自动光交换网络ASON中GMPLS协议探讨

贾伟东 JIA Wei-dong；贾巧凤 JIA Qiao-feng

（①河北邮电通信工程建设监理有限公司，石家庄 050021；②中国移动通信集团河北有限公司，石家庄 050000）

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

1 绪论

ASON的标准化情况，大家比较熟悉的是跟ASON熟悉的相关的三个标准体系，ITU-T，主要侧重于网络整体结构和模型制定，传统的光网络标准都是由它来制定的；IETF，原来是做IT方面的标准，后来它将MPTS进行扩展，对一系列的路由器这方面的协议进行了规范，第三个是OIF，光互连互通。

一个是ITU-T，它首先从上层提出了一个需求，然后再由体系结构往下分，在总体结构下面就对信令和路由提出了一些基本的要求，针对每一个需求，然后再去制定自己的协议，有些协议是自己制定了。

OIF主要是信令的规范和制定，支持基本的SDH连接的建立和删除，不支持邻居业务发展，已经比较成熟，多次互通演示，需求不明确。

E-EEI1.0信令规范已经比较成熟，多次互通演示，不支持保护恢复，没有实际应用。E-NNI1.8路由规范草案目前只支持单位级单域方式。

IETF主要是GMPLS的标准，它是基于分组交换的MPLS-TE的扩展，以支持非分组形式网络。

2 通用多协议标志交换协议（GMPLS）的技术

2.1 GMPLS概述

通用多协议标志交换协议（GMPLS）通过完全划分的方式对各种网络连接层的控制和数据平面进行管理，对MPLS的架构进一步强化。GMPLS通过允许端对端设定、控制和建立流量工程的方式对新旧网络的无缝互连和会聚给予支持。借助IP路由选择和定位模式，通过自动化的端对端设定连接、网络资源管理，GMPLS进一步提升服务质量水平，网的操作和管理借助通用的控制平面希望得以简化。

总之，GMPLS通过建立和设定TDM路径（它的时隙就是标签（SONET））、FDM路径（它的电磁频率就是标签（光波））、空间分割复用路径（它的标签是指数据的物理位置（光学交叉连接））对MPLS功能进行扩展。

2.1.1 GMPLS工作原理

在一个LSR（标记交换路由器）网络上，通过产生虚拟的LSP（标记交换路径），MPLS能够对IP的规模和QoS进行改善。与MPLS相比，在Layer 1层次上建立连接这是GMPLS的一个增强之处所在。

GMPLS具备覆盖模型和匹配模型两种应用模型。覆盖模型中，也称UNI，路由器是光纤域的一个客户机直接作用于邻接的光纤节点，实际上光纤网络决定物理光通路，而不是由路由器来决定。

2.1.2 多协议标签交换（MPLS）概述

多协议标签交换（Multi-Protocol Label Switching）是一种用于快速数据包交换和路由的体系，它为网络数据流量提供了目标、路由、转发和交换等能力。更特殊的是，它具有管理各种不同形式通信流的机制。MPLS独立于第二和第三层协议，诸如ATM和IP。它提供了一种方式，将IP地址映射为简单的具有固定长度的标签，用于不同的包转发和包交换技术。它是现有路由和交换协议的接口，如IP、ATM、帧中继、资源预留协议（RSVP）、开放最短路径优先（OSRF）等。

2.1.3 GMPLS和MPLS之间的异同

通过必要的结构，GMPLS对MPLS协议实现扩展，其控制对象通常情况下，主要包括：路由器、DWDM系统、ADM、光交叉互连等。

GMPLS和MPLS都不属于网络协议。GMPLS作为信令协议，在该信令协议的作用下，用户设备为传输到另一设备上的信号建立或撤消一个电路。

对于MPLS来说，只对GMPLS所称的分组交换功能（psc）接口进行处理，而GMPLS增加了其他四种类型的接口。基于帧和信元的内容，第二层交换功能接口实现数据的传送；基于数据的时隙时分复用（TDM）功能接口实现数据的传送；就像光交叉互连一样，交换功能接口在独立的波长或波段上工作，对于光纤交换功能接口来说，只能在独立光纤上进行工作。

