《光纖通信網(wǎng)》課件第10章

第10章光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)1.1光纖通信的發(fā)展和應(yīng)用1.2光纖通信網(wǎng)絡(luò)

10.1概述

由于新技術(shù)革命的推動(dòng)，經(jīng)濟(jì)全球化和社會(huì)信息化趨勢(shì)日益明顯。在全球信息化浪潮的沖擊下，人類對(duì)通信的容量、通信業(yè)務(wù)的種類和通信質(zhì)量的要求不斷增長(zhǎng)。人類社會(huì)正在進(jìn)入一個(gè)前所未有的信息爆炸時(shí)代，其中最具影響的三大事件是：

（1）伴隨著個(gè)人電腦普及而來(lái)的Internet的飛速發(fā)展；

（2）由數(shù)字移動(dòng)通信業(yè)務(wù)向個(gè)人通信發(fā)展而引發(fā)的常規(guī)通信的革命；

（3）新的具有增值能力的多媒體通信業(yè)務(wù)的出現(xiàn)。10.1.1

Internet的高速增長(zhǎng)

100年來(lái)，電信網(wǎng)的主要業(yè)務(wù)一直是電話業(yè)務(wù)。傳統(tǒng)的電話網(wǎng)設(shè)計(jì)都是以信道對(duì)稱且流量恒定的話音業(yè)務(wù)為主要服務(wù)對(duì)象，這時(shí)的成本和利潤(rùn)處于嚴(yán)格的管制之下，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)呈資本密集型而且網(wǎng)絡(luò)容量與話務(wù)容量高度一致（話路本位）。這種以話音業(yè)務(wù)為主的網(wǎng)絡(luò)隨著時(shí)間的推移，業(yè)務(wù)量和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模均呈穩(wěn)定低速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。然而，近年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用和普及，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)正呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，遠(yuǎn)高于電話業(yè)務(wù)。特別是IP業(yè)務(wù)的爆炸式增長(zhǎng)，其規(guī)模和業(yè)務(wù)量已達(dá)到了每6～9個(gè)月翻一番的水平，比著名的CPU性能進(jìn)展的摩爾定律（約18個(gè)月翻一番）還要快2~3倍。再有，在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)組成中占主導(dǎo)地位的IP業(yè)務(wù)量的分布模式將使未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量分布大幅度向核心網(wǎng)轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步加劇了骨干網(wǎng)容量需求的壓力。而且隨著IP電話、通過(guò)電纜調(diào)制解調(diào)器或ADSL將高速數(shù)據(jù)連接到家、光纖到路邊和在Internet上開發(fā)的更高級(jí)應(yīng)用，更促進(jìn)了光互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷發(fā)展。

個(gè)人計(jì)算機(jī)和國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的普及以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與電子郵件通信的飛速發(fā)展使得人類社會(huì)對(duì)通信及信息的需求呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將成為未來(lái)的通信主導(dǎo)業(yè)務(wù)及運(yùn)營(yíng)商的主要收入來(lái)源，網(wǎng)絡(luò)中電話將由主業(yè)最終變成副業(yè)，網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)構(gòu)成將發(fā)生根本性變化，這種變化也給今天的通信網(wǎng)絡(luò)提出了革命性要求和設(shè)想。因此，現(xiàn)今困擾電信運(yùn)營(yíng)商的主要問(wèn)題是，如何應(yīng)對(duì)這種因Internet寬帶接入需求所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量飛速發(fā)展以及對(duì)手之間的競(jìng)爭(zhēng)。因此，需要成倍地提升通信容量，降低運(yùn)營(yíng)成本，迅速提供各種全新增值業(yè)務(wù)服務(wù)。另外，IP業(yè)務(wù)量的高度不確定性使不同路由的負(fù)荷會(huì)隨時(shí)發(fā)生變化，造成網(wǎng)絡(luò)資源利用的高度不平衡，所以要求網(wǎng)絡(luò)，尤其是骨干網(wǎng)應(yīng)該從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞骄W(wǎng)絡(luò)設(shè)備等諸多方面充分考慮數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的特性，更加有效快速地傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。應(yīng)該說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)是從電路網(wǎng)到分組網(wǎng)的過(guò)渡。IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主導(dǎo)，必然要求光網(wǎng)絡(luò)以IP業(yè)務(wù)為主進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而產(chǎn)生了光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。10.1.2新型增值服務(wù)的涌現(xiàn)

自從1970年康寧公司制成了第一根低損耗的光纖，對(duì)全光信息高速公路的想象就激發(fā)了研究者、業(yè)務(wù)提供商和公眾的巨大興趣。盡管在世界范圍內(nèi)已經(jīng)鋪設(shè)了數(shù)量巨大的光纜，但在過(guò)去的幾十年中，我們并沒有充分利用這些資源本身所具有的容量潛能。

總的光纖容量和所承載的信息量之間的巨大差異可以說(shuō)明：電話業(yè)務(wù)對(duì)光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展不具有需求上的源動(dòng)力；另一方面，由于新技術(shù)革命的推動(dòng)，不斷涌現(xiàn)的新的通信應(yīng)用及新業(yè)務(wù)（包括互聯(lián)網(wǎng)瀏覽、視頻點(diǎn)播、視頻電話和視頻遠(yuǎn)程會(huì)議、圖文、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、電視購(gòu)物、高清晰度電視（HDTV）、交互式有線電視等），都需要很高的帶寬，而這時(shí)也只有光纖才可以滿足這種容量要求。通信是人類進(jìn)行信息交流的基本形式，而且人類對(duì)這種信息交流的需求是永無(wú)止境的。人們?cè)O(shè)想在不久的未來(lái)可擁有一個(gè)更為理想的通信環(huán)境，即在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，可以使用非常便宜且安全的通信方式進(jìn)行相互聯(lián)系與交流。

在這種情況下，為了提高通信系統(tǒng)的性價(jià)比和經(jīng)濟(jì)有效性，滿足不斷增長(zhǎng)的電信和Internet業(yè)務(wù)的需求，如何提高通信系統(tǒng)的帶寬（系統(tǒng)的通信容量）就成為了焦點(diǎn)。當(dāng)面向這些新業(yè)務(wù)并需要提供高質(zhì)量的業(yè)務(wù)服務(wù)時(shí)，只有多波長(zhǎng)光纖網(wǎng)絡(luò)這種通信基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)才能夠在全世界范圍支持這些新應(yīng)用，從而滿足當(dāng)前和未來(lái)通信業(yè)務(wù)量迅速增長(zhǎng)的需求。因此，現(xiàn)今電信工業(yè)正在經(jīng)歷著一場(chǎng)前所未有的巨大變革，這種變革主要表現(xiàn)為由互聯(lián)網(wǎng)和其他數(shù)字網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)而推動(dòng)的從以話音業(yè)務(wù)為中心向以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為中心的轉(zhuǎn)變。在過(guò)去的電信網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和商品化的主要出發(fā)點(diǎn)是針對(duì)話音業(yè)務(wù)，但是隨著以話音業(yè)務(wù)為中心向以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為中心的不斷演進(jìn)，就需要從網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)控制以及網(wǎng)絡(luò)管理的基本原理上對(duì)傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面徹底的調(diào)整和修改，從而形成新一代網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。10.1.3高速寬帶組網(wǎng)技術(shù)的需要

在短短的五六年間，Internet的用戶數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)，基于Internet的業(yè)務(wù)和基于IP的網(wǎng)絡(luò)增長(zhǎng)勢(shì)如破竹，使得數(shù)據(jù)通信和多媒體通信成為通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展重點(diǎn)，并將成為網(wǎng)絡(luò)中的主導(dǎo)業(yè)務(wù)和電信業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商的主要收入來(lái)源。

針對(duì)這種情況ITU－T迅速作出了反應(yīng)，為在不具有QoS保證的數(shù)據(jù)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)話音和視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，而制定出了相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。同時(shí)，為了克服傳統(tǒng)Internet網(wǎng)絡(luò)固有的一些缺點(diǎn)，IETF等組織也制定了相關(guān)的新型協(xié)議，如多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS）技術(shù)。所有這些又使人們對(duì)電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的熱情重新高漲起來(lái)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，互聯(lián)網(wǎng)用戶發(fā)展到5000萬(wàn)僅用了4年，而收音機(jī)和電視機(jī)各用了38年和13年。這一全球性的變化使過(guò)去網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量中80％是本地、20％是廣域的情況發(fā)生了相反的變化，這一比例將逐漸變成20%和80%，這意味著對(duì)骨干網(wǎng)的壓力將越來(lái)越大。這種應(yīng)用還使IP業(yè)務(wù)具有自相似性和收發(fā)數(shù)據(jù)的不對(duì)稱性。早期的網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)窄帶的電信線路連接眾多的低速局域網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)速率低，主要通過(guò)E1/F1、幀中繼、DDN等連接，且業(yè)務(wù)種類單一，僅能實(shí)現(xiàn)文件傳輸、電子郵件、終端仿真等業(yè)務(wù)。后來(lái)出現(xiàn)的E3/F3、100Mb/s快速以太網(wǎng)等技術(shù)可實(shí)現(xiàn)圖像信息的傳輸，但用于多媒體通信卻顯得帶寬不足?；谡瓗У碾娦啪W(wǎng)絡(luò)來(lái)傳送IP寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已經(jīng)越來(lái)越成為制約Internet發(fā)展的瓶頸，發(fā)展基于IP的寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)勢(shì)在必行。隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的速度從10Mb/s到100Mb/s發(fā)展到目前的1Gb/s甚至10Gb/s以上，以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的不斷推陳出新，特別是WWW（全球信息網(wǎng)）的出現(xiàn)，使得Internet技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，并圍繞著Internet已形成了一個(gè)新的信息產(chǎn)業(yè)。電話、傳真、電視會(huì)議、遠(yuǎn)程教育、呼叫中心、電子商務(wù)等越來(lái)越多的業(yè)務(wù)都可在IP網(wǎng)上傳送，于是有人提出了“EverythingoverIP”的口號(hào)，人類已開始了前所未有的數(shù)字化生活。

