淺談MPLS技術如何實現IP over WDM

摘要：人類進行信息時代以來，各種信息傳輸技術正在互相滲透甚至融合，計算機網絡和多媒體技術的日新月異，使信息的獲取、傳送、存儲、處理不再有孤島現象。在這個進程當中，MPLS技術越來越多地出現在人們的視線中，它將為實現IP over WDM帶來福音，也將成為未來最具競爭潛力的網絡信息交換技術之一。

關鍵詞：MPLS；實現，IP over WDM

現如今，互聯網是一個家喻戶曉的名詞，網絡已經成為現代人不可或缺的一部分。怎樣讓寬帶互聯網成為人類更便捷的工具，尤其是如何將各種信息傳輸技術更好地融合，是當代科技工作者的共同追求。

一、IP over WDM技術

據相關統計，互聯網的用戶數呈現指數增長規律，互聯網上多媒體應用日益增多，在不久的將來，IP協議最終將在互聯網、有線電視網和公用電話網中成為業務的主導模式。

波分復用(WDM)技術提供了巨大的帶寬，已經無可爭議地成為骨干網絡中最為主要的傳輸技術，因此，如何在WDM之上高效地承載IP業務就成為最熱門的重點研究課題，國際上很多標準化組織和論壇都在致力于此項技術的研究。對如何將IP適配到光層現在有很多不同的觀點，但是大家都一致認為，簡化IP層到w DM層的適配過程是未來的發展趨勢。

WDM網絡雖然具有巨大的帶寬，但目前網絡帶寬的利用率不是很高。如何充分利用網絡帶寬，根據業務需求動態地提供網絡資源，降低網絡建設和運營成本，也是目前光傳送網的研究重點。

二、IP over WDM如何通過MPLS實現

近期發展起來的多協議標簽交換MPLs技術增強了IP層的功能，可有效解決傳統Internet網絡所面臨的問題并有效提高其業務質量保證、網絡靈活性、傳輸速率和節點吞吐量。同時數字包封技術的使用又使得wDM層具有了聯網功能，能夠在光層提供性能監測、前向糾錯和基于波長信道的環路保護技術。

MPLS是在光層使用的一種交換協議技術。由光信道層網絡提供接人點之間端到端的光信道蹤跡聯網。建立光信道蹤跡的問題也就是路出和波長分配問題RwA(Routing andWavelength Assignment problem)。目前較成熟的技術有最短路徑法、最少負荷法和交替固定選路法等。一旦選定了路由就決定了所用的波長。分立波長或光信道就類似于標簽。一旦IP選路工程和波長交換光網絡的智能節點集成起來時，則形成了一個有效的IPW尋址設備，也可稱其為波長標簽交換節點(WLS)或波長／標簽交換路由器(LSR)。它將光交叉互聯設備視為標記交換路由器進行網絡控制和管理。基于MPLS的光波長標記交換網絡中的光路由器有兩種：邊界路由器和核心路由器。邊界路由器用于與速率較低網絡接入，同時電子處理功能模塊完成MPLS中較復雜的標記處理功能，而核心路由器利用光互聯和波長變換技術實現波長標記交換、和上下路等比較簡單的光信號處理功能。它可以更靈活地管理和分配網絡資源，并能較有效地實現業務管理及網絡的保護、恢復。該網絡的操作過程是先使用諸如擴展成具有MPLS功能的IGP(Interior Gateway Protoc01)、IS-IS、OSPF等協議來分發相應的光傳輸網的狀態信息(包括拓撲狀態信息)以實現MPLs流量工程。隨后由強制選路(constraint-based routing)系統利用這些信息來計算出通過光傳輸網的點到點光信道路徑。

數字包封器在許多方面與專用于SONET／SDH網絡的監測，尋徑和處理路徑故障等技術驚人地相似。隨著MPLS標準的制定，以MPLS為基礎的自愈恢復、Qos選路、流量工程和網絡管理技術將快速發展。這將使未來的寬帶I P網具有更優越的性能。未來IP網絡既有SDH的復用／解復用和快速自愈恢復能力，又有ATM的有Q0s保證的選路交換能力，同時還具有MPLS的標簽交換和流量工程能力，從而形成了L1／L2／L3路由交換一體化的先進的高速網絡系統。基于這種技術，簡化了新型聯網設備和標簽交換路由器的功能集成，在引入了標記交換概念后，再附以傳統路由器的許多優化手段，千兆級甚至太比特的標記交換路由器或路由交換機(LSR)就完全可以實現了。

這種IP網在OXC／OADM技術中綜合了目前先進的MPLS流量工程控制層技術，由具有可控交換機構的可重構、可編程的OXCS和OADMS(或WADM)，以及相應的智能控制模塊來實現光層交換和路由，選樣降低了網絡管理的復雜度，而且IP路由器可從光傳輸網動態地獲得所需的帶寬，使按需的帶寬分配成為可能。因此特別適合于由可重構的0ADM和OXC組成的以數據業務為核心的光互聯網絡系統中。主要優點有：

1為在光網絡中執行帶寬管理和實時維護光信道提供了一種全新的網絡架構。并為光互聯網的建立提供了一種新型網絡結構模型。

2它在使用目前最高級的MPLS控制層技術的同時也結合進了已在實際中普遍使用的成熟的IP路由協議。能有效協調IP層和光網絡層功能，有助于光信道層的帶寬管理、動態維護和在光域支持各種流量工程和提供多種多樣的保護恢復能力。

3它可使用以前為MPLs流量工程而開發的軟件系統而無須重新為光傳輸網開發新一代的控制協議，因此可迅速開發出新型多功能光聯網設備，簡化了新型聯網設備和標簽交換路由器的集成和綜合過程。

4可在IP層和光網絡層實現單一的網絡管理和操作控制模式，簡化了網絡管理，為最終在IP路由器上提供wDM復用功能鋪平了道路。

由此原理構造的網絡可通過不同的IP用戶接入網絡(例如純ATM、FR、xDSL、純IP)有效地支持各種各樣的IP業務，例如IP qoS(Int-serv and Diff-serv)和IP虛擬專網業務。

MPLS在IP over WDM結構中的應用包括兩種情況，第一種是MPLs與IP層結合，實現IP分組的快速轉發和IP層上的流量管理，其中MPLs并不涉及wDM光層，第二種是MPLs與W DM光網絡層的結合，是將MPLS中流量工程的控制平面的思想應用于wDM光網絡中，用來指配端到端的光通道，其中不同的標記對應于不同的波長，這種應用被稱為多協議波長交換(MPLS或MPLambdaS)。MPLS對L3層數據流進行L2層快速轉發，而MPLS是對L3層數據流在L1層上實現直接轉發。

值得注意的一點是目前的波長交換還是賣方市場，這就妨礙了不同系統間的互操作性。未來的若干年基于IP over WDM的不同網絡解決方案將呈現蓬勃發展的態勢，而WDM技術將作為真正太比特光網絡時代的基石，通過充分挖掘光纖的帶寬潛力提供了邁向太比特光網絡的陽光大道。可以相信，IP over WDM系統一太比特光互聯網真正大規模進入商用化應用已非遙遠之事。

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