自動光交換網絡ASON中GMPLS協議探討

賈偉東 JIA Wei-dong；賈巧鳳 JIA Qiao-feng

（①河北郵電通信工程建設監理有限公司，石家莊 050021；②中國移動通信集團河北有限公司，石家莊 050000）

（①Hebei Post and Telecommunication Engineering Construction Supervision Co.，Ltd.，Shijiazhuang 050021，China；②China Mobile Communications Group Hebei Co.，Ltd.，Shijiazhuang 050000，China）

1 緒論

ASON的標準化情況，大家比較熟悉的是跟ASON熟悉的相關的三個標準體系，ITU-T，主要側重于網絡整體結構和模型制定，傳統的光網絡標準都是由它來制定的；IETF，原來是做IT方面的標準，后來它將MPTS進行擴展，對一系列的路由器這方面的協議進行了規范，第三個是OIF，光互連互通。

一個是ITU-T，它首先從上層提出了一個需求，然后再由體系結構往下分，在總體結構下面就對信令和路由提出了一些基本的要求，針對每一個需求，然后再去制定自己的協議，有些協議是自己制定了。

OIF主要是信令的規范和制定，支持基本的SDH連接的建立和刪除，不支持鄰居業務發展，已經比較成熟，多次互通演示，需求不明確。

E-EEI1.0信令規范已經比較成熟，多次互通演示，不支持保護恢復，沒有實際應用。E-NNI1.8路由規范草案目前只支持單位級單域方式。

IETF主要是GMPLS的標準，它是基于分組交換的MPLS-TE的擴展，以支持非分組形式網絡。

2 通用多協議標志交換協議（GMPLS）的技術

2.1 GMPLS概述

通用多協議標志交換協議（GMPLS）通過完全劃分的方式對各種網絡連接層的控制和數據平面進行管理，對MPLS的架構進一步強化。GMPLS通過允許端對端設定、控制和建立流量工程的方式對新舊網絡的無縫互連和會聚給予支持。借助IP路由選擇和定位模式，通過自動化的端對端設定連接、網絡資源管理，GMPLS進一步提升服務質量水平，網的操作和管理借助通用的控制平面希望得以簡化。

總之，GMPLS通過建立和設定TDM路徑（它的時隙就是標簽（SONET））、FDM路徑（它的電磁頻率就是標簽（光波））、空間分割復用路徑（它的標簽是指數據的物理位置（光學交叉連接））對MPLS功能進行擴展。

2.1.1 GMPLS工作原理

在一個LSR（標記交換路由器）網絡上，通過產生虛擬的LSP（標記交換路徑），MPLS能夠對IP的規模和QoS進行改善。與MPLS相比，在Layer 1層次上建立連接這是GMPLS的一個增強之處所在。

GMPLS具備覆蓋模型和匹配模型兩種應用模型。覆蓋模型中，也稱UNI，路由器是光纖域的一個客戶機直接作用于鄰接的光纖節點，實際上光纖網絡決定物理光通路，而不是由路由器來決定。

2.1.2 多協議標簽交換（MPLS）概述

多協議標簽交換（Multi-Protocol Label Switching）是一種用于快速數據包交換和路由的體系，它為網絡數據流量提供了目標、路由、轉發和交換等能力。更特殊的是，它具有管理各種不同形式通信流的機制。MPLS獨立于第二和第三層協議，諸如ATM和IP。它提供了一種方式，將IP地址映射為簡單的具有固定長度的標簽，用于不同的包轉發和包交換技術。它是現有路由和交換協議的接口，如IP、ATM、幀中繼、資源預留協議（RSVP）、開放最短路徑優先（OSRF）等。

2.1.3 GMPLS和MPLS之間的異同

通過必要的結構，GMPLS對MPLS協議實現擴展，其控制對象通常情況下，主要包括：路由器、DWDM系統、ADM、光交叉互連等。

GMPLS和MPLS都不屬于網絡協議。GMPLS作為信令協議，在該信令協議的作用下，用戶設備為傳輸到另一設備上的信號建立或撤消一個電路。

對于MPLS來說，只對GMPLS所稱的分組交換功能（psc）接口進行處理，而GMPLS增加了其他四種類型的接口。基于幀和信元的內容，第二層交換功能接口實現數據的傳送；基于數據的時隙時分復用（TDM）功能接口實現數據的傳送；就像光交叉互連一樣，交換功能接口在獨立的波長或波段上工作，對于光纖交換功能接口來說，只能在獨立光纖上進行工作。