IP網(wǎng)傳統(tǒng)上是由路由器加專線組成的，用專線將地域上分離的路由器連接起來(lái)就構(gòu)成了IP網(wǎng)。這種組成模式不能滿足高速發(fā)展的IP業(yè)務(wù)要求。另外，IP網(wǎng)上業(yè)務(wù)的多樣化，對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)也提出了一系列新的技術(shù)要求，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化和演進(jìn)。

與此同時(shí)，IP業(yè)務(wù)還可能使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)從網(wǎng)狀變成集散型，這一切都將對(duì)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計(jì)產(chǎn)生很大影響。目前，IP網(wǎng)絡(luò)的傳送帶寬、速率、容量及支持業(yè)務(wù)的單一性，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的迫切需求。美國(guó)、日本、歐洲等國(guó)家都正在抓緊建設(shè)高速、大容量、寬帶的第二代IP網(wǎng)，以傳送具有多種等級(jí)QoS的實(shí)時(shí)IP電話、IP傳真和IP多媒體綜合數(shù)據(jù)。寬帶IP網(wǎng)絡(luò)將成為各國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施和全球信息高速公路的重要組成部分。10.1.4光互聯(lián)網(wǎng)觀念的產(chǎn)生

IP網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)量的爆炸式增長(zhǎng)已成為世界矚目的焦點(diǎn)和推動(dòng)全球信息業(yè)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α榱诉m應(yīng)以IP業(yè)務(wù)為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，世界各國(guó)的電信公司、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商都在開發(fā)新一代網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，研究與建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的下一代公用網(wǎng)，并探索新的運(yùn)營(yíng)策略。

為了成功地實(shí)現(xiàn)從以話音業(yè)務(wù)為中心向以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為中心轉(zhuǎn)變的電信革命，尚有許多技術(shù)和政策方面的問(wèn)題亟待解決，如網(wǎng)絡(luò)安全、流量工程、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及運(yùn)營(yíng)商之間的合作等問(wèn)題，如何對(duì)ATM和IP進(jìn)行優(yōu)化組合，如何將SDH與DWDM有效合并，從而推出一個(gè)改進(jìn)的集成化通信協(xié)議系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以達(dá)到簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)層次、提高網(wǎng)絡(luò)效率的目的等問(wèn)題。隨著密集波分復(fù)用設(shè)備、光互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和吉比特、太比特光交換/光路由器的相繼問(wèn)世，IPoverWDM光互聯(lián)網(wǎng)的觀念應(yīng)運(yùn)而生。光互聯(lián)網(wǎng)，即“Internet協(xié)議（IP）overWDM”，是利用WDM的大容量、易操作和靈活聯(lián)網(wǎng)等特性在光網(wǎng)絡(luò)層上傳輸IP數(shù)據(jù)包的一種組網(wǎng)技術(shù)的總稱。它的目的是想用新型的高速路由器/交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)核心建成一個(gè)能夠體現(xiàn)先進(jìn)性、開放性、創(chuàng)新性和可持續(xù)發(fā)展性的寬帶綜合信息網(wǎng)絡(luò)。光互聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)是：

(1)可支持現(xiàn)有和未來(lái)的所有業(yè)務(wù)；

(2)具有巨大的可持續(xù)擴(kuò)容的鏈路容量，物理層是以WDM為基礎(chǔ)，以O(shè)ADM和OXC為節(jié)點(diǎn)，以高速路由器為核心交換設(shè)備的光傳送網(wǎng)；

(3)采用TCP/IP為主導(dǎo)的上層通信協(xié)議，但不完全排除其他通信協(xié)議；

(4)具有很高的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)生存性。

IPoverWDM光互聯(lián)網(wǎng)就是直接在DWDM物理層上傳輸IP數(shù)據(jù)包的技術(shù)，它是一種對(duì)由IP數(shù)據(jù)包集成的業(yè)務(wù)流既具有交換功能又具有傳輸功能的大容量的交換/傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是將基于密集波分復(fù)用技術(shù)的光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和基于TCP/IP的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化組合而形成的新型寬帶高速IP網(wǎng)絡(luò)。它直接將高速路由器的輸出與光纖的波分復(fù)用分立波長(zhǎng)相連，充分利用了DWDM技術(shù)所帶來(lái)的巨大的傳送帶寬和高速路由交換機(jī)的強(qiáng)大交換能力，構(gòu)成了一種簡(jiǎn)單而高效的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。高性能的網(wǎng)絡(luò)路由器/交換機(jī)替代了傳統(tǒng)的提供控制波長(zhǎng)接入、交換、選路和保護(hù)倒換等功能的ATM和SDH交換和復(fù)用設(shè)備。它的上層是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，底層是采用WDM技術(shù)的物理傳送網(wǎng)絡(luò)。采用基于IPoverDWDM技術(shù)的光互聯(lián)網(wǎng)，可減少網(wǎng)絡(luò)各層之間的中間冗余部分，減少SDH、ATM、IP等各層之間的功能重疊，減少設(shè)備操作、維護(hù)和管理費(fèi)用，其傳輸效率很高，用它作寬帶IP骨干網(wǎng)可以降低成本95％以上。使用光互聯(lián)網(wǎng)不但拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有更大的靈活性，而且隨著光交換和全光路由技術(shù)的成熟，具有最終邁入全光網(wǎng)的巨大潛力。可以設(shè)想，未來(lái)的Internet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一定是由各自具有專用波長(zhǎng)的各種傳輸協(xié)議通過(guò)無(wú)縫連接而構(gòu)成的。光互聯(lián)網(wǎng)消除了面向數(shù)據(jù)服務(wù)的TDM分級(jí)結(jié)構(gòu)需要，取而代之以波分復(fù)用的分立波長(zhǎng)，從而給流量工程、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)靈活性等各方面都帶來(lái)了巨大好處。由于在交換選路和光子層之間不再要求執(zhí)行TDM多路復(fù)用功能的SONET/SDH設(shè)備而大大降低了設(shè)備成本，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且使得網(wǎng)絡(luò)不再受TDM及其基于DS0的分級(jí)結(jié)構(gòu)的速度和容量限制，因此，我們完全可以說(shuō)，IPoverDWDM光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)能滿足以IP業(yè)務(wù)為主對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展需求，是實(shí)現(xiàn)未來(lái)高速寬帶IP網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)。 10.2光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

10.2.1光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)

在光網(wǎng)絡(luò)中，原來(lái)用來(lái)傳送IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的方式已經(jīng)發(fā)生了很大的變化。比如在傳送IP業(yè)務(wù)的時(shí)候，丟掉了原來(lái)位于中間層的ATM和SONET/SDH，這樣就極大地提高了傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的效率，同時(shí)也使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、更流暢。

對(duì)于在光網(wǎng)絡(luò)中封裝IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通常有以下幾種方式：PacketoverSDH（POS）、動(dòng)態(tài)分組傳送（DPT）等。POS技術(shù)實(shí)際上就是使用SONET/SDH設(shè)備來(lái)傳送IP業(yè)務(wù)。它利用SDH標(biāo)準(zhǔn)的幀結(jié)構(gòu)同時(shí)利用點(diǎn)到點(diǎn)傳送的封裝技術(shù)把IP業(yè)務(wù)進(jìn)行封裝，然后在光纖上進(jìn)行傳送。與POS相反，彈性分組環(huán)技術(shù)（如DPT）使用的是專門為環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)定義的封裝方法。

1.PacketoverSDH（POS）

POS技術(shù)可以把IP層直接疊加在SONET/SDH層之上，同時(shí)還具有一定的QoS保證。它消除了傳統(tǒng)方法中利用IPoverATMoverSDH/SONET技術(shù)傳送所帶來(lái)的開銷太大的帶寬浪費(fèi)問(wèn)題。

由于IP是無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，而SONET/SDH是一種物理層協(xié)議，這樣根據(jù)七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的要求在第三層和第一層之間的空隙就必須被一種封裝/組幀技術(shù)來(lái)填充，位于兩者中間的第二層就利用點(diǎn)到點(diǎn)的PPP協(xié)議技術(shù)來(lái)完成?？蓪PP把IP數(shù)據(jù)包封裝成一定的數(shù)據(jù)流，然后映射到SONET/SDH幀結(jié)構(gòu)中的凈荷區(qū)，利用SONET/SDH技術(shù)來(lái)傳送。然而采用POS技術(shù)需要一種所謂的全雙工點(diǎn)到點(diǎn)傳輸鏈路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

PPP由兩個(gè)協(xié)議部分組成：一個(gè)是鏈路控制協(xié)議（LCP），該協(xié)議用來(lái)建立數(shù)據(jù)鏈路的連接并能夠保證該連接的可靠性；另外一個(gè)協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（NCP），該協(xié)議用來(lái)提供到第三層之間的接口。

2.動(dòng)態(tài)分組傳輸（DPT）

DPT技術(shù)引入了一個(gè)位于第二層稱為空間重用協(xié)議（SRP）的新的媒體接入控制協(xié)議（MAC）。利用SRP技術(shù)可以配置出可擴(kuò)展、生存性很高的光IP環(huán)網(wǎng)。