2.1.4 GMPLS的技术优势

①加快业务的配置过程：GMPLS统一的信令机制能够为一切业务提供快速配置服务，同时能够提供任何级别的QoS，以及相应的可用性。

②业务智能和效率更高：对于网络系统来说，GMPLS允许对整个网络的拓扑结构进行浏览。

③以前四层网络完成的功能通过两层结构就可以完成。

④网络资源利用的灵活性大大提高。

⑤对于光信号的失真现象，通过标签集以及显性标签控制等就可以降低。

⑥允许建立双向的LSP。

⑦可以对范围很广的数据流进行传送，同时能够对大量的业务进行传送。

2.2 GMPLS链路保护/恢复

2.2.1 GMPLS链路保护/恢复

链路故障管理在全网管理中属于非常重要的环节。对于链路故障管理来说，通常情况下，主要包括检测、定位、通告和消除四个步骤。对于GMPLS来说，必须提供光层的故障检测机制。一旦检测到故障，在与数据通道隔离的控制通道上，相邻两个节点通过传送LMP Channel Fail报文对故障进行定位。

故障一旦被检测到，并且对其进行定位和通告后，对链路就可以采用合理的信令协议进行保护和恢复。对于链路保护和链路恢复来说，两者之间的区别主要在于：链路保护要求对资源进行预先分配，同时能够对故障进行快速隔离，并将故障链路上传送的数据切换到正常的链路上。而链路恢复需要借助动态资源的创建，同时需用更多的时间对故障进行隔离。

通常情况下，通过路径切换和线路切换两种技术实现链路保护和链路恢复。

2.2.2 链路保护

对于链路故障来说，虽然通过链路保护能够快速排除，但是，这种方式预先需要对资源进行分配，进一步降低了网络带宽的利用率。根据操作方式可以将链路保护分为分段保护和路径保护两种，在发生故障链路的相邻两个节点间进行分段保护，在发生故障的LSP的端点执行路径保护。按照资源的预先分配方式，可以将链路保护分为1+1链路保护和M:N链路保护，所谓1+1链路保护，就是通过为每条主通道配置一条备份通道，当故障发生时，对主通道到备份通道的切换由下游节点来完成；对于M:N链路保护来说，就是预先为N条主通道分配M条备份通道，这些备份通道平常不传输数据，当主通道出现故障时，将数据通过一条备份通道进行传输。

2.2.3 链路恢复

在有效利用网络带宽的情况下，链路恢复能够对故障进行排除。与链路保护预先分配资源相比，链路恢复通常情况下需要借助动态路由算法和带宽进行分配，与链路保护相比，排除故障的时间往往比较长。

对于排除跳数较多、距离较远的LSP中出现的故障，线路恢复通常是有效的。这是因为，其只需对LSP中出现故障的那一小段线路进行重新选路，对LSP进行重选路由所需的时间明显减少。

图1 链路恢复的示意图

3 结论

在动态路由技术的作用下，互联网具有灵活的管理能力和强大的生存能力，人们凭借其完善的域名解析体系，进而能够比较容易地记住复杂的网站地址；对于电信网来说，由于通过静态管理模式进行管理，通过静态预配置的方式对所有信息进行管理，进而在一定程度上制约了服务的开展，同时降低了服务质量，但是在稳定性、可靠性方面，电信网却具有自身的优势。

[1]石晶林，丁伟等.MPLS宽带网络技术[M].北京：人民邮电出版社，2001.

[2]陈锡生，卢建军，李国民.现在信息网[M].北京：人民邮电出版社，2000.

[3]龚倩.智能光交换网络[M].北京：北京邮电大学出版社，2003.

[4]龚晓允，敖发良.基于OSPF的ASON路由协议研究[J].中国数据通信，2005(05).

[5]信息产业部.多协议标记交换总体技术要求[S].2001.