GMPLS助光網絡向前發展

2019-11-04 11:01:18

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供稿：網友

　　信息產業部電信研究院通信標準研究所RTNet　畢立波

　　什么是GMPLS

　　數據業務的飛速增長對傳統傳送網的結構產生了一定的影響。多業務網絡從固定的、面向連接的業務轉到了動態的、無連接的ip業務。業務量的增長需要運營商重新考慮改建其傳送網。目前，業界普遍認為光傳送網可以解決這個問題。于是，除SONET/SDH以外，各廠家均在致力于開發可以提高網絡容量和擴展的DWDM和OXC（光交叉連接）等設備。

　　在這些產品的開發過程中，光網絡的控制平面是一個比較要害的部分。其目的是為網絡中的設備提供更簡單、更快速及更靈活的配置。傳統的傳送網是通過集中治理的方式對不同廠家的多個設備進行治理，有些采用的是專用操作治理系統，不同廠家操作系統之間的互通成為一個主要問題。因此，開發出一個統一的控制平臺非常必要。

　　 GMPLS（通用多協議標簽交換）由MPLS擴展而來，它對MPLS的標簽及LSP（標簽交換路徑）建立機制進行了擴展，從而產生了通用的標簽及通用LSP（GLSP）。GMPLS除了支持具有分組交換能力的接口，還支持具有時分、空分以及波長交換能力的接口。同時，GMPLS為光網絡提供了強有力的控制平面，從而使光網絡向對等網絡的演進成為可能。

　　功能和業務

　　通過GMPLS，光網絡控制平面能夠支持的功能如下：

　　 ● 資源發現：跟蹤系統資源的可用性，例如業務量端口、帶寬以及復用能力；

　　 ● 路由控制：提供路由能力、拓撲發現以及流量工程；

　　 ● 連接治理：通過上面的功能為不同的業務提供端到端的業務配置，連接治理包括連接的建立、刪除、修改以及連接查詢；

　　 ● 連接恢復：為網絡提供更進一步的保護。

　　 GMPLS控制平面可以提供一些在多設備廠家環境下傳統的治理平面很難提供的業務，它們包括端到端連接的配置、按需帶寬（BoD）、自動流量工程、附加的保護和恢復以及光虛擬專用網（OVPN）等。

　　端到端的連接配置是GMPLS提供的一個最基本的業務。用戶只需把連接需要的參數交給入口節點，該節點就可以根據這些參數來決定連接的路徑，同時通知相應的節點來建立連接。這條路徑的選擇及建立過程只需幾秒鐘就可完成，大大節省了運營商的配置時間。

　　 BoD使連接到光網絡的客戶端設備可以實時地申請建立連接。在需要的時候，客戶端設備可以實時地申請附加帶寬。數據網絡業務量具有突發性，因此這個能力對于數據網絡尤為重要。

　　 OVPN給了終端用戶最大的靈活性。對于運營商網絡定義成OVPN的那部分網絡資源，用戶具有完全的控制權。用戶可獨立進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營商的操作資源。

　　涉及協議

　　為了獲得上述功能和業務，必須定義一系列的協議，實現不同的設備之間的互操作。GMPLS是為了創造一個單一的可適用于各種業務類型的協議集。它支持嵌套式LSP的轉發層次，這種由不同類型端口形成的嵌套式LSP可增加業務定義的靈活性，業務提供者可以通過GMPLS網絡來傳遞綁定或者非綁定的業務。

　　 GMPLS定義了新的標簽形式—通用標簽對象，該標簽對象包括通用標簽請求、通用標簽、顯性標簽控制以及保護標志。這些對象可以用于在非分組交換LSR（標簽交換路由器）之間建立LSP。這些非分組交換LSR包括SONET/SDH ADM（分插復用器）、DCS（Digital Cross-connect System，數字交叉連接系統）、DWDM（密集波分復用）系統或者OXC（光交叉連接系統）等。通用標簽可以代表時隙、波長、波段等。