與POS的點(diǎn)到點(diǎn)技術(shù)不同的是，DPT的突破在于它允許在環(huán)網(wǎng)上傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因此DPT不僅對(duì)城域的環(huán)網(wǎng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的技術(shù)，而且對(duì)骨干網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)也帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。

由于SRP提供了標(biāo)準(zhǔn)的SONET/SDH接口，利用DPT接口可以很容易地把路由器連接在SONET/SDH設(shè)備、DWDM設(shè)備或者直接承載在暗光纖上。這樣，DPT可以配置在任意三種物理層上，從而使得其具有極大的靈活性。此外需要注意的是，SRP是完全獨(dú)立于下面的物理層的，它可以應(yīng)用在任何一種1層技術(shù)之上。

DPT環(huán)是兩纖雙向的光纖環(huán)網(wǎng)技術(shù)，兩根光纖都可以用來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)分組或者控制分組。對(duì)于控制分組也存在有幾種類型，如拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)分組、保護(hù)倒換分組和帶寬使用控制分組等。

與我們所熟悉的環(huán)網(wǎng)技術(shù)（如令牌環(huán)），或者光纖分布數(shù)據(jù)接口（采用令牌作為接入控制）不同，SRP采用的是一種目的地剝離機(jī)制，即業(yè)務(wù)到達(dá)目的地后就被剝離出來(lái)，這樣原來(lái)由該業(yè)務(wù)占用的信道就可以用來(lái)傳送其他的業(yè)務(wù)。這種機(jī)制稱之為“空間重用機(jī)制”，這樣就能夠極大地提高帶寬的利用率。10.2.2

IPoverATM

異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）具有低時(shí)延、高帶寬的特點(diǎn)。多媒體業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)更促進(jìn)了ATM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。但是ATM在向用戶桌面的推進(jìn)中，由于價(jià)格昂貴，難以得到普及推廣。而且，傳統(tǒng)Internet的廣泛應(yīng)用及其與ATM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之間的本質(zhì)差異在某種程度上阻礙了ATM的應(yīng)用，使得ATM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在短期內(nèi)難以充分發(fā)揮。但TCP/IP技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中也遇到了路由器瓶頸、服務(wù)質(zhì)量難以保證等問(wèn)題。如果把這兩項(xiàng)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，既可以使ATM網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)部門充分利用ATM網(wǎng)絡(luò)資源，發(fā)展ATM上的IP用戶業(yè)務(wù)，又可以解決Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中遇到的瓶頸問(wèn)題，推動(dòng)Internet業(yè)務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展，使這兩項(xiàng)技術(shù)的潛力充分發(fā)揮出來(lái)，獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)典的IPoverATMoverSONET/SDH方案可提供155Mb/s和622Mb/s速率的堅(jiān)固傳輸，由SONET層提供通路保護(hù)、性能管理能力及保護(hù)倒換功能，而ATM提供虛通路的靈活的帶寬分配功能。

這時(shí)，IP層提供了簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)封裝格式；ATM層重點(diǎn)提供端到端的QoS；SDH層重點(diǎn)提供強(qiáng)大的網(wǎng)管和保護(hù)倒換功能；光網(wǎng)絡(luò)層主要實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用并為上一層的呼叫選擇路由和分配波長(zhǎng)。但是由于IP層、ATM層、SDH層等各層自成一體，都分別有各自的復(fù)用、保護(hù)和管理功能，且實(shí)現(xiàn)方式又大有區(qū)別，所以實(shí)現(xiàn)起來(lái)不但有功能重疊的問(wèn)題，而且有功能兼容困難的問(wèn)題。從IP協(xié)議與ATM協(xié)議的具體結(jié)合方式來(lái)劃分，IP與ATM相結(jié)合的技術(shù)存在兩種模型：第一種模型稱為重疊模型，第二種模型稱為集成模型。

重疊模型是指IP協(xié)議在ATM上運(yùn)行，IP的路由功能仍由IP路由器來(lái)實(shí)現(xiàn)，ATM僅僅作為IP的低層傳輸鏈路。其采用標(biāo)準(zhǔn)的信令協(xié)議，而且IP和ATM各自獨(dú)立地定義自己的地址和路由協(xié)議，IP地址在邊緣設(shè)備中映射成ATM地址，然后將IP數(shù)據(jù)包傳送給另一端邊緣設(shè)備。其最大的特點(diǎn)是在ATM網(wǎng)中不論是用戶網(wǎng)絡(luò)信令還是網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)信令均統(tǒng)一不變，這樣對(duì)ATM來(lái)說(shuō)IP業(yè)務(wù)只是它所承載的業(yè)務(wù)之一，ATM的其他功能照樣存在并不會(huì)受到影響。因此，這就需要定義兩套地址結(jié)構(gòu)及路由協(xié)議，ATM端系統(tǒng)除需分配IP地址外，還需分配ATM地址，以及地址解析協(xié)議（ARP），實(shí)現(xiàn)MAC地址與ATM地址或IP地址與ATM地址的映射，同時(shí)也需要兩套維護(hù)和管理功能，這些情況將導(dǎo)致傳送IP數(shù)據(jù)包效率較低、計(jì)費(fèi)較難等問(wèn)題。

重疊模型的優(yōu)點(diǎn)是有利于向B－ISDN發(fā)展，信令標(biāo)準(zhǔn)完善成熟，采用ATM論壇或ITU－T的信令標(biāo)準(zhǔn)，與標(biāo)準(zhǔn)的ATM網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)兼容；缺點(diǎn)是造成地址和路由協(xié)議的重復(fù)，IP傳送效率相對(duì)較低。同時(shí)，重疊模型還需要兩套維護(hù)和管理功能，由于ATM協(xié)議的復(fù)雜性，使網(wǎng)絡(luò)配置和管理都有相當(dāng)?shù)碾y度。此外，ATM技術(shù)最為引人注目的特性是能夠保證QoS，但在重疊模型中，對(duì)QoS的保證是極為有限的。而且，重疊模型對(duì)組播業(yè)務(wù)的支持僅限于邏輯子網(wǎng)內(nèi)部，子網(wǎng)間的組播需通過(guò)傳統(tǒng)路由器，因而對(duì)廣播和多發(fā)業(yè)務(wù)效率較低。重疊模型基本上是IP協(xié)議在ATM環(huán)境下不得已的解決方案。由于地址和路由功能的重復(fù)，使傳送IP分組的效率較低。目前較理想的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是集成模型。集成模型的主要思想是將ATM看做IP的對(duì)等層，在建立連接上采用非標(biāo)準(zhǔn)的ATM信令，ATM端系統(tǒng)僅需要標(biāo)識(shí)IP地址。網(wǎng)絡(luò)不再需要ATM的地址解析協(xié)議，而是采用IP的選路并將IP層的路由功能與ATM層的交換功能結(jié)合起來(lái)，使ATM交換機(jī)變成了多協(xié)議的路由器，保留了IP選路的靈活性，同時(shí)使IP網(wǎng)絡(luò)獲得ATM的交換功能，提高了IP轉(zhuǎn)發(fā)效率，因此計(jì)費(fèi)容易，但增加了ATM交換機(jī)的復(fù)雜性。

使用ATM技術(shù)來(lái)承載IP是目前國(guó)外許多傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)商采用的方法，這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)有：利用ATM技術(shù)本身的QoS保證，可以提高IP業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，可以綜合利用ATM速度快、容量大和支持多業(yè)務(wù)能力的優(yōu)點(diǎn)。

IPoverATM方案的主要缺點(diǎn)是：ATM設(shè)備及其維護(hù)成本高，并且由于技術(shù)過(guò)于復(fù)雜而使端口速率難以擴(kuò)展到2.5Gb/s以上；在運(yùn)行中開銷較大，即存在較大的“信元稅”（CellTax）的問(wèn)題，最大高達(dá)36％，當(dāng)帶寬增加到2.5Gb/s時(shí)，這個(gè)問(wèn)題更加突出，造成很大的帶寬浪費(fèi)；ATM對(duì)交換時(shí)限比較敏感，這涉及到交換隊(duì)列和緩沖器的設(shè)計(jì)，緩沖器的容量要在丟包和時(shí)延之間取得平衡和折中。

IPoverATM主要適用于網(wǎng)絡(luò)邊緣多業(yè)務(wù)的匯集和一般IP骨干網(wǎng)，不太適合超大型IP骨干網(wǎng)的應(yīng)用。目前，ATM與IP結(jié)合的重點(diǎn)研究課題是多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS），MPLS可望把一些面向連接的組網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)帶到路由器的網(wǎng)絡(luò)上，諸如QoS、業(yè)務(wù)量工程設(shè)計(jì)、虛擬專網(wǎng)的管理、大型路由表的計(jì)算等問(wèn)題都可望得到解決。總的來(lái)看，IPoverATM適用于多業(yè)務(wù)電信環(huán)境以及服務(wù)質(zhì)量要求較高的IP業(yè)務(wù)。10.2.3

