多协议标签交换技术MPLS在全光互联网中的应用

MPLS扩展向光网络

传统的ip网络是尽力而为的量和网络带宽管理功能薄弱，往往导致网络拥堵，难以满足延迟、抖动和传输质量（如语音和视频业务等）的特殊要求MPLS(多协议标签交换)应运而生，实现了将第三层包交换转换为基于标签的第二层包交换的多层交换技术ATM、PPP、以太网等。MPLS具有基于标签的快速转发和强大的流量工程管理功能，可提供更好的服务QoS服务保障的各个方面，IP/MPLS over ATM这种成熟的技术组合已广泛应用于满足电信水平QOS骨干网络的要求。

随着光通信技术的发展，通信距离已经死亡WDM光纤中技术的应用给出了IP/MPLS over ATM替代模式，即IP/MPLS over WDM，高速的ATM交换路由器从骨干网走到了网络的边缘。为了将MPLS必须将其应用于光网络MPLS智能波长路由器/光交换机的路由协议和信令协议与光交换机相适应，同时将对传统进行匹配MPLS协议进行了相应的扩展和修改IETF提出了GMPLS新概念，是的MPLS扩展到光网络的必然产物是快速实现智能光网络的光连接，提供光层动态业务分配和动态的网络资源，实现网络端到端监控、保护和恢复功能。GMPLS可支持分组交换等多种交换类型PSC，时分复用TDM﹑波长交换LSC和光纤交换FSC,通用标签和LSP分级嵌套概念，即允许系统用转发层缩放，然后顶层的标签将是FSC接口，接下来是LSC、TDM，最后是PSC。GMPLS 还扩展了MPLS将控制平面从数据平面中分离出来的概念逻辑上，允许与数据平面相关的各种物理控制平面存在。

2.光域中传统电域交换技术的应用

在传统的语音和数据业务网络中，我们分别采用了电路交换和分组交换等成熟技术。相比之下，突发交换技术鲜为人知。当然，从交换粒度、交换模式（直接或存储转发）、网络带宽资源预留模式等方面进行分类的交换技术很多，上述三种交换技术应用最广泛。根据其各自的特点，光域中有三种相应的光交换技术：

1)波长路由交换(WRS)：在WDM当电路交换技术应用于网络时，它是以波长交换的形式实现的。在相邻节点之间的每个链路上，一个波长对应于一个用于交换的光通道，提供端到端的虚拟波长路由，并在网络边缘建立一个光路径。光路径是通过在路径的每个链路上预留一个特殊的波长通道来创建的。当数据流在点到点的光路中传输时，中间节点不需要任何处理或任何处理E/O和O/E转换，也不需要缓冲数据。波长路由交换网络是传统电路交换网络的一种形式，不能统计共享带宽资源，因此带宽利用率相对较低；

2)光分组交换(OPS)：光域上的电域包/分组交换表现为光分组交换OPS，它是基于虚拟电路和光时分的复用模式，采用固定长度的短数据包格式，一般基于TDM使用光纤中的所有带宽，数据净荷载以光信号的形式存在，信头费用可以是光形式，也可以是电形式，通过带外波长或副载波复用传输控制费用与业务数据分开，控制费用与业务数据之间的延迟使用光纤延迟线(光存储器)OPS主要优点是可以通过统计复用网络带宽资源来提高带宽利用率，由于光/电转换控制信息造成的延迟问题严重；

3)光突然交换(OBS)：结合波长路由交换和光分组交换的优点，OBS该技术通过在有限的时间内预留带宽来提高网络利用率。基本交换实体是一个在入口节点、中间节点和出口节点之间移动的数据包。突发帧主要由头部控制(Control Burst)以及数据突发帧(Data Burst)它们是独立传输的。控制突发帧先于数据突发帧传输，沿路径预留带宽，然后随着控制突发帧预留带宽的同一路径传输数据突发帧，有三种突发交换协议TAG(Tell-And-Go)、IBT(In-Band-Terminator)、RFD(Reserve-a-Fixed-Duration)来协调控制突发帧以及数据突发帧之间的协同工作(即它们之间的发送偏置时间);

3.基于标签交换的全光互联网解决方案

将传统的MPLS基于标签交换的全光互联网技术与波长路由交换、光分组交换、光突然交换相结合。相应的全光互联网解决方案包括：多协议波长标签交换MPLmS、基于标签光突然交换LOBS、全光标签分组交换OLPS。

3.1 多协议波长标签交换(MPLmS)光互联网技术

MPLmS是传统电MPLS扩展和使用光域OXC作为LSR，以波长为标签(如图1所示)，沿用原有的MPLS框架，不需要定义新的内容。第三层的交换直接用于处理IP转发路由，标签和WDM波长信道与分立波长或光纤信道相似，并通过MPLmS信令指配光信道。因此，网络的层次结构大大简化，业务管理、流量工程、QoS保证功能。MPLmS 也可以看作是无标签栈或按包转发的简化MPLS，利用IP发现拓扑并使用选路协议MPLS信令协议来实现波长通路的自动指配，为实时配置光波长通路提供了基本框架，选路与信令分离有利于灵活引入新特性新算法。这种方法可以使业务层上的路由器、ATM交换机或ADM要求传输网络动态提供所需的波长，实现统一的网络控制和快速的业务供应，简化IP层与光层的融合和跨层网络管理降低了网络运营和业务拓展的成本，有利于大规模网络敷设。IP层与光层的融合呈现出前所未有的前景。MPLmS通过它可以构建一个新的网络管理控制平台IP与带宽巨大的光纤网络无缝连接，是未来构建新网络的有效途径。