一、 什么是GMPLS？

GMPLS（通用多協議標簽交換）是IETF提出的可用于光層的一種通用多協議標簽交換技術，為了實現ip與WDM的無縫結合，GMPLS對MPLS標簽進行了擴展，使得標簽不但可以用來標記傳統的數據包，還可以標記TDM時隙、波長、波長組、光纖等；為了充分利用WDM光網絡的資源，滿足未來一些新業務的開展（如VPN、光波長租用等），實現光網絡的智能化，GMPLS還對信令和路由協議進行了修改和補充；為了解決光網絡中各種鏈路的治理問題，GMPLS設計了一個全新的鏈路治理協議LMP；為了保障光網絡運營的可靠，GMPLS還對光網絡的保護和恢復機制進行了改進。

二、 GMPLS技術

1、接口類型 

MPLS通過在IP包頭添加32bit的"shim"標簽，可使原來面向無連接的IP傳輸具有了面向連接的特性，極大加快了IP包的轉發速度。GMPLS則對標簽進行了更大的擴展，將TDM時隙、光波長、光纖等也用標簽進行統一標記，使得GMPLS不但可以支持IP數據包和ATM信元，而且可以支持面向話音的TDM網絡和提供大容量傳輸帶寬的WDM光網絡，從而實現了IP數據交換、TDM電路交換（主要是SDH）和WDM光交換的歸一化標記。

GMPLS定義了五種接口類型來實現以上的歸一化標記，分別是：

(1)分組交換接口PSC（Packet Switch Capable）：進行分組交換。通過識別分組邊界，根據分組頭部的信息轉發分組。例如MPLS的標簽交換路由器LSR基于"shim"標簽轉發數據；

(2)第二層交換接口L2SC（Layer2 Switch Capable）：進行信元交換。通過識別信元的邊界，根據信元頭部的信息轉發信元。例如ATM LSR則基于ATM的VPI/VCI轉發信元；

(3)時隙交換接口TDMC（Time Division Multiplexing Capable）：根據TDM時隙進行業務轉發。典型如SDH的DXC設備的電接口，可根據時隙交換SDH幀；

(4)波長交換接口LSC（Lambda Switch Capable）：根據承載業務的光波長或光波段轉發業務。例如OXC設備是一種基于光波長級別的設備，可以基于光波長作出轉發決定。更進一步還可以基于光波段作出轉發決定。光波段交換是光波長交換的進一步擴展，它將一系列連續的光波長當作一個交換單元。使用光波段交換可以有效減少單波長交換所帶來的波形失真，減少設備的光開關數量，還可以使光波長之間的間隔減小；

(5)光纖交換接口FSC（Fiber Switch Capable）：根據業務（光纖）在物理空間中的實際位置對其轉發。例如OXC設備可對一根或多根光纖進行連接操作。

以上GMPLS五種接口類型的關系如圖1所示。



圖1 GMPLS接口關系

2、GMPLS標簽 

與以上接口相對應，GMPLS定義了分組交換標簽（對應PSC和L2SC）、電路交換標簽（對應TDMC）和光交換標簽（對應LSC和FSC）。其中，分組交換標簽與傳統MPLS標簽相同，本文不再描述。而電路交換標簽和光交換標簽為GMPLS新定義，包括請求標簽、通用標簽、建議標簽以及設定標簽。

(1)請求標簽

請求標簽用于LSP路徑的建立，由LSP上游節點發出，向下游節點申請建立LSP的資源。與MPLS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"標簽影射消息"。所不同的是，"標簽請求消息"中需要增加對所要建立的LSP的說明，包括LSP類型（PSC、TDMC等）、載荷類型等。其格式如圖2所示。



圖2 GMPLS請求標簽

LSP Enc. Type：其數值用來指示LSP類型。例如，當LSP=1時，表示LSP是分組傳輸，而LSP=5時，表示是SDH，而LSP=9，則對應光纖；

Reserved：保留。必須設為全"0"，接收時忽略其數值；

G-PID：16 bits，用于指示LSP承載的載荷類型。例如，G-PID＝14，表示是字節同步映射的SDH E1載荷；G-PID＝17，表示比特同步映射的SDH DS1/T1載荷；G-PID＝32，表示數字包封幀。