2.1.4 GMPLS的技術優勢

①加快業務的配置過程：GMPLS統一的信令機制能夠為一切業務提供快速配置服務，同時能夠提供任何級別的QoS，以及相應的可用性。

②業務智能和效率更高：對于網絡系統來說，GMPLS允許對整個網絡的拓撲結構進行瀏覽。

③以前四層網絡完成的功能通過兩層結構就可以完成。

④網絡資源利用的靈活性大大提高。

⑤對于光信號的失真現象，通過標簽集以及顯性標簽控制等就可以降低。

⑥允許建立雙向的LSP。

⑦可以對范圍很廣的數據流進行傳送，同時能夠對大量的業務進行傳送。

2.2 GMPLS鏈路保護/恢復

2.2.1 GMPLS鏈路保護/恢復

鏈路故障管理在全網管理中屬于非常重要的環節。對于鏈路故障管理來說，通常情況下，主要包括檢測、定位、通告和消除四個步驟。對于GMPLS來說，必須提供光層的故障檢測機制。一旦檢測到故障，在與數據通道隔離的控制通道上，相鄰兩個節點通過傳送LMP Channel Fail報文對故障進行定位。

故障一旦被檢測到，并且對其進行定位和通告后，對鏈路就可以采用合理的信令協議進行保護和恢復。對于鏈路保護和鏈路恢復來說，兩者之間的區別主要在于：鏈路保護要求對資源進行預先分配，同時能夠對故障進行快速隔離，并將故障鏈路上傳送的數據切換到正常的鏈路上。而鏈路恢復需要借助動態資源的創建，同時需用更多的時間對故障進行隔離。

通常情況下，通過路徑切換和線路切換兩種技術實現鏈路保護和鏈路恢復。

2.2.2 鏈路保護

對于鏈路故障來說，雖然通過鏈路保護能夠快速排除，但是，這種方式預先需要對資源進行分配，進一步降低了網絡帶寬的利用率。根據操作方式可以將鏈路保護分為分段保護和路徑保護兩種，在發生故障鏈路的相鄰兩個節點間進行分段保護，在發生故障的LSP的端點執行路徑保護。按照資源的預先分配方式，可以將鏈路保護分為1+1鏈路保護和M:N鏈路保護，所謂1+1鏈路保護，就是通過為每條主通道配置一條備份通道，當故障發生時，對主通道到備份通道的切換由下游節點來完成；對于M:N鏈路保護來說，就是預先為N條主通道分配M條備份通道，這些備份通道平常不傳輸數據，當主通道出現故障時，將數據通過一條備份通道進行傳輸。

2.2.3 鏈路恢復

在有效利用網絡帶寬的情況下，鏈路恢復能夠對故障進行排除。與鏈路保護預先分配資源相比，鏈路恢復通常情況下需要借助動態路由算法和帶寬進行分配，與鏈路保護相比，排除故障的時間往往比較長。

對于排除跳數較多、距離較遠的LSP中出現的故障，線路恢復通常是有效的。這是因為，其只需對LSP中出現故障的那一小段線路進行重新選路，對LSP進行重選路由所需的時間明顯減少。

圖1 鏈路恢復的示意圖

3 結論

在動態路由技術的作用下，互聯網具有靈活的管理能力和強大的生存能力，人們憑借其完善的域名解析體系，進而能夠比較容易地記住復雜的網站地址；對于電信網來說，由于通過靜態管理模式進行管理，通過靜態預配置的方式對所有信息進行管理，進而在一定程度上制約了服務的開展，同時降低了服務質量，但是在穩定性、可靠性方面，電信網卻具有自身的優勢。

[1]石晶林，丁偉等.MPLS寬帶網絡技術[M].北京：人民郵電出版社，2001.

[2]陳錫生，盧建軍，李國民.現在信息網[M].北京：人民郵電出版社，2000.

[3]龔倩.智能光交換網絡[M].北京：北京郵電大學出版社，2003.

[4]龔曉允，敖發良.基于OSPF的ASON路由協議研究[J].中國數據通信，2005(05).

[5]信息產業部.多協議標記交換總體技術要求[S].2001.