IPoverSDH

IPoverSDH技術(shù)是通過(guò)SDH提供的高速傳輸通道直接傳送IP分組，它定位于電信運(yùn)營(yíng)級(jí)的數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)，其網(wǎng)絡(luò)主要由大容量的高端路由器經(jīng)由高速光纖傳輸通道連接而成，它實(shí)際上是對(duì)傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)概念的延續(xù)，完全兼容傳統(tǒng)的IP協(xié)議體系，只是在物理通道上借助SDH提供的點(diǎn)到點(diǎn)物理連接，從而使速率提高到吉比特每秒量級(jí)。使用SDH技術(shù)有這樣的技術(shù)特點(diǎn)：采用同步復(fù)接技術(shù)，以便從高次群的數(shù)據(jù)流中靈活分離出低次群的數(shù)據(jù)流；幀結(jié)構(gòu)中有完善的運(yùn)行與維護(hù)開銷，便于網(wǎng)絡(luò)管理。這些特點(diǎn)可以使IP數(shù)據(jù)包通過(guò)多種高速率進(jìn)行傳送，使傳送時(shí)延小，同時(shí)也可以提供自動(dòng)保護(hù)切換特性實(shí)現(xiàn)路徑備份，提高傳輸系統(tǒng)的可靠性。另外，標(biāo)準(zhǔn)化的SDH使得不同公司的產(chǎn)品可以互操作。目前，SDH光系統(tǒng)是傳輸系統(tǒng)中的主要傳輸手段，它在本地及長(zhǎng)途傳輸系統(tǒng)中都已大量使用。即使是ATM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，目前仍然主要以SDH作為其傳輸網(wǎng)絡(luò)。IPoverSDH的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是：在環(huán)路上的路由交換機(jī)使用光纖環(huán)兩側(cè)雙向的通道來(lái)共享IP流量，可以使帶寬利用率加倍，從而大大降低成本。在光纜被割斷時(shí)，IP數(shù)據(jù)流可以選擇光纜環(huán)另一側(cè)尚存的光纖路徑或另選擇其他路由到達(dá)終點(diǎn)。由于Internet網(wǎng)的自相似性，一般情況下平均流量遠(yuǎn)低于滿負(fù)荷流量，所以全部數(shù)據(jù)流共享生存的光纖仍然可以工作，而且可以利用已有技術(shù)（如流量控制、緩沖存儲(chǔ)和再選路）來(lái)彌補(bǔ)光纜被切斷造成的損失。經(jīng)典的IPoverSDH是IP數(shù)據(jù)包通過(guò)采用點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議PPP來(lái)映射到SDH幀上，按各次群相應(yīng)的線速率進(jìn)行連續(xù)傳輸?shù)摹PoverSDH技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要高速路由器，采用的仍然是傳統(tǒng)路由器的逐包轉(zhuǎn)發(fā)方式。從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展來(lái)看，IPoverSDH目前適用于新興的、以IP業(yè)務(wù)為主的Internet網(wǎng)絡(luò)提供商在骨干網(wǎng)上疏導(dǎo)高速率數(shù)據(jù)流，為線速路由交換機(jī)直接通過(guò)SDH接口連接到寬帶網(wǎng)絡(luò)上主要提供骨干傳輸功能，在廣域骨干網(wǎng)上簡(jiǎn)單易行地提供大容量IP傳送業(yè)務(wù)。

IPoverSDH技術(shù)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)IPoverSDH技術(shù)將IP分組通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議直接映射到SDH幀，省掉了中間的ATM層，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，降低了網(wǎng)絡(luò)的成本和復(fù)雜性；

(2)保留了Internet的無(wú)連接特征，易于兼容不同技術(shù)體系和實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間互聯(lián)，更適合于組建專門承載IP業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)；

(3)帶寬利用率比ATM方案提高了25％~30％，技術(shù)較為成熟；

(4)實(shí)施IP多播（IPMulticast）建立廣播樹的效率也比ATM方案高；

(5)在環(huán)路上的路由交換機(jī)可以使用光纖環(huán)雙側(cè)的通道來(lái)共享IP流量，可以使帶寬利用率加倍，從而大大降低成本。

IPDirectlyoverSDH方案在提供更大的帶寬利用率的時(shí)候，卻失去了靈活管理虛鏈路帶寬的能力，特別是其一對(duì)路由器之間的業(yè)務(wù)即使僅僅需要少量可用帶寬時(shí)仍使用了全部的SDH鏈路帶寬。因此基于TDM的SDH網(wǎng)絡(luò)對(duì)提供基于分組的IP業(yè)務(wù)存在局限性。IPoverSDH目前仍然存在許多問(wèn)題，其主要缺點(diǎn)有：

(1)目前只有業(yè)務(wù)分級(jí)(CoS)，而不像IPoverATM技術(shù)那樣提供業(yè)務(wù)QoS，擁塞控制能力差，因此尚不適用于多媒體業(yè)務(wù)平臺(tái)；

(2)SDH的提出主要是為了傳輸多路數(shù)字電話，如果硬要將占通信主要成分的IP分組數(shù)據(jù)放到為電話設(shè)計(jì)的幀中去，映射問(wèn)題又有一定的復(fù)雜性，這樣并不是太合理，導(dǎo)致設(shè)備復(fù)雜度和成本增加以及管理的困難；

(3)帶寬不匹配，由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捠强勺兊?，這必將導(dǎo)致帶寬浪費(fèi)，或帶寬擁塞，利用SDH協(xié)議進(jìn)行通信要求建立通信線路，并且必須給建立的電路分配帶寬，而SDH線路只能提供有限的一系列帶寬，并且大多數(shù)不適合數(shù)據(jù)傳輸帶寬的要求；

(4)技術(shù)比較復(fù)雜，IPoverSDH技術(shù)的協(xié)議層數(shù)目較多，導(dǎo)致在應(yīng)用、操作、差錯(cuò)檢測(cè)、解析、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)等方面的技術(shù)較為復(fù)雜，今后會(huì)在協(xié)議棧中繼續(xù)減少協(xié)議層的重疊數(shù)目，以使資金投入最小化，降低負(fù)載開銷，以提高可用帶寬。

IP與SDH的結(jié)合是將IP分組通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議直接映射到SDH幀，省掉了中間的ATM層，從而保留了因特網(wǎng)的無(wú)連接特征，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，提高了傳輸效率，降低了成本，易于兼容不同技術(shù)體系和實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間互聯(lián)，是一種現(xiàn)實(shí)而高效的IP傳送技術(shù)。但目前尚不適于多業(yè)務(wù)平臺(tái)，可擴(kuò)展性不理想，只有業(yè)務(wù)分級(jí)，無(wú)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)質(zhì)量，尚不支持虛擬專用網(wǎng)和電路仿真。實(shí)際上，PPP并不提供任何帶寬管理和QoS能力，而在IP層實(shí)現(xiàn)帶寬管理和QoS是非常復(fù)雜的。若IPoverSDH/SONET增加新功能，如QoS尋址和流量控制等，結(jié)果將會(huì)與IPoverATM一樣復(fù)雜。在IPoverSDH中，SDH是以鏈路方式來(lái)支持IP網(wǎng)的，沒有從本質(zhì)上提高IP網(wǎng)的性能。人們大多只注意到IPoverSDH/SONET封裝開銷低的優(yōu)點(diǎn)，而忽略了上述問(wèn)題。另外，IPoverSDH無(wú)流量控制，也會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率的下降，結(jié)果有可能造成在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中，其帶寬利用率可能還不如IPoverATM技術(shù)。10.2.4

IPoverWDM

目前IP業(yè)務(wù)持續(xù)的指數(shù)式增長(zhǎng)，對(duì)光通信的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，一方面IP巨大的業(yè)務(wù)量和不對(duì)稱性刺激了WDM技術(shù)的應(yīng)用和迅猛發(fā)展，光網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)更是為寬帶IP的傳送奠定了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另一方面，IP業(yè)務(wù)與電路交換的差異也對(duì)基于電路交換的同步光傳送網(wǎng)絡(luò)SDH提出了挑戰(zhàn)。而“光網(wǎng)絡(luò)”和IP的結(jié)合——光因特網(wǎng)，更是成了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。光纖傳輸、WDM技術(shù)以及以此為基礎(chǔ)的光網(wǎng)絡(luò)的巨大潛在能力，使得以DWDM為基礎(chǔ)的光網(wǎng)絡(luò)無(wú)疑成為傳送層的最佳基礎(chǔ)。鑒于IPoverATM和IPoverSDH的各種限制，同時(shí)由于新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的不斷完善和多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，使得直接在WDM光網(wǎng)絡(luò)上承載IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成為可能。圖10－1顯示了一種最簡(jiǎn)單直接的體系結(jié)構(gòu)，它省掉了中間的ATM層與SDH層，減少了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；減少了功能重疊，簡(jiǎn)化了設(shè)備，減輕了網(wǎng)管復(fù)雜性，特別是網(wǎng)絡(luò)配置的復(fù)雜性；額外的開銷最低，傳輸效率最高；通過(guò)業(yè)務(wù)量工程設(shè)計(jì)，可以與IP的不對(duì)稱業(yè)務(wù)量特性相匹配；還可利用光纖環(huán)路的保護(hù)光纖吸收突發(fā)業(yè)務(wù)，盡量避免緩存，減少時(shí)延。由于省掉了昂貴的ATM交換機(jī)和大量的普通SDH復(fù)用設(shè)備，簡(jiǎn)化了網(wǎng)管，又采用了波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其成本可望比傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)降低1～2個(gè)量級(jí)。圖10－1多層重疊網(wǎng)絡(luò)向光互聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)