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

　　信令協議

　　除了GMPLS協議，信令協議是控制平面中用到的另一個比較要害的協議。目前，有兩種廣泛采用的信令協議，CR-LDP（約束路由的標簽分配協議）和RSVP-TE（資源路由協議的流量工程）。信令協議負責所有連接治理的行為，它用于LSP的建立、刪除以及信息的獲取。此外，Lightweight信令協議是一個正在開發的協議，它用于解決連接恢復的問題。

　　流量工程擴展路由協議

　　信令協議以及GMPLS只解決連接治理問題。我們還需要協議來解決流量工程的問題。

　　對于傳統的路由協議，可以解決網絡拓撲發現及對信令消息的路由問題，但是它們缺乏“流量工程”功能。流量工程路由協議對傳統的路由協議進行了擴展，在傳統路由協議功能基礎上增加了流量工程能力。流量工程路由協議周期性地向網絡發送一個可選的分組，該分組包含資源可用性信息以及流量工程參數，當網元（NE）收到這個分組時，根據分組中包含的信息執行路由計算工作并決定滿足用戶業務量要求的最佳轉發路徑。

　　流量工程擴展路由協議可以支持資源發現、拓撲發現以及流量工程。目前，兩個比較廣泛使用的流量工程路由協議有IS-IS-TE和OSPF-TE。

　　 LMP（鏈路治理協議）

　　在運行GMPLS的網絡中，業務和傳送網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。GMPLS引入了一個新的信令協議LMP，該協議負責信令、路由、鏈路治理以及流量工程等方面的協商。它將數據和控制通道分開，從而可以對數據和控制信息進行單獨保護和統計。同時，它還可以通過保護信令消息來維護網絡的可靠性和完整性。LMP可以幫助進行故障定位，從而減少了在配置業務過程中出現差錯的可能性。

　　優勢

　　 GMPLS一個最重要的優勢是它可以對網絡資源進行動態的治理，同時還可以對業務進行端到端的動態配置。傳統的業務配置需要人工進行，這是一個很耗時的工作。假如節點支持GMPLS，則供給商就可以對網絡資源進行動態配置與治理，從而在提高配置效率的同時節約運營成本，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星期。GMPLS為光網絡提供了一個統一的治理平面，使網絡具有很好的擴展性，同時網絡治理也變得十分簡單。

　　此外，GMPLS還提供了如下幾個技術優勢：

　　 ● 加快業務配置過程: GMPLS統一的信令機制提供了對任何業務的快速配置，可以提供任何級別的QoS以及可用性;

　　 ● 更高的業務智能和效率: GMPLS答應網絡系統瀏覽整個網絡的拓撲結構，網絡節點的交換能力以及用于分組交換、TDM以及波長交換的網絡資源狀態。因此，可以更智能地對業務進行配置及更加有效地利用網絡資源；

　　 ● 通過兩層結構即可完成以前四層網絡完成的功能。采用GMPLS的光網絡可以不再需要ATM以及SONET/SDH層，而只需IP和DWDM層就可以完成所有的功能；

　　 ● 提高了網絡資源利用的靈活性；

　　 ● 通過標簽集以及顯性標簽控制，降低了光信號的失真；

　　 ● 答應建立雙向的LSP；

　　 ● 可以傳送范圍很廣的數據流，同時能夠傳送大量的業務。

　　推動光網絡向前發展

　　 GMPLS的優勢是顯而易見的，但是任何一種技術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，例如業務的安全性、不同網絡之間的互通以及當網絡資源發生變化時，整個網絡的穩定性等都是需要再進一步研究的問題。但是這些問題并不能成為GMPLS發展的障礙。

　　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、VPN以及環保護等。GMPLS可以在IP-over-DWDM網絡結構上提供互操作性、可擴展性等。業務供給商可以將信令協議集成到GMPLS中，建立高容量的結構從而支持連接的快速配置。在不影響整個網絡QoS的情況下，GMPLS可以降低操作和治理費用，同時提高網絡的性能。此外，GMPLS還提供了一定的保護功能。實現GMPLS，使運營商能夠以更經濟的方式處理大量業務，提高業務處理的速度，GMPLS將成為未來光網絡發展的重要推動力

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