GMPLS的提出

多協議標簽交換（MPLS，Multi-PRotocol Label Switching）是IETF于1997年制定的技術。其中，受限路由技術可以實現流量工程和快速重新選路，因此通過適當的網絡設計，便可以利用MPLS來取代現有網絡中的ATM層和SONET/SDH層。由此可見，利用MPLS控制平臺提供的流量工程和快速重新選路答應未來網絡繞過ATM層和SONET層，從而構造傳輸范圍更大、流量更多、結構更簡單、耗費更低的網絡。

隨著光網技術的發展和MPLS技術的逐步成熟，在網絡帶寬、服務質量（QoS）、可擴展性以及對新業務適應性方面對現有的Internet路由技術提出了極大的挑戰。ip技術如何與光網結合，如何賦予光網一定的智能以及如何提供有保障的QoS服務等問題已經擺在了業界面前。GMPLS技術正是MPLS向光網進軍的必然產物，它使MPLS的功能不僅僅可用于路由器，而且也適用于如SONET、OXC等設備。GMPLS提供了一個標準化的通用控制平臺，它是開發開放型共用全光網所必不可少的。

為了適應交換機的特點，GMPLS對MPLS的路由和信令協議做了一些修改和擴充，主要有以下幾點： 

（1）定義了新的鏈路治理協議（LMP，Link Management Protocol），用來解決光網中光交換機帶來的鏈路治理問題。

（2）對OSPF/IS-IS協議做了改進，主要針對光網絡中光資源的可利用性。另外對標簽交換路徑（LSP，Label Switching Path）的層次信息、鏈路關聯和無編號鏈路作了擴展。

（3）對支持流量工程的資源預留協議/限制路由的標簽分配協議（RSVP/CR-LDP）做了修改，以便答應LSP在光核心網中顯示確定。 

GMPLS鏈路保護/恢復

GMPLS對MPLS所做的改進主要是為了使標簽交換路由器LSR和光交換機以及LSP和光通道之間能協同工作。為了增強GMPLS技術對鏈路的治理能力，GMPLS專門為此定義了鏈路治理協議LMP。LMP主要為節點提供四種功能：控制信道治理、鏈路連通性驗證、鏈路所有權關聯和鏈路故障治理。

從全網治理角度看，鏈路故障治理是非常重要的環節。概括來說，鏈路故障治理包括四個主要步驟：檢測、定位、通告和消除。故障檢測應在接近出錯的業務層上進行，但由于全光設備對速率和格式都是透明的，傳統的O-E-O故障檢測方法就不適用了。因此，GMPLS必須提供光層的故障檢測機制。例如可通過監測LOL（Loss of Light）確定光信號的消失，通過監測光信噪比、干擾等來確定光信號質量的下降。一旦檢測到故障，相鄰兩個節點通過在與數據通道隔離的控制通道上傳送LMP Channel Fail報文來定位故障。通過數據通道與控制通道之間的隔離，只需采用單獨的信令機制即可進行故障定位，而不必考慮數據的編碼機制。 

一旦故障被檢測、定位和通告后，就可以采用合適的信令協議進行鏈路的保護（Protection）和恢復（Restora-tion）了。鏈路保護和鏈路恢復的區別主要在于：鏈路保護要求預先分配資源 (典型的是要求100%的資源冗余)，并且能夠快速將故障隔離，將故障鏈路上傳送的數據切換到正常鏈路上(小于幾百個毫秒)。而鏈路恢復則依靠于資源的動態創建，需用更多的時間來隔離故障。另外鏈路恢復還包括動態路由算法，但在備份路由沒有預先計算或者預先計算的資源不再可用的情況下，這種動態路由算法的開銷是較大的。鏈路保護和鏈路恢復一般用兩種技術來實現：路徑切換 (Path Switching) 和線路切換 (Line Switching)。在路徑切換中，故障是由LSP端點負責隔離；而在線路切換中，由發現故障的中間傳輸節點負責故障隔離。

鏈路保護

如前所述，鏈路保護需要預先分配資源。它雖然能夠快速排除故障，但由于需要預先分配資源，使得網絡帶寬利用率降低。根據操作方式的不同，可以分為兩類：分段保護（Span Protection）和路徑保護（Path Protection）。分段保護是在發生故障鏈路的相鄰兩個節點間進行的；路徑保護則是在發生故障的LSP的端點執行。按照其預先分配資源方式的不同，又可以分為以下兩類：1+1鏈路保護和M:N鏈路保護。1+1鏈路保護是指為每條主通道配置一條備份通道，發生故障時，由下游節點完成從主通道到備份通道的切換；M:N鏈路保護是指為N條主通道預先分配M條備份通道，平常備份通道不傳輸數據，只有在發生故障時，才選擇一條備份通道來傳輸數據。

鏈路恢復

鏈路恢復能夠在有效利用網絡帶寬的情況下排除故障。與鏈路保護預先分配資源不同，它需要動態路由算法以及帶寬分配，故相對于鏈路保護，其排除故障的時間較長。和上述的鏈路保護類似，鏈路恢復既可以在LSP的中間節點執行，也可以在LSP的端點執行。在LSP的中間節點執行的恢復叫線路恢復（Line Restoration），在LSP的端點執行的恢復叫路徑恢復（Path Restoration）。

線路恢復對于排除跳數較多、距離較遠的LSP中出現的故障是很有效的。因為線路恢復只需對LSP中出現故障的那一小段線路重選路，這樣就明顯減少了對LSP進行重選路由所需的時間。至于路徑恢復則是對整個LSP的重新選路，不過通過某些優化措施可以加速恢復過程。

圖1為鏈路恢復的示意圖

發展前景

全網業務的迅速數據化，非凡是寬帶IP業務的快速發展，極大地推動了光網絡的進步。GMPLS技術的出現，使傳統的多層網絡結構趨于扁平化，為傳輸網絡從電路交換向分組交換的轉變，為光網絡層傳輸與交換功能的結合邁出了要害的一步，實現了IP層和光層之間的無縫結合。GMPLS技術也代表了未來網絡簡化層次和廣泛融合的趨勢，同時也是IP化向光傳輸領域的真正邁進。在光網絡中引入GMPLS技術，不僅可以提供巨大的傳輸帶寬，而且可以實現網絡資源的最佳化，從而保證光網絡以最佳的性能和最低的費用來支持當前和未來的各種業務。GMPLS提供靈活的鏈路保護和鏈路恢復能力可以有效地解決網絡的生存能力，為提供新型服務奠定了基礎。隨著GMPLS技術的大規模應用，未來的骨干網絡必將逐步發展成為更有效、更強大的全光網絡。