GMPLS与自动交换光网络(1)

GMPLS与自动交换光网络(1)

一、 什么是GMPLS？
GMPLS通用多协议标签交换）是IETF提出的可用于光层的一种通用多协议标签交换技术，为了实现IP与WDM的无缝结合，GMPLS对MPLS标签进行了扩展，使得标签不但可以用来标记传统的数据包，还可以标记TDM时隙、波长、波长组、光纤等；为了充分利用WDM光网络的资源，满足未来一些新业务的开展如VPN、光波长租用等），实现光网络的智能化，GMPLS还对信令和路由协议进行了修改和补充；为了解决光网络中各种链路的管理问题，GMPLS设计了一个全新的链路管理协议LMP；为了保障光网络运营的可靠，GMPLS还对光网络的保护和恢复机制进行了改进。
二、 GMPLS技术
1、接口类型 
MPLS通过在IP包头添加32bit的"shim"标签，可使原来面向无连接的IP传输具有了面向连接的特性，极大加快了IP包的转发速度。GMPLS则对标签进行了更大的扩展，将TDM时隙、光波长、光纤等也用标签进行统一标记，使得GMPLS不但可以支持IP数据包和ATM信元，而且可以支持面向话音的TDM网络和提供大容量传输带宽的WDM光网络，从而实现了IP数据交换、TDM电路交换主要是SDH）和WDM光交换的归一化标记。
GMPLS定义了五种接口类型来实现以上的归一化标记，分别是：
(1)分组交换接口PSCPacket Switch Capable）：进行分组交换。通过识别分组边界，根据分组头部的信息转发分组。例如MPLS的标签交换路由器LSR基于"shim"标签转发数据；
(2)第二层交换接口L2SCLayer2 Switch Capable）：进行信元交换。通过识别信元的边界，根据信元头部的信息转发信元。例如ATM LSR则基于ATM的VPI/VCI转发信元；
(3)时隙交换接口TDMCTime Division Multiplexing Capable）：根据TDM时隙进行业务转发。典型如SDH的DXC设备的电接口，可根据时隙交换SDH帧；
(4)波长交换接口LSCLambda Switch Capable）：根据承载业务的光波长或光波段转发业务。例如OXC设备是一种基于光波长级别的设备，可以基于光波长作出转发决定。更进一步还可以基于光波段作出转发决定。光波段交换是光波长交换的进一步扩展，它将一系列连续的光波长当作一个交换单元。使用光波段交换可以有效减少单波长交换所带来的波形失真，减少设备的光开关数量，还可以使光波长之间的间隔减小；
(5)光纤交换接口FSCFiber Switch Capable）：根据业务光纤）在物理空间中的实际位置对其转发。例如OXC设备可对一根或多根光纤进行连接操作。
以上GMPLS五种接口类型的关系如图1所示。

图1 GMPLS接口关系
2、GMPLS标签 
与以上接口相对应，GMPLS定义了分组交换标签对应PSC和L2SC）、电路交换标签对应TDMC）和光交换标签对应LSC和FSC）。其中，分组交换标签与传统MPLS标签相同，本文不再描述。而电路交换标签和光交换标签为GMPLS新定义，包括请求标签、通用标签、建议标签以及设定标签。
(1)请求标签
请求标签用于LSP路径的建立，由LSP上游节点发出，向下游节点申请建立LSP的资源。与MPLS相同，GMPLS的LSP建立过程也是由上游节点向目的端发出"标记请求消息"、目的端返回"标签影射消息"。所不同的是，"标签请求消息"中需要增加对所要建立的LSP的说明，包括LSP类型PSC、TDMC等）、载荷类型等。其格式如图2所示。

图2 GMPLS请求标签
LSP Enc. Type：其数值用来指示LSP类型。例如，当LSP=1时，表示LSP是分组传输，而LSP=5时，表示是SDH，而LSP=9，则对应光纤；
Reserved：保留。必须设为全"0"，接收时忽略其数值；
G-PID：16 bits，用于指示LSP承载的载荷类型。例如，G-PID＝14，表示是字节同步映射的SDH E1载荷；G-PID＝17，表示比特同步映射的SDH DS1/T1载荷；G-PID＝32，表示数字包封帧。
(2)通用标签
通用标签是在LSP建立完成后，用于指示沿LSP传输的业务的情况。通用标签的格式与传输所用的具体技术有关，电路交换和光交换所用的标签不同。SDH电路交换标签格式如图3所示。

图3 SDH电路交换标签 
其中：S用于指示SDH/SONET的信号速率等级。S＝N即表示STM-N/STS-N信号；U用于指示在一个STM-1中的某个特定虚容器VC。U只对SDH有效，对于SONET，U的数值应忽略。U＝1指示一个VC-4，U=2~4都表示VC-3；K参数与U一样，也仅对SDH有效。K参数用于表示一个VC-4的特定分支，K=1表示VC-4中只有一个C-4容器，K=2~4表示VC-4包含TUG-3；L用于指示TUG-3、VC-3或STS-1 SPE的是否还有分支。L=1表示TUG-3/VC-3/STS-1 SPE无法再分。L=2~8表示在相应高阶信号中的某个特定的TUG-2/VT组。M用于指示TUG-2/VT的分支。M=1表示TUG-2/VT不能再分，只包含一个VC-2/VT-6。M=2~3表示相应高阶VT组中的某个特定的VT-3。M=4~6表示相应高阶TUG-2/VT组中的某个特定的VC-12/VT-2，而M=7~10表示相应高阶TUG-2/VT组中的某个特定的VC-11/VT-1.5。M=0则表示VC-4, VC-3 or STS-1 SPE。例如，S>0，U=1，K=1，L=0，M=0表示STM-1的VC-4。
对于OXC设备来说，一次交换一组连续的光波长可以有效地减少单个光波长的波形失真，提高业务的传输质量。这种光波长组的交换可用光波段交换标签来表示，其标签格式如图4所示。

图4 光波段交换标签
Waveband Id：用于识别某个光波段，其数值由发送端OXC设备设定；
Start Label：用于表示组成光波段的最短光波长的数值；
End Label：用于表示组成光波段的最长光波长的数值；