(2)通用標簽

通用標簽是在LSP建立完成后，用于指示沿LSP傳輸的業務的情況。通用標簽的格式與傳輸所用的具體技術有關，電路交換和光交換所用的標簽不同。SDH電路交換標簽格式如圖3所示。



圖3 SDH電路交換標簽 

其中：S用于指示SDH/SONET的信號速率等級。S＝N即表示STM-N/STS-N信號；U用于指示在一個STM-1中的某個特定虛容器VC。U只對SDH有效，對于SONET，U的數值應忽略。U＝1指示一個VC-4，U=2~4都表示VC-3；K參數與U一樣，也僅對SDH有效。K參數用于表示一個VC-4的特定分支，K=1表示VC-4中只有一個C-4容器，K=2~4表示VC-4包含TUG-3；L用于指示TUG-3、VC-3或STS-1 SPE的是否還有分支。L=1表示TUG-3/VC-3/STS-1 SPE無法再分。L=2~8表示在相應高階信號中的某個特定的TUG-2/VT組。M用于指示TUG-2/VT的分支。M=1表示TUG-2/VT不能再分，只包含一個VC-2/VT-6。M=2~3表示相應高階VT組中的某個特定的VT-3。M=4~6表示相應高階TUG-2/VT組中的某個特定的VC-12/VT-2，而M=7~10表示相應高階TUG-2/VT組中的某個特定的VC-11/VT-1.5。M=0則表示VC-4, VC-3 or STS-1 SPE。例如，S>0，U=1，K=1，L=0，M=0表示STM-1的VC-4。

對于OXC設備來說，一次交換一組連續的光波長可以有效地減少單個光波長的波形失真，提高業務的傳輸質量。這種光波長組的交換可用光波段交換標簽來表示，其標簽格式如圖4所示。



圖4 光波段交換標簽

Waveband Id：用于識別某個光波段，其數值由發送端OXC設備設定；

Start Label：用于表示組成光波段的最短光波長的數值；

End Label：用于表示組成光波段的最長光波長的數值；

一、 什么是GMPLS？

GMPLS（通用多協議標簽交換）是IETF提出的可用于光層的一種通用多協議標簽交換技術，為了實現IP與WDM的無縫結合，GMPLS對MPLS標簽進行了擴展，使得標簽不但可以用來標記傳統的數據包，還可以標記TDM時隙、波長、波長組、光纖等；為了充分利用WDM光網絡的資源，滿足未來一些新業務的開展（如VPN、光波長租用等），實現光網絡的智能化，GMPLS還對信令和路由協議進行了修改和補充；為了解決光網絡中各種鏈路的治理問題，GMPLS設計了一個全新的鏈路治理協議LMP；為了保障光網絡運營的可靠，GMPLS還對光網絡的保護和恢復機制進行了改進。

二、 GMPLS技術

1、接口類型 

MPLS通過在IP包頭添加32bit的"shim"標簽，可使原來面向無連接的IP傳輸具有了面向連接的特性，極大加快了IP包的轉發速度。GMPLS則對標簽進行了更大的擴展，將TDM時隙、光波長、光纖等也用標簽進行統一標記，使得GMPLS不但可以支持IP數據包和ATM信元，而且可以支持面向話音的TDM網絡和提供大容量傳輸帶寬的WDM光網絡，從而實現了IP數據交換、TDM電路交換（主要是SDH）和WDM光交換的歸一化標記。

GMPLS定義了五種接口類型來實現以上的歸一化標記，分別是：

(1)分組交換接口PSC（Packet Switch Capable）：進行分組交換。通過識別分組邊界，根據分組頭部的信息轉發分組。例如MPLS的標簽交換路由器LSR基于"shim"標簽轉發數據；

(2)第二層交換接口L2SC（Layer2 Switch Capable）：進行信元交換。通過識別信元的邊界，根據信元頭部的信息轉發信元。例如ATM LSR則基于ATM的VPI/VCI轉發信元；

(3)時隙交換接口TDMC（Time Division Multiplexing Capable）：根據TDM時隙進行業務轉發。典型如SDH的DXC設備的電接口，可根據時隙交換SDH幀；

