多協(xié)議標簽交換技術(shù)在全光互聯(lián)網(wǎng)中的應用

實際上最初MPLS的標簽交換的目的是運行第二層的快速轉(zhuǎn)發(fā)來處理第三層的數(shù)據(jù)流，人們延伸了這種想法，波長標簽在本質(zhì)上是運行第一層(如光層)轉(zhuǎn)發(fā)來處理第三層的數(shù)據(jù)流。尤其是在MPLmS標簽和WDM波長通道之間，允許使用MPLmS信令來建立光路徑通道。例如，一個在對等MPLS O-LSR之間的端到端的光路徑等價于一個粗粒度的LSP，稱為波長LSP等。下面我們看看MPLmS的網(wǎng)絡模型：

MPLmS應用的網(wǎng)絡模型圖2所示。支持標簽交換的IP路由器(LSR)連接光核心網(wǎng)絡，光網(wǎng)絡由若干OXC通過光鏈路相互連接而成。OXC由光層面的交叉連接設備和控制平面組成，具有數(shù)據(jù)流交換功能，交換由可配置的交叉連接表控制。目前，OXC節(jié)點交換需要進行光電轉(zhuǎn)換，在電域進行。隨著光開關和可調(diào)諧激光器等技術(shù)的進步，將來它可以實現(xiàn)全光交換?？刂破矫媸褂没贗P的協(xié)議和信令進行節(jié)點的可達性檢測、控制建立和維護端到端的光通路。

圖2 MPLmS的網(wǎng)絡模型

在MPLmS中，波長標簽可以由上游節(jié)點提出，由下游節(jié)點認可后使用，用于在某些特定的光網(wǎng)絡設備區(qū)域中建立LSP。傳統(tǒng)意義的LSP是單向的，為了適應光網(wǎng)絡的需要，MPLmS支持雙向的LSP，以簡化倒換過程、減少建立LSP的延時和維護開銷。 該標簽請求支持建立LSP需要的通信參數(shù)，包括鏈路保護、鏈路編碼、LSP凈荷等。通過標簽請求可提出鏈路保護類型要求(1+1或1：N)。鏈路的保護能力通過路由協(xié)議發(fā)布，以供路由選擇時使用。標簽請求消息還攜帶LSP鏈路編碼參數(shù)，稱為LSP編碼類型(SDH/SONET/Gage)。圖3是標簽請求(通用標簽請求)TLV(類型/長度/值)結(jié)構(gòu)(以CR-LDP為例)。

LPT：鏈路保護類型，8比特，0表示沒有鏈路保護要求。

LSP-ENC：LSP編碼類型，16比特，定義了OC-n(SONET)、STS-n(SDH)、GigE、10GigE、DS1～DS4、E1～E4、J3、J4、VT以及光波長、波帶等類型。

G-PID：通用凈荷標識，表示LSP運載的凈荷類型，使用標準的以太網(wǎng)凈荷類型，由入節(jié)點設置，供出節(jié)點使用，中間節(jié)點僅進行透明傳送。

圖3 標簽請求(通用標簽請求)TLV結(jié)構(gòu)

為了支持光網(wǎng)絡的傳輸環(huán)境，MPLmS標簽應該支持對光纖、波帶、波長甚至時隙的標識。不同的應用環(huán)境下標簽格式不同，以CR-LDP為例的TLV格式圖4所示。

圖4 以CR-LDP為例的TLV格式

鏈路標識符標識收到標簽請求的鏈路，僅在鄰接的節(jié)點間具有本地效力。標簽的長度和格式根據(jù)不同的應用環(huán)境而不同。比如在波長標簽交換應用中，端口/波長標簽為32比特，表示使用的光纖或端口或波長，與傳統(tǒng)標簽不同的是沒有實驗比特、標簽棧底標簽和TTL等域，但它與傳統(tǒng)標簽一樣，僅在鄰接節(jié)點間具有本地效力。標簽值可以通過人工指配或由協(xié)議動態(tài)決定。MPLmS概念的提出是MPLS技術(shù)發(fā)展的重要里程碑。通過光波分復用以及波長交換技術(shù)不僅提高了光傳輸網(wǎng)的容量，而且可以很好地利用標簽交換及其相關協(xié)議的應用經(jīng)驗，以MPLS技術(shù)提高光網(wǎng)絡的靈活性、生存能力并實現(xiàn)流量工程。

