泛使用的流量工程路由協(xié)議有IS-IS-TE和OSPF-TE。

　　LMP（鏈路管理協(xié)議）

　　在運(yùn)行GMPLS的網(wǎng)絡(luò)中，業(yè)務(wù)和傳送網(wǎng)之間的屏障被消除了，只需很少的資源就可以建立起所需的保護(hù)。GMPLS引入了一個(gè)新的信令協(xié)議LMP，該協(xié)議負(fù)責(zé)信令、路由、鏈路管理以及流量工程等方面的協(xié)商。它將數(shù)據(jù)和控制通道分開，從而可以對(duì)數(shù)據(jù)和控制信息進(jìn)行單獨(dú)保護(hù)和統(tǒng)計(jì)。同時(shí)，它還可以通過保護(hù)信令消息來維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的可靠性和完整性。LMP可以幫助進(jìn)行故障定位，從而減少了在配置業(yè)務(wù)過程中出現(xiàn)差錯(cuò)的可能性。

　　優(yōu)勢(shì)

　　GMPLS一個(gè)最重要的優(yōu)勢(shì)是它可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)的管理，同時(shí)還可以對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行端到端的動(dòng)態(tài)配置。傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)配置需要人工進(jìn)行，這是一個(gè)很耗時(shí)的工作。如果節(jié)點(diǎn)支持GMPLS，則供應(yīng)商就可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置與管理，從而在提高配置效率的同時(shí)節(jié)約運(yùn)營成本，建立一條端到端的鏈路可以只需幾秒鐘，而不是以前的幾天或者幾個(gè)星期。GMPLS為光網(wǎng)絡(luò)提供了一個(gè)統(tǒng)一的管理平面，使網(wǎng)絡(luò)具有很好的擴(kuò)展性，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)管理也變得十分簡單。

　　此外，GMPLS還提供了如下幾個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

　　● 加快業(yè)務(wù)配置過程: GMPLS統(tǒng)一的信令機(jī)制提供了對(duì)任何業(yè)務(wù)的快速配置，可以提供任何級(jí)別的QoS以及可用性;

　　● 更高的業(yè)務(wù)智能和效率: GMPLS允許網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)瀏覽整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的交換能力以及用于分組交換、TDM以及波長交換的網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)。因此，可以更智能地對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行配置及更加有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源；

　　● 通過兩層結(jié)構(gòu)即可完成以前四層網(wǎng)絡(luò)完成的功能。采用GMPLS的光網(wǎng)絡(luò)可以不再需要ATM以及SONET/SDH層，而只需IP和DWDM層就可以完成所有的功能；

　　● 提高了網(wǎng)絡(luò)資源利用的靈活性；

　　● 通過標(biāo)簽集以及顯性標(biāo)簽控制，降低了光信號(hào)的失真；

　　● 允許建立雙向的LSP；

　　● 可以傳送范圍很廣的數(shù)據(jù)流，同時(shí)能夠傳送大量的業(yè)務(wù)。

　　推動(dòng)光網(wǎng)絡(luò)向前發(fā)展

　　GMPLS的優(yōu)勢(shì)是顯而易見的，但是任何一種技術(shù)都不可能是完美無缺的，GMPLS也并不例外。它也還存在一定的問題，例如業(yè)務(wù)的安全性、不同網(wǎng)絡(luò)之間的互通以及當(dāng)網(wǎng)絡(luò)資源發(fā)生變化時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性等都是需要再進(jìn)一步研究的問題。但是這些問題并不能成為GMPLS發(fā)展的障礙。

　　通過上面的描述，我們可以看出，GMPLS最終將取代ATM和SONET/SDH所能提供的功能，例如：QoS、恢復(fù)、VPN以及環(huán)保護(hù)等。GMPLS可以在IP-over-DWDM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上提供互操作性、可擴(kuò)展性等。業(yè)務(wù)供應(yīng)商可以將信令協(xié)議集成到GMPLS中，建立高容量的結(jié)構(gòu)從而支持連接的快速配置。在不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)QoS的情況下，GMPLS可以降低操作和管理費(fèi)用，同時(shí)提高網(wǎng)絡(luò)的性能。此外，GMPLS還提供了一定的保護(hù)功能。實(shí)現(xiàn)GMPLS，使運(yùn)營商能夠以更經(jīng)濟(jì)的方式處理大量業(yè)務(wù)，提高業(yè)務(wù)處理的速度，GMPLS將成為未來光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要推動(dòng)力。

摘自　網(wǎng)絡(luò)世界

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