(4)波長交換接口LSC（Lambda Switch Capable）：根據承載業務的光波長或光波段轉發業務。例如OXC設備是一種基于光波長級別的設備，可以基于光波長作出轉發決定。更進一步還可以基于光波段作出轉發決定。光波段交換是光波長交換的進一步擴展，它將一系列連續的光波長當作一個交換單元。使用光波段交換可以有效減少單波長交換所帶來的波形失真，減少設備的光開關數量，還可以使光波長之間的間隔減小；

(5)光纖交換接口FSC（Fiber Switch Capable）：根據業務（光纖）在物理空間中的實際位置對其轉發。例如OXC設備可對一根或多根光纖進行連接操作。

以上GMPLS五種接口類型的關系如圖1所示。



圖1 GMPLS接口關系

2、GMPLS標簽 

與以上接口相對應，GMPLS定義了分組交換標簽（對應PSC和L2SC）、電路交換標簽（對應TDMC）和光交換標簽（對應LSC和FSC）。其中，分組交換標簽與傳統MPLS標簽相同，本文不再描述。而電路交換標簽和光交換標簽為GMPLS新定義，包括請求標簽、通用標簽、建議標簽以及設定標簽。

(1)請求標簽

請求標簽用于LSP路徑的建立，由LSP上游節點發出，向下游節點申請建立LSP的資源。與MPLS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"標簽影射消息"。所不同的是，"標簽請求消息"中需要增加對所要建立的LSP的說明，包括LSP類型（PSC、TDMC等）、載荷類型等。其格式如圖2所示。



圖2 GMPLS請求標簽

LSP Enc. Type：其數值用來指示LSP類型。例如，當LSP=1時，表示LSP是分組傳輸，而LSP=5時，表示是SDH，而LSP=9，則對應光纖；

Reserved：保留。必須設為全"0"，接收時忽略其數值；

G-PID：16 bits，用于指示LSP承載的載荷類型。例如，G-PID＝14，表示是字節同步映射的SDH E1載荷；G-PID＝17，表示比特同步映射的SDH DS1/T1載荷；G-PID＝32，表示數字包封幀。

(2)通用標簽

通用標簽是在LSP建立完成后，用于指示沿LSP傳輸的業務的情況。通用標簽的格式與傳輸所用的具體技術有關，電路交換和光交換所用的標簽不同。SDH電路交換標簽格式如圖3所示。



圖3 SDH電路交換標簽 

其中：S用于指示SDH/SONET的信號速率等級。S＝N即表示STM-N/STS-N信號；U用于指示在一個STM-1中的某個特定虛容器VC。U只對SDH有效，對于SONET，U的數值應忽略。U＝1指示一個VC-4，U=2~4都表示VC-3；K參數與U一樣，也僅對SDH有效。K參數用于表示一個VC-4的特定分支，K=1表示VC-4中只有一個C-4容器，K=2~4表示VC-4包含TUG-3；L用于指示TUG-3、VC-3或STS-1 SPE的是否還有分支。L=1表示TUG-3/VC-3/STS-1 SPE無法再分。L=2~8表示在相應高階信號中的某個特定的TUG-2/VT組。M用于指示TUG-2/VT的分支。M=1表示TUG-2/VT不能再分，只包含一個VC-2/VT-6。M=2~3表示相應高階VT組中的某個特定的VT-3。M=4~6表示相應高階TUG-2/VT組中的某個特定的VC-12/VT-2，而M=7~10表示相應高階TUG-2/VT組中的某個特定的VC-11/VT-1.5。M=0則表示VC-4, VC-3 or STS-1 SPE。例如，S>0，U=1，K=1，L=0，M=0表示STM-1的VC-4。

對于OXC設備來說，一次交換一組連續的光波長可以有效地減少單個光波長的波形失真，提高業務的傳輸質量。這種光波長組的交換可用光波段交換標簽來表示，其標簽格式如圖4所示。



圖4 光波段交換標簽

Waveband Id：用于識別某個光波段，其數值由發送端OXC設備設定；

Start Label：用于表示組成光波段的最短光波長的數值；

End Label：用于表示組成光波段的最長光波長的數值；