IPoverWDM的最大優(yōu)勢(shì)在于其巨大的帶寬潛力，目前商用化的WDM系統(tǒng)的速率已達(dá)160Gb/s。顯然，只有這樣的高速率才有可能與未來(lái)巨大的IP業(yè)務(wù)量相匹配，其他任何技術(shù)都不可能與其相比。WDM的另一個(gè)重要特點(diǎn)是有上百個(gè)可用波道，各個(gè)波道信號(hào)間可以彼此隔離，因而可以很容易地兼容不同性質(zhì)和協(xié)議的業(yè)務(wù)，起到業(yè)務(wù)匯集作用。網(wǎng)絡(luò)管理者不再需要在同一電路上設(shè)法混合各種業(yè)務(wù)，從而有可能不再需要采用復(fù)雜的ATM來(lái)匯集各種業(yè)務(wù)，簡(jiǎn)化了體系結(jié)構(gòu)。至于人們所關(guān)心的服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題，IPoverWDM的解決思路是靠WDM的高帶寬和簡(jiǎn)單的優(yōu)先級(jí)方案。按排隊(duì)理論，只有網(wǎng)絡(luò)利用率超過(guò)75％時(shí)才需要QoS；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)利用率低于70％時(shí)，隊(duì)列很短或根本不存在排隊(duì)，常常只需簡(jiǎn)單的優(yōu)先級(jí)方案，即將高質(zhì)量實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)放在隊(duì)列前面就可保證QoS。對(duì)實(shí)際業(yè)務(wù)的預(yù)測(cè)表明，未來(lái)業(yè)務(wù)量中真正高質(zhì)量的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)是少數(shù)，90％的業(yè)務(wù)屬于盡力而為（Besteffort）業(yè)務(wù)，因而采用簡(jiǎn)單的優(yōu)先級(jí)方案和高帶寬WDM來(lái)處理QoS問(wèn)題是有一定道理的。雖然采用IPoverWDM光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有諸多優(yōu)點(diǎn)，而且是網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)必然發(fā)展方向，但是在目前的技術(shù)條件下，IPoverWDM系統(tǒng)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)本身還不是十分成熟，大規(guī)模采用IPoverWDM光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還需考慮很多問(wèn)題，如網(wǎng)絡(luò)安全、流量工程、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及運(yùn)營(yíng)商之間的合作等問(wèn)題。此外，還有如何對(duì)ATM和IP進(jìn)行優(yōu)化組合，如何將SONET/SDH與WDM有效合并，從而推出一個(gè)改進(jìn)的集成化通信協(xié)議系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以達(dá)到簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)層次、提高網(wǎng)絡(luò)效率的目的等問(wèn)題。10.2.5光互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方向

1.光波長(zhǎng)傳輸

21世紀(jì)，全光網(wǎng)絡(luò)將真正以光的速度傳送大量的信息，波長(zhǎng)路由器或光交換機(jī)將成為其最基本的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，以組成智能化的多業(yè)務(wù)光傳送網(wǎng)，使業(yè)務(wù)提供者能夠進(jìn)行快速的業(yè)務(wù)配置和恢復(fù)，負(fù)責(zé)對(duì)不同的通信信道進(jìn)行交換和選路。波長(zhǎng)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)了在光域上的透明傳輸，它消除了傳統(tǒng)的光－電－光的轉(zhuǎn)換，對(duì)信號(hào)的格式、協(xié)議和速率透明，它是基于光(波長(zhǎng))的交叉連接，可承載各種業(yè)務(wù)在光層上透明地傳輸，并可充分地利用波長(zhǎng)的帶寬資源實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的帶寬指配。向光網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)將會(huì)是逐步的。當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)是采用點(diǎn)到點(diǎn)的方式在一個(gè)波長(zhǎng)上傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，中途要經(jīng)過(guò)一些光電轉(zhuǎn)換裝置。未來(lái)的光網(wǎng)絡(luò)將完全在光域中復(fù)用和傳送光波長(zhǎng)，傳輸?shù)幕驹厥遣ㄩL(zhǎng)而不是時(shí)隙。

2.光交換機(jī)

任何一種通信網(wǎng)絡(luò)主要由傳輸和交換兩大部分構(gòu)成。大容量的傳輸當(dāng)然需要與之相對(duì)應(yīng)的高速交換系統(tǒng)。目前較高級(jí)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率大約在10Gb/s，這個(gè)速率將使目前的電子處理單元和存儲(chǔ)單元窒息。如果使用電子信息處理技術(shù)，則每一路波長(zhǎng)上的幾個(gè)吉比特的高速數(shù)據(jù)流就必須首先被拆分成低速數(shù)據(jù)流，進(jìn)行電子處理后再綜合成高速數(shù)據(jù)流。這種從光到電再?gòu)碾姷焦獾慕粨Q過(guò)程不但降低了在光纖這個(gè)“超級(jí)高速公路”上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的速率，而且增加了網(wǎng)絡(luò)處理設(shè)備的成本。因此，使用光子信息處理技術(shù)代替電子信號(hào)處理的新型光子交換技術(shù)，將逐步取代目前的電子交換系統(tǒng)。光交換將從根本上改變建設(shè)和使用光傳輸網(wǎng)絡(luò)的方式。承載數(shù)據(jù)流的光束可以透明地進(jìn)行交換，而與比特率、波長(zhǎng)和編碼方式無(wú)關(guān)。與光－電－光（O/E/O）交換機(jī)不同，光交換機(jī)的交換過(guò)程是在光層上完成的。光交換機(jī)可以向用戶提供透明的業(yè)務(wù)，不管是SONET/SDH還是以太網(wǎng)，數(shù)據(jù)率是155Mb/s還是10Gb/s甚至更高都仍然保持透明。

3.路由器功能將不斷增強(qiáng)

進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，路由器技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)中發(fā)揮了重要作用，專線加路由器成為Internet的重要特點(diǎn)之一。從網(wǎng)絡(luò)的組成來(lái)看，任何通信系統(tǒng)（包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）都是由末端節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的。其中末端節(jié)點(diǎn)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)，而網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是進(jìn)行通信的接入和交換設(shè)備，也可稱為網(wǎng)絡(luò)接口信息處理機(jī)（IMP）。末端節(jié)點(diǎn)（主機(jī)）進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)時(shí)，都必須通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（路由器）才能與遠(yuǎn)方的末端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。和交換技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，成為路由技術(shù)發(fā)展的一個(gè)推動(dòng)力。路由技術(shù)如果要在未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)中站穩(wěn)腳跟，必須要解決的問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)路由器設(shè)備造價(jià)和其容量呈線性增長(zhǎng)，能夠很好地支持實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)，能夠很好地保持用戶的QoS，能夠支持多播和組播。隨著Internet的發(fā)展，新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和對(duì)原有協(xié)議的不斷擴(kuò)展，除了處理轉(zhuǎn)發(fā)分組以外，路由器還應(yīng)具有一些新的功能，如集成服務(wù)、區(qū)分服務(wù)、增強(qiáng)的路由能力、安全功能、對(duì)現(xiàn)有協(xié)議的增強(qiáng)和擴(kuò)展以及開發(fā)新型的核心協(xié)議。從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，路由器的發(fā)展呈現(xiàn)如下五個(gè)趨勢(shì)：

一是從單處理器向多處理器發(fā)展，由總線交換向空分交換發(fā)展；

二是由提供“盡力而為”（Besteffort）的業(yè)務(wù)向提供QoS業(yè)務(wù)質(zhì)量保證的方向發(fā)展；

三是從僅支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接向支持點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接發(fā)展；

四是其路由表查找及路由協(xié)議的處理從軟件實(shí)現(xiàn)到硬件實(shí)現(xiàn)的方向發(fā)展；

五是在波長(zhǎng)(光)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中綜合目前先進(jìn)的MPLS業(yè)務(wù)量工程控制層技術(shù)，并最終實(shí)現(xiàn)全光分組/包交換。最新發(fā)展的波長(zhǎng)路由器實(shí)現(xiàn)了在光域上的透明傳輸，它消除了傳統(tǒng)的光－電－光的轉(zhuǎn)換，對(duì)信號(hào)的格式、協(xié)議和速率透明，它是基于光的交叉連接，它可承載各種業(yè)務(wù)在光層上透明地傳輸，并可充分利用波長(zhǎng)的帶寬資源實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的帶寬指配。它是向未來(lái)全光網(wǎng)邁進(jìn)的一個(gè)實(shí)質(zhì)性的突破。因此路由器最終會(huì)向未來(lái)光子網(wǎng)絡(luò)的高性能的波長(zhǎng)路由器方向發(fā)展。

4.多交換粒度和多業(yè)務(wù)相融合

除了光傳輸鏈路的發(fā)展，光傳送節(jié)點(diǎn)的發(fā)展也呈現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢(shì)，即融合的多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)。在這樣一個(gè)物理實(shí)體中，進(jìn)行統(tǒng)一的控制和管理，減少了大量獨(dú)立的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)和傳送節(jié)點(diǎn)設(shè)備復(fù)雜度，大大簡(jiǎn)化了節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，并減少了設(shè)備安裝開通時(shí)間和業(yè)務(wù)提供時(shí)間，降低了節(jié)點(diǎn)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的成本，節(jié)省了大量機(jī)房空間和連接電纜以及設(shè)備功耗。目前，光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的未來(lái)演進(jìn)仍是不清楚的，因此最可能的情況是各種交換方式的綜合，即光纖-波長(zhǎng)-分組混合交換，為用戶同時(shí)提供電路型和分組型交換業(yè)務(wù)。網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展受業(yè)務(wù)需求而驅(qū)動(dòng)，并且以逐漸演化的方式進(jìn)行，未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)按需、高效、優(yōu)質(zhì)地提供包括語(yǔ)音通信在內(nèi)的多層次、全方位、多種形式的信息服務(wù)。光子、電子和數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展和全面采用，從技術(shù)上為三網(wǎng)融合奠定了最堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。電信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)都在鞏固原有業(yè)務(wù)的同時(shí)開拓對(duì)方的業(yè)務(wù)?？偟膩?lái)說(shuō)，未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展一定呈現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)寬帶化、服務(wù)綜合化、網(wǎng)絡(luò)分組化趨勢(shì)。隨著網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量成為主導(dǎo)后，從傳統(tǒng)的電路交換技術(shù)逐步轉(zhuǎn)向以數(shù)據(jù)特別是IP為基礎(chǔ)的整個(gè)電信新框架將是歷史的用戶的需求、運(yùn)營(yíng)商的利益及通信支撐技術(shù)的迅猛發(fā)展等因素，極大地驅(qū)動(dòng)了電信網(wǎng)從今天以話音網(wǎng)絡(luò)為骨干向由ATM網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)為骨干的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)演變。未來(lái)寬帶組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展一定是骨干和核心盡量多地使用快速的光子技術(shù)，邊緣多使用靈活的電子處理；電路交換和分組交換不會(huì)互相排斥，而是要相互結(jié)合、互為補(bǔ)充；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)一定是選路和交換的綜合；交換形式一定是分組、波長(zhǎng)、波長(zhǎng)組和整個(gè)光纖以及光纖組等不同交換粒度的混合交換；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不斷被增強(qiáng)和擴(kuò)展；服務(wù)質(zhì)量越來(lái)越有保證等等。骨干網(wǎng)主要使用波長(zhǎng)級(jí)的大粒度交換，為了適應(yīng)超業(yè)務(wù)流量的要求很可能采用突發(fā)交換方式；在城域網(wǎng)的核心仍以光網(wǎng)絡(luò)的透明交換為主，上行節(jié)點(diǎn)（城域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)）具有業(yè)務(wù)集成、疏導(dǎo)和整合功能以提高帶寬的利用率；城域網(wǎng)的下行節(jié)點(diǎn)因?yàn)橐鎸?duì)具有不同技術(shù)體制的接入網(wǎng)及廣大的用戶，所以要提供多業(yè)務(wù)的接入和交換支持，必須充分發(fā)揮電處理的靈活性。 10.3多協(xié)議標(biāo)簽交換技術(shù)

