淺談MPLS技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)IP over WDM

摘要：人類(lèi)進(jìn)行信息時(shí)代以來(lái)，各種信息傳輸技術(shù)正在互相滲透甚至融合，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的日新月異，使信息的獲取、傳送、存儲(chǔ)、處理不再有孤島現(xiàn)象。在這個(gè)進(jìn)程當(dāng)中，MPLS技術(shù)越來(lái)越多地出現(xiàn)在人們的視線中，它將為實(shí)現(xiàn)IP over WDM帶來(lái)福音，也將成為未來(lái)最具競(jìng)爭(zhēng)潛力的網(wǎng)絡(luò)信息交換技術(shù)之一。

關(guān)鍵詞：MPLS；實(shí)現(xiàn)，IP over WDM

現(xiàn)如今，互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)家喻戶(hù)曉的名詞，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為現(xiàn)代人不可或缺的一部分。怎樣讓寬帶互聯(lián)網(wǎng)成為人類(lèi)更便捷的工具，尤其是如何將各種信息傳輸技術(shù)更好地融合，是當(dāng)代科技工作者的共同追求。

一、IP over WDM技術(shù)

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，互聯(lián)網(wǎng)的用戶(hù)數(shù)呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng)規(guī)律，互聯(lián)網(wǎng)上多媒體應(yīng)用日益增多，在不久的將來(lái)，IP協(xié)議最終將在互聯(lián)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)和公用電話(huà)網(wǎng)中成為業(yè)務(wù)的主導(dǎo)模式。

波分復(fù)用(WDM)技術(shù)提供了巨大的帶寬，已經(jīng)無(wú)可爭(zhēng)議地成為骨干網(wǎng)絡(luò)中最為主要的傳輸技術(shù)，因此，如何在WDM之上高效地承載IP業(yè)務(wù)就成為最熱門(mén)的重點(diǎn)研究課題，國(guó)際上很多標(biāo)準(zhǔn)化組織和論壇都在致力于此項(xiàng)技術(shù)的研究。對(duì)如何將IP適配到光層現(xiàn)在有很多不同的觀點(diǎn)，但是大家都一致認(rèn)為，簡(jiǎn)化IP層到w DM層的適配過(guò)程是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

WDM網(wǎng)絡(luò)雖然具有巨大的帶寬，但目前網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率不是很高。如何充分利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，根據(jù)業(yè)務(wù)需求動(dòng)態(tài)地提供網(wǎng)絡(luò)資源，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本，也是目前光傳送網(wǎng)的研究重點(diǎn)。

二、IP over WDM如何通過(guò)MPLS實(shí)現(xiàn)

近期發(fā)展起來(lái)的多協(xié)議標(biāo)簽交換MPLs技術(shù)增強(qiáng)了IP層的功能，可有效解決傳統(tǒng)Internet網(wǎng)絡(luò)所面臨的問(wèn)題并有效提高其業(yè)務(wù)質(zhì)量保證、網(wǎng)絡(luò)靈活性、傳輸速率和節(jié)點(diǎn)吞吐量。同時(shí)數(shù)字包封技術(shù)的使用又使得wDM層具有了聯(lián)網(wǎng)功能，能夠在光層提供性能監(jiān)測(cè)、前向糾錯(cuò)和基于波長(zhǎng)信道的環(huán)路保護(hù)技術(shù)。

MPLS是在光層使用的一種交換協(xié)議技術(shù)。由光信道層網(wǎng)絡(luò)提供接人點(diǎn)之間端到端的光信道蹤跡聯(lián)網(wǎng)。建立光信道蹤跡的問(wèn)題也就是路出和波長(zhǎng)分配問(wèn)題RwA(Routing andWavelength Assignment problem)。目前較成熟的技術(shù)有最短路徑法、最少負(fù)荷法和交替固定選路法等。一旦選定了路由就決定了所用的波長(zhǎng)。分立波長(zhǎng)或光信道就類(lèi)似于標(biāo)簽。一旦IP選路工程和波長(zhǎng)交換光網(wǎng)絡(luò)的智能節(jié)點(diǎn)集成起來(lái)時(shí)，則形成了一個(gè)有效的IPW尋址設(shè)備，也可稱(chēng)其為波長(zhǎng)標(biāo)簽交換節(jié)點(diǎn)(WLS)或波長(zhǎng)／標(biāo)簽交換路由器(LSR)。它將光交叉互聯(lián)設(shè)備視為標(biāo)記交換路由器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制和管理?；贛PLS的光波長(zhǎng)標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)中的光路由器有兩種：邊界路由器和核心路由器。邊界路由器用于與速率較低網(wǎng)絡(luò)接入，同時(shí)電子處理功能模塊完成MPLS中較復(fù)雜的標(biāo)記處理功能，而核心路由器利用光互聯(lián)和波長(zhǎng)變換技術(shù)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)標(biāo)記交換、和上下路等比較簡(jiǎn)單的光信號(hào)處理功能。它可以更靈活地管理和分配網(wǎng)絡(luò)資源，并能較有效地實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)管理及網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)、恢復(fù)。該網(wǎng)絡(luò)的操作過(guò)程是先使用諸如擴(kuò)展成具有MPLS功能的IGP(Interior Gateway Protoc01)、IS-IS、OSPF等協(xié)議來(lái)分發(fā)相應(yīng)的光傳輸網(wǎng)的狀態(tài)信息(包括拓?fù)錉顟B(tài)信息)以實(shí)現(xiàn)MPLs流量工程。隨后由強(qiáng)制選路(constraint-based routing)系統(tǒng)利用這些信息來(lái)計(jì)算出通過(guò)光傳輸網(wǎng)的點(diǎn)到點(diǎn)光信道路徑。