3.2 基于全光標簽分組交換(OLPS)的光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

所謂全光標簽分組交換技術(shù)就是在光分組信息上利用光技術(shù)附加可有效改變光分組交換性能的光標簽技術(shù)。目前關于光標簽頭和光分組的復用技術(shù)主要是利用副載波復用SCM技術(shù)實現(xiàn)。如圖5所示它將副載波復用光頭粘在每個分組上，即標簽頭采用與分組凈荷傳輸所用的波長相同的波長的帶內(nèi)方式，但是為了有效利用帶寬，使用帶外調(diào)制來轉(zhuǎn)發(fā)分組數(shù)據(jù)。這種方法中數(shù)據(jù)頭和凈荷信息被復用在同一個波長上，但數(shù)據(jù)是調(diào)制在基帶上，而包頭信息承載于一個合適的副載波上。這樣克服了傳統(tǒng)分組交換需要承受的光緩存(消除了遲延線的使用)和比特同步的限制。

圖5 光標簽的隨路和共路復用方式-副載波復用SCM

OLPS光標簽分組交換技術(shù)將目前普遍接納的IP尋址、標簽交換與光波長交換技術(shù)有機結(jié)合起來。采用標簽交換技術(shù)，可發(fā)揮其支持組播(Multicast)、合并(Merge)和約束選路(constraint-based routing)等特點。通過優(yōu)化設計分組交換字節(jié)結(jié)構(gòu)避免了同期到達的去往同一目的地的數(shù)據(jù)包對資源的競爭問題，改善了端對端的時延特性，簡化了路由器入口處處理包頭信息和轉(zhuǎn)發(fā)等價類(FEC)分配的過程，改善了選路的性能和成本，從而實現(xiàn)了快速有效地分組轉(zhuǎn)發(fā)。

OLPS網(wǎng)由光標簽邊緣路由交換機OLER和光標簽核心路由交換機OLSR組成。在MPLS原理中我們提到，的三層地址(IP)地址被映射成第二層地址(即就是標簽，當在OLPS網(wǎng)絡中時時光虛道路標識OVPI)。這種對等的多層映射(MLM)方法將第三層的路由和第二層的交換有機的結(jié)合在一起。路由信息被第三層IP選路協(xié)議分發(fā)到相鄰路由交換機，以便使分組轉(zhuǎn)發(fā)只按照第二層信息來執(zhí)行。按照激發(fā)本地映射的方式的不同，可將MLM分為流驅(qū)動和控制驅(qū)動兩種：1)流驅(qū)動MLM遵循“次選路，全部交換”的方針。只分析數(shù)據(jù)流中開始的一些數(shù)據(jù)包，將持續(xù)期長的數(shù)據(jù)流映射到本地直通連接上，而將持續(xù)期短的數(shù)據(jù)流一個包一個包地進行逐包處理?；谶@種方法的著名的方案就是Toshiba的“元交換路由”方案和由Ipsilon開發(fā)的“P Switch”方案;2)控制驅(qū)動MLM是由路由更新激發(fā)地址映射?？刂乞?qū)動意味著每一次映射要么是諸如IP包的路由信息報文驅(qū)動的，要么就是由路由器或IP RSVP包控制報文來驅(qū)動的。相關的一些公司如Cisco(Tag Switching)、Asend(IP Navigator)和IBM(ARIS)均開發(fā)了此類技術(shù)以滿足骨干網(wǎng)絡的要求。在網(wǎng)絡設計中必須遵循現(xiàn)在已經(jīng)被工人是未來發(fā)展方向的一種優(yōu)選網(wǎng)絡設計原則，即“高網(wǎng)絡邊緣的智能化，以換取骨干網(wǎng)絡性能的提高”的設計原則。