10.3.1多協(xié)議標(biāo)簽交換技術(shù)的背景

目前，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供商（ISP）都面臨這樣一個(gè)挑戰(zhàn)：使其網(wǎng)絡(luò)性能能夠跟得上網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)快速增長(zhǎng)的需求，并且能夠區(qū)分不同類型等級(jí)的業(yè)務(wù)。多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS）提供了一種簡(jiǎn)單的交換機(jī)制，它可以提供面向分組的流量工程和多業(yè)務(wù)功能，具有很大的靈活性。MPLS是IETF在20世紀(jì)90年代中期提出的一種方案，它綜合了很多種多層交換技術(shù)。MPLS用控制驅(qū)動(dòng)模式來(lái)進(jìn)行標(biāo)簽綁定，建立標(biāo)簽交換路徑（LSP）。一個(gè)LSP是由一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽交換跳數(shù)構(gòu)成的，從一個(gè)標(biāo)簽交換路由器（LSR）到另一個(gè)LSP轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。

MPLS提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的多層交換技術(shù)，它綜合了轉(zhuǎn)發(fā)組件的標(biāo)簽交換和控制組件的網(wǎng)絡(luò)層路由技術(shù)，其控制組件主要完成IP功能。MPLS定義了新的基于IP的信令標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)簽分配協(xié)議，延伸和擴(kuò)展了現(xiàn)有的協(xié)議，支持多廠商之間的互操作。MPLS不應(yīng)用任何ATM論壇的信令或路由協(xié)議，所以IP和ATM兩種協(xié)議的協(xié)作問(wèn)題也就消除了。MPLS的轉(zhuǎn)發(fā)組件基于標(biāo)簽交換算法。如果第二層技術(shù)支持一個(gè)標(biāo)簽域，這些原始的標(biāo)簽域就會(huì)封裝MPLS標(biāo)簽；如果第二層的技術(shù)不支持一個(gè)標(biāo)簽域，MPLS標(biāo)簽就會(huì)被封裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的MPLS頭中，插入第二層的頭和IP頭之間，即MPLS可以用ATM標(biāo)簽，也可以用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)簽格式，也就是允許任何鏈路層技術(shù)來(lái)運(yùn)載一個(gè)MPLS標(biāo)簽。

MPLS是多層交換技術(shù)的最新的進(jìn)展。它綜合了轉(zhuǎn)發(fā)組件的標(biāo)簽交換和控制組件的IP路由協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)的IP信令協(xié)議以及標(biāo)簽分配協(xié)議。此外，MPLS技術(shù)特別設(shè)計(jì)在所有的鏈路層技術(shù)上運(yùn)行，而不是只在ATM結(jié)構(gòu)上運(yùn)行，可以方便地移植進(jìn)新一代的光Internet技術(shù)——基于SONET/SDH和IP/WDM結(jié)構(gòu)。

MPLS的最大好處就是它提供了一個(gè)功能，能夠使ISP可以傳輸新的業(yè)務(wù)，而這些業(yè)務(wù)不能夠由傳統(tǒng)的IP路由技術(shù)支持。ISP面臨的挑戰(zhàn)就是不僅要能夠提供性能優(yōu)異的基本業(yè)務(wù)服務(wù)，也能夠提供一些新業(yè)務(wù)以打倒其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。MPLS允許業(yè)務(wù)提供者控制成本，提供更高級(jí)別的業(yè)務(wù)，并能夠支持新一代的用戶業(yè)務(wù)。MPLS提供了高的路由能力，它不僅僅支持基于目的地的轉(zhuǎn)發(fā)。通過(guò)把轉(zhuǎn)發(fā)組件同控制組件分離，MPLS還提供了更加靈活的轉(zhuǎn)發(fā)功能。

MPLS技術(shù)真正的優(yōu)點(diǎn)是它將選路機(jī)制和轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制完全分離。這種分離使得我們可以專門為MPLS開發(fā)獨(dú)立的算法，使其可以支持多種服務(wù)和業(yè)務(wù)類型。如果ISP在網(wǎng)絡(luò)中開發(fā)新的業(yè)務(wù)，MPLS的轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)構(gòu)可以保持不變，只在分配業(yè)務(wù)到LSP的機(jī)制上作出調(diào)整就可以了。從這一點(diǎn)上來(lái)看，新的業(yè)務(wù)可以很方便地移植進(jìn)MPLS的轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行傳輸。10.3.2

MPLS體系結(jié)構(gòu)

1.MPLS的結(jié)構(gòu)

1）框架結(jié)構(gòu)

MPLS區(qū)域中的標(biāo)簽交換路由器可以分為兩種：邊緣路由器和核心交換路由器。邊緣路由器負(fù)責(zé)將從MPLS區(qū)域外部來(lái)的數(shù)據(jù)包拆開，計(jì)算好路由以后給數(shù)據(jù)包加上標(biāo)簽送入MPLS網(wǎng)絡(luò)中傳輸；當(dāng)接收到從MPLS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部來(lái)的數(shù)據(jù)包后，要將標(biāo)簽去除，還原成IP數(shù)據(jù)包后，送入IP網(wǎng)絡(luò)中傳輸。核心路由器的功能相對(duì)簡(jiǎn)單一些，因?yàn)樗恍枰獙?shù)據(jù)包進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換（IP數(shù)據(jù)包到加了標(biāo)簽的數(shù)據(jù)包），也不需要為數(shù)據(jù)包計(jì)算路由，所以不需要對(duì)IP包頭進(jìn)行檢查，可直接按照標(biāo)簽的內(nèi)容對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

2）LSR節(jié)點(diǎn)功能描述

MPLS節(jié)點(diǎn)的功能描述如圖10－2所示。對(duì)一個(gè)邊緣LSR節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，當(dāng)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包以后，首先利用TCP/IP協(xié)議將數(shù)據(jù)包拆開，找到其目的地址以后，根據(jù)路由算法給數(shù)據(jù)包計(jì)算出一條路由，然后標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議LDP根據(jù)IP協(xié)議計(jì)算得出的路由以及MPLS路由轉(zhuǎn)發(fā)表中的內(nèi)容分發(fā)標(biāo)簽。標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議LDP同時(shí)還會(huì)對(duì)路由轉(zhuǎn)發(fā)表以及標(biāo)簽信息庫(kù)進(jìn)行維護(hù)。對(duì)于中間LSR節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，它不需要為數(shù)據(jù)包計(jì)算路由，因此就不需要圖10－2中的IP路由協(xié)議這一功能模塊。這是邊緣LSR和中間LSR節(jié)點(diǎn)的重要區(qū)別之一，也是MPLS相對(duì)于IP的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。由圖10－2可以看出，標(biāo)簽交換路由器主要完成路由控制功能和標(biāo)簽管理維護(hù)功能。圖10－2

LSR節(jié)點(diǎn)功能描述

2.MPLS技術(shù)基礎(chǔ)和基本組件

1）標(biāo)簽

標(biāo)簽是一些短小、長(zhǎng)度固定、只具有本地意義的指示符，用來(lái)標(biāo)示一條數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑。標(biāo)簽加入一個(gè)數(shù)據(jù)包中，那么此數(shù)據(jù)包屬于一個(gè)確定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑。標(biāo)簽分配給一個(gè)數(shù)據(jù)包是根據(jù)數(shù)據(jù)包中所攜帶網(wǎng)絡(luò)層的目的地址，其編碼格式如圖10－3所示。

標(biāo)簽位于網(wǎng)絡(luò)層頭和鏈路層頭之間。在ATM網(wǎng)絡(luò)和幀中繼網(wǎng)絡(luò)可以用它們自己的標(biāo)簽格式作為標(biāo)簽，而在其他的網(wǎng)絡(luò)中，就可以用定義的標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)格式。