數(shù)字包封器在許多方面與專(zhuān)用于SONET／SDH網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)，尋徑和處理路徑故障等技術(shù)驚人地相似。隨著MPLS標(biāo)準(zhǔn)的制定，以MPLS為基礎(chǔ)的自愈恢復(fù)、Qos選路、流量工程和網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)將快速發(fā)展。這將使未來(lái)的寬帶I P網(wǎng)具有更優(yōu)越的性能。未來(lái)IP網(wǎng)絡(luò)既有SDH的復(fù)用／解復(fù)用和快速自愈恢復(fù)能力，又有ATM的有Q0s保證的選路交換能力，同時(shí)還具有MPLS的標(biāo)簽交換和流量工程能力，從而形成了L1／L2／L3路由交換一體化的先進(jìn)的高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?；谶@種技術(shù)，簡(jiǎn)化了新型聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和標(biāo)簽交換路由器的功能集成，在引入了標(biāo)記交換概念后，再附以傳統(tǒng)路由器的許多優(yōu)化手段，千兆級(jí)甚至太比特的標(biāo)記交換路由器或路由交換機(jī)(LSR)就完全可以實(shí)現(xiàn)了。

這種IP網(wǎng)在OXC／OADM技術(shù)中綜合了目前先進(jìn)的MPLS流量工程控制層技術(shù)，由具有可控交換機(jī)構(gòu)的可重構(gòu)、可編程的OXCS和OADMS(或WADM)，以及相應(yīng)的智能控制模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)光層交換和路由，選樣降低了網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜度，而且IP路由器可從光傳輸網(wǎng)動(dòng)態(tài)地獲得所需的帶寬，使按需的帶寬分配成為可能。因此特別適合于由可重構(gòu)的0ADM和OXC組成的以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為核心的光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。主要優(yōu)點(diǎn)有：

1為在光網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行帶寬管理和實(shí)時(shí)維護(hù)光信道提供了一種全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。并為光互聯(lián)網(wǎng)的建立提供了一種新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型。

2它在使用目前最高級(jí)的MPLS控制層技術(shù)的同時(shí)也結(jié)合進(jìn)了已在實(shí)際中普遍使用的成熟的IP路由協(xié)議。能有效協(xié)調(diào)IP層和光網(wǎng)絡(luò)層功能，有助于光信道層的帶寬管理、動(dòng)態(tài)維護(hù)和在光域支持各種流量工程和提供多種多樣的保護(hù)恢復(fù)能力。

3它可使用以前為MPLs流量工程而開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)而無(wú)須重新為光傳輸網(wǎng)開(kāi)發(fā)新一代的控制協(xié)議，因此可迅速開(kāi)發(fā)出新型多功能光聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，簡(jiǎn)化了新型聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和標(biāo)簽交換路由器的集成和綜合過(guò)程。

4可在IP層和光網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)單一的網(wǎng)絡(luò)管理和操作控制模式，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)管理，為最終在IP路由器上提供wDM復(fù)用功能鋪平了道路。

由此原理構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)可通過(guò)不同的IP用戶(hù)接入網(wǎng)絡(luò)(例如純ATM、FR、xDSL、純IP)有效地支持各種各樣的IP業(yè)務(wù)，例如IP qoS(Int-serv and Diff-serv)和IP虛擬專(zhuān)網(wǎng)業(yè)務(wù)。

MPLS在IP over WDM結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用包括兩種情況，第一種是MPLs與IP層結(jié)合，實(shí)現(xiàn)IP分組的快速轉(zhuǎn)發(fā)和IP層上的流量管理，其中MPLs并不涉及wDM光層，第二種是MPLs與W DM光網(wǎng)絡(luò)層的結(jié)合，是將MPLS中流量工程的控制平面的思想應(yīng)用于wDM光網(wǎng)絡(luò)中，用來(lái)指配端到端的光通道，其中不同的標(biāo)記對(duì)應(yīng)于不同的波長(zhǎng)，這種應(yīng)用被稱(chēng)為多協(xié)議波長(zhǎng)交換(MPLS或MPLambdaS)。MPLS對(duì)L3層數(shù)據(jù)流進(jìn)行L2層快速轉(zhuǎn)發(fā)，而MPLS是對(duì)L3層數(shù)據(jù)流在L1層上實(shí)現(xiàn)直接轉(zhuǎn)發(fā)。

值得注意的一點(diǎn)是目前的波長(zhǎng)交換還是賣(mài)方市場(chǎng)，這就妨礙了不同系統(tǒng)間的互操作性。未來(lái)的若干年基于IP over WDM的不同網(wǎng)絡(luò)解決方案將呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)，而WDM技術(shù)將作為真正太比特光網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的基石，通過(guò)充分挖掘光纖的帶寬潛力提供了邁向太比特光網(wǎng)絡(luò)的陽(yáng)光大道?？梢韵嘈?，IP over WDM系統(tǒng)一太比特光互聯(lián)網(wǎng)真正大規(guī)模進(jìn)入商用化應(yīng)用已非遙遠(yuǎn)之事。

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