32bit的MPLS頭包括下面的區(qū)域：標(biāo)簽區(qū)域（20bit），運(yùn)載實(shí)值的MPLS標(biāo)簽；CoS區(qū)域（3bit），可以影響排隊(duì)和丟棄算法，在數(shù)據(jù)包傳輸經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)時(shí)可以應(yīng)用；棧（S）區(qū)域（1bit），支持分級(jí)標(biāo)簽棧功能；TTL（生存期）區(qū)域（8bit），提供傳統(tǒng)的IPTTL功能。圖10－3標(biāo)簽的編碼格式

2）MPLS數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制

標(biāo)簽交換路由器（LSR）轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包是基于標(biāo)簽交換的概念。標(biāo)簽與IP地址信息以及鏈路相對(duì)應(yīng)。當(dāng)一個(gè)帶有標(biāo)簽的數(shù)據(jù)包到達(dá)LSR時(shí)，LSR利用標(biāo)簽作為一個(gè)索引來(lái)搜索轉(zhuǎn)發(fā)表。每一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)表中的入口以及出口各自對(duì)應(yīng)于一個(gè)標(biāo)簽，能夠表示一系列的轉(zhuǎn)發(fā)信息。

3）標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議（LDP）

LDP主要進(jìn)行標(biāo)簽的協(xié)商分發(fā)工作，也就是形成標(biāo)簽交換轉(zhuǎn)發(fā)表。LDP信息包括標(biāo)簽請(qǐng)求信息、標(biāo)簽映射信息、通知信息等。

LDP標(biāo)簽分發(fā)主要有兩種模式：上游請(qǐng)求模式和下游主動(dòng)提供模式。上游請(qǐng)求模式是由上游LSR節(jié)點(diǎn)向下游LSR節(jié)點(diǎn)發(fā)送標(biāo)簽請(qǐng)求信息，標(biāo)簽請(qǐng)求信息中包含IP路由協(xié)議計(jì)算得來(lái)的路由，它按照路由進(jìn)行信息的轉(zhuǎn)發(fā)。下游LSR節(jié)點(diǎn)接收到上游LSR節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的標(biāo)簽請(qǐng)求信息以后，就返回標(biāo)簽映射信息，標(biāo)簽映射信息中包含建議的標(biāo)簽，它按照標(biāo)簽請(qǐng)求信息走的路徑原路返回上游LSR節(jié)點(diǎn)，當(dāng)標(biāo)簽映射信息到達(dá)上游LSR節(jié)點(diǎn)以后，它所經(jīng)過(guò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)就建立起標(biāo)簽交換轉(zhuǎn)發(fā)表。下游主動(dòng)提供模式是在沒有上游發(fā)送來(lái)的標(biāo)簽請(qǐng)求信息時(shí)，可以定期地向上游發(fā)送標(biāo)簽映射信息。這樣一來(lái)，下游LSR節(jié)點(diǎn)應(yīng)該對(duì)整個(gè)MPLS區(qū)域的邊緣LSR節(jié)點(diǎn)有一個(gè)了解，然后才可以依據(jù)上游LSR節(jié)點(diǎn)計(jì)算路由，發(fā)送標(biāo)簽映射信息。

可以看出，上游請(qǐng)求模式的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省標(biāo)簽資源，因?yàn)樗辉谛枰獣r(shí)才申請(qǐng)標(biāo)簽，缺點(diǎn)就是時(shí)延比較大。下游主動(dòng)提供模式節(jié)省時(shí)延，但是比較浪費(fèi)標(biāo)簽資源。實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，一般同時(shí)應(yīng)用兩種不同的標(biāo)簽分發(fā)模式。

3.MPLS的主要應(yīng)用

目前，MPLS在InternetISP的網(wǎng)絡(luò)中主要有三種流行的應(yīng)用：流量工程、業(yè)務(wù)等級(jí)分類（CoS）和虛擬專用網(wǎng)（VPN）。

1）流量工程

隨著對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的需求空前增長(zhǎng)以及業(yè)務(wù)提供商之間日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，流量工程成為目前MPLS最主要的應(yīng)用。然而IP是一種盡力而為的網(wǎng)絡(luò)，不能滿足此任務(wù)的要求。

MPLS適用于給較大的ISP網(wǎng)絡(luò)提供流量工程，是基于下面所述的原因：

(1)MPLS支持直接路徑，允許網(wǎng)絡(luò)管理者指定確切的物理路徑；

(2)利用MPLS可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況計(jì)算最優(yōu)路徑，對(duì)鏈路狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)可以作為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和分析的工具，來(lái)標(biāo)示網(wǎng)絡(luò)瓶頸和干線的利用情況，并為將來(lái)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張作準(zhǔn)備；

(3)利用資源預(yù)留協(xié)議（RSVP）以及約束路由CR－LDP計(jì)算得出的強(qiáng)制路由可以滿足特殊的需求；

(4)基于MPLS的方案可以在面向分組的網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，不受ATM結(jié)構(gòu)的限制。

流量工程允許ISP把業(yè)務(wù)從由IGP計(jì)算的最短路徑移離，送到擁塞較少的鏈路上通過(guò)網(wǎng)絡(luò)。流量工程方案可以將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中聚集的業(yè)務(wù)分擔(dān)到不同的鏈路、路由器和交換機(jī)上，所以不會(huì)造成單個(gè)的網(wǎng)絡(luò)元件超負(fù)荷使用或未充分利用，這可以使一個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供更加有效的操作和更有預(yù)見性的業(yè)務(wù)。

2）業(yè)務(wù)等級(jí)分類CoS

MPLS可以使業(yè)務(wù)提供者有能力支持各種不同的業(yè)務(wù)。不同的業(yè)務(wù)模式定義了多種不同的業(yè)務(wù)分類機(jī)制，可以將業(yè)務(wù)分成較少數(shù)量的服務(wù)等級(jí)。運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)用互聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)公共的傳輸系統(tǒng)，傳輸很多種不同的業(yè)務(wù)，從傳統(tǒng)的文件傳輸?shù)綍r(shí)延敏感的業(yè)務(wù)（如視頻和音頻），對(duì)各種不同的業(yè)務(wù)需要?jiǎng)澐植煌臉I(yè)務(wù)等級(jí)。為滿足用戶的需求，ISP需要采納的不僅是流量工程技術(shù)，還需要業(yè)務(wù)分類技術(shù)。

ISP可以采用兩種方法來(lái)支持基于MPLS的業(yè)務(wù)分類轉(zhuǎn)發(fā)功能：

(1)LSP上的業(yè)務(wù)流可以根據(jù)在MPLS頭中設(shè)置好的優(yōu)先級(jí)比特CoS排隊(duì)傳輸?shù)矫恳粋€(gè)LSR的外地接口上，具有較高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)獲得優(yōu)先排隊(duì)的權(quán)利；

(2)ISP可以在一對(duì)邊界LSR之間提供多個(gè)LSP，每一個(gè)LSP可以提供不同的運(yùn)行和帶寬保證。

頭端LSR放置高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)在一個(gè)LSP中，中優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)在另一個(gè)LSP中，盡力而為的業(yè)務(wù)在第三個(gè)LSP中，低于盡力而為的業(yè)務(wù)放在第四個(gè)LSP中。

MPLS使得ISP在給用戶提供不同的業(yè)務(wù)時(shí)有很大的靈活性。優(yōu)先級(jí)比特是將數(shù)據(jù)包分類到幾種不同業(yè)務(wù)中的方法之一。ISP有權(quán)決定由不同的業(yè)務(wù)分類支持特殊的業(yè)務(wù)類型。

3）虛擬專用網(wǎng)

虛擬專用網(wǎng)（VPN）是在公共互聯(lián)網(wǎng)之上建立專用網(wǎng)絡(luò)的操作。要給其用戶提供可行的VPN服務(wù)，ISP必須解決的兩個(gè)問(wèn)題是數(shù)據(jù)保密和支持不統(tǒng)一的IP地址。在一個(gè)VPN之內(nèi)，MPLS提供了一個(gè)簡(jiǎn)單和有效的方法來(lái)解決這兩個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗罁?jù)標(biāo)簽值轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)而不是數(shù)據(jù)包頭中的目的地址。

VPN網(wǎng)絡(luò)典型的構(gòu)建結(jié)構(gòu)有四個(gè)基本的建筑模塊：

(1)防火墻保護(hù)每一個(gè)用戶的地址信息，并提供一個(gè)到互聯(lián)網(wǎng)的安全接口；

(2)用一個(gè)鑒定來(lái)確保用戶只同那些有效的遠(yuǎn)端地點(diǎn)交換數(shù)據(jù)；

(3)加密技術(shù)防止數(shù)據(jù)在通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)被檢查或被操縱；

(4)管道封裝提供了一個(gè)多協(xié)議的傳輸業(yè)務(wù)，可以在一個(gè)VPN中用專有的IP地址空間。利用MPLS建立LSP通道，可以使ISP方便地進(jìn)行流量工程管理，進(jìn)行流量控制，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)。VPN是未來(lái)的企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行IP通信的主流，據(jù)預(yù)測(cè)到2010年，基于MPLS的VPN其業(yè)務(wù)收入將占全球公用IP業(yè)務(wù)收入的3/4，因此基于MPLS的VPN可以大大提高ISP的競(jìng)爭(zhēng)能力。10.3.3

MPLS流量工程技術(shù)

1.流量工程

用戶接入到網(wǎng)絡(luò)中后，ISP必須把用戶的業(yè)務(wù)流量映射到物理拓?fù)渖先?。?0世紀(jì)90年代初，映射用戶流量到物理拓?fù)涞姆椒ú⒉豢茖W(xué)，它以一種非常簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行：ISP以它自己的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP）計(jì)算得出的最短路徑簡(jiǎn)單地將業(yè)務(wù)流量進(jìn)行配置。這種簡(jiǎn)單映射具有的缺陷可以通過(guò)增加帶寬，也就是增加物理鏈路來(lái)彌補(bǔ)，但是單個(gè)鏈路開始變得額外的擁塞。今天，ISP的網(wǎng)絡(luò)變得越來(lái)越巨大，電路支持的IP業(yè)務(wù)和用戶的需求也越來(lái)越巨大，映射業(yè)務(wù)流量到物理鏈路需要一種更加有效的方法。我們將映射業(yè)務(wù)流量到現(xiàn)存的物理網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)稱做流量工程。如果流量工程應(yīng)用能夠發(fā)揮出它的特點(diǎn)，那么它可以使ISP精確地控制業(yè)務(wù)流量在其路由區(qū)域內(nèi)的運(yùn)作。尤其是，流量工程可以使得業(yè)務(wù)流量從最短路徑上分離出來(lái)到達(dá)一個(gè)擁塞較少的物理路徑傳輸。

流量工程是一個(gè)強(qiáng)有力的工具，可以使得ISP平衡多個(gè)鏈路、路由器和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)之間的業(yè)務(wù)負(fù)載，使得沒有一個(gè)單元會(huì)被閑置或者過(guò)度使用。在這種方式下，ISP可以增加整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的帶寬經(jīng)濟(jì)效益。流量工程可以看做是一個(gè)路由幫助，在路由計(jì)算時(shí)提供額外的信息，使業(yè)務(wù)在最佳的鏈路上傳輸。流量工程在ISP商業(yè)上有著重要的應(yīng)用，因?yàn)樗梢猿浞珠_發(fā)網(wǎng)絡(luò)資源，滿足用戶不可預(yù)期的需求，并且增加ISP在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。目前的ISP往往受著網(wǎng)絡(luò)擁塞的困擾，因?yàn)樵诮⑥D(zhuǎn)發(fā)表時(shí)它們沒有將帶寬利用狀況和業(yè)務(wù)特性考慮進(jìn)去。ISP流量工程可以極大地提高其網(wǎng)絡(luò)的操作性能。流量工程的作用有以下幾點(diǎn)：

(1)在已知的網(wǎng)絡(luò)瓶頸處或者擁塞處選擇主要的路徑；

(2)在主要路徑面臨一個(gè)或者多個(gè)故障時(shí)，可以提供精確的控制來(lái)對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行重選路由；

(3)更加有效地利用現(xiàn)有的帶寬，確保不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的某一部分過(guò)度使用而另一部分沒有得到使用；

(4)降低操作成本，提高操作性能，使ISP在市場(chǎng)上更具競(jìng)爭(zhēng)力；

(5)提高網(wǎng)絡(luò)面向業(yè)務(wù)的性能特點(diǎn)，降低數(shù)據(jù)包的傳輸損耗，降低擁塞周期，最大化吞吐量；

(6)提供給用戶更多的選擇、更低的成本和更好的服務(wù)。

2.應(yīng)用MPLS技術(shù)的流量工程方案

Juniper網(wǎng)絡(luò)和IETF工作組已經(jīng)將MPLS整合進(jìn)流量工程的解決方案，此方案有四個(gè)基本的組成部分：數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)組件、信息分發(fā)組件、路徑選擇組件和信令組件。每一個(gè)功能組件是相對(duì)獨(dú)立的，網(wǎng)絡(luò)流量工程為這四個(gè)功能模塊提供了一些接口，如圖10－4所示。圖10－4

LSR功能模塊圖

1）數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)組件

數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)組件模塊使用MPLS時(shí)，MPLS的主要職責(zé)就是負(fù)責(zé)將IP數(shù)據(jù)流引導(dǎo)到預(yù)先定好的數(shù)據(jù)路徑上去，此路徑稱做LSP。LSP在性質(zhì)上是很單一的（業(yè)務(wù)流在一個(gè)方向從頭端到尾端），雙工業(yè)務(wù)需要兩個(gè)LSP，每一個(gè)LSP運(yùn)載的業(yè)務(wù)是單向的。當(dāng)入口路由器LSR接收到一個(gè)IP數(shù)據(jù)包以后，它給數(shù)據(jù)包加上一個(gè)MPLS頭并將其向LSP中的下一個(gè)LSR轉(zhuǎn)發(fā)。加了標(biāo)簽的數(shù)據(jù)包就會(huì)沿著LSP，經(jīng)由其中的每一個(gè)LSR直達(dá)此LSP的出口LSR。出口LSR將數(shù)據(jù)包的標(biāo)簽去除，按照其中攜帶的第三層的信息（例如IP地址信息）將其進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。此結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵一點(diǎn)是LSP物理路徑不只是IGP所選的到達(dá)目的地址的最短路徑。

2）信息分發(fā)組件

MPLS技術(shù)下的流量工程一個(gè)很重要的需求就是有一個(gè)信息分發(fā)的機(jī)構(gòu)。信息分發(fā)組件可以對(duì)IGP進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣梗溌穼傩钥梢宰鳛槁酚善鞯逆溌窢顟B(tài)廣播的一部分。每一個(gè)LSR保持網(wǎng)絡(luò)鏈路屬性和拓?fù)湫畔ⅲ瑯?gòu)建一個(gè)特殊的流量工程數(shù)據(jù)庫(kù)（TED）。TED在計(jì)算LSP通過(guò)物理拓?fù)涞闹苯勇酚蓵r(shí)使用。此數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)IGP的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)是獨(dú)立的，專門為流量工程計(jì)算使用。同時(shí)，IGP不對(duì)它的操作進(jìn)行調(diào)整，依據(jù)路由器中的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行傳統(tǒng)的最短路徑計(jì)算。

3）路徑選擇組件

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的鏈路屬性和拓?fù)湫畔⒂蒊GP發(fā)布出去并在TED中建立以后，由入口路由器使用TED來(lái)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)路徑LSP。LSP可以用一些嚴(yán)格松散路由或者松散直接路由表示。如果直接路由在LSP中的所有LSR中預(yù)先配置，此LSP屬于“嚴(yán)格”的直接路由；與之對(duì)應(yīng)，如果入口路由器只配置一部分LSR，此LSP屬于“松散”的直接路由。

入口LSR在計(jì)算物理路徑時(shí)使用約束最短路徑優(yōu)先算法（CSPF）。CSPF的輸出是一條計(jì)算好的直接路由，包括一系列的LSR地址，提供通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的一條最短路徑，此路徑滿足一些約束條件。直接路由發(fā)送到信令組件之中，信令組件建立LSR沿著LSP的轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。此算法不僅提高了管理效率，同時(shí)優(yōu)化了流量工程。

4）信令組件

因?yàn)樵贚SR的TED中包含的信息并不是實(shí)時(shí)的，所以假設(shè)CSPF計(jì)算的路由是可用的。實(shí)際上，此路徑是否可用直到使用信令組件確切地建立起這條路徑才可以得知。信令組件負(fù)責(zé)建立LSP并進(jìn)行標(biāo)簽分發(fā)，它依據(jù)拓展的RSVP構(gòu)建。

RSVP通過(guò)特別為支持增強(qiáng)功能而設(shè)計(jì)的附加的新對(duì)象類型，將對(duì)象作為一塊不透明的信息承載，并在路由器中提供適當(dāng)?shù)目刂颇K。此機(jī)制可以利用來(lái)開發(fā)支持顯式路由和標(biāo)簽分發(fā)的MPLS流量工程。RSVP的軟件模塊能夠在MPLS環(huán)境中可靠地建立和維護(hù)LSP，并允許將網(wǎng)絡(luò)資源明確地預(yù)定和分配給一條給定的LSP，建立顯式路由LSP，同時(shí)可提供與ATM和幀中繼相同的流量工程和負(fù)載均衡能力。由于RSVP所建立的LSP路徑不受限于傳統(tǒng)的基于目的的最短路由，因此它是建立流量工程的優(yōu)秀信令協(xié)議，可以對(duì)之進(jìn)一步擴(kuò)展以提供一個(gè)動(dòng)態(tài)建立LSP所需的信令系統(tǒng)。

3.LSP靈活的路徑計(jì)算和配置

流量工程的本質(zhì)是映射業(yè)務(wù)流到物理拓?fù)渲校鴳?yīng)用MPLS運(yùn)行流量工程的關(guān)鍵問(wèn)題是為L(zhǎng)SP決定物理路徑。路徑的配置可以是通過(guò)脫線的配置或者是在線的約束選路。與物理路徑的計(jì)算相獨(dú)立，轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)可以用RSVP的信令能力傳輸通過(guò)網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)流量工程的策略是使用MPLS支持許多不同的選路和配置LSP方式：

（1）ISP可以為L(zhǎng)SP脫線配置整個(gè)路徑，或者用合適的統(tǒng)計(jì)轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)單個(gè)地配置LSP中的每一個(gè)LSR。（2）ISP可以在線計(jì)算LSP整個(gè)路徑，并統(tǒng)計(jì)配置入口LSR。入口LSR用RSVP作為一個(gè)動(dòng)態(tài)的信令協(xié)議在沿LSP上的每一個(gè)LSR中配置轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。

（3）ISP可以依賴約束的路由計(jì)算方式，運(yùn)行動(dòng)態(tài)的在線LSP計(jì)算。在基于約束的路由計(jì)算中，網(wǎng)絡(luò)管理者為每一個(gè)LSP設(shè)置約束條件，網(wǎng)絡(luò)本身為L(zhǎng)SP決定滿足此約束條件的最佳路徑。

（4）ISP可以為L(zhǎng)SP脫線計(jì)算一部分路徑，統(tǒng)計(jì)配置入口路由器和一部分LSR，允許在線計(jì)算和決定整個(gè)路徑。

（5）ISP可以不用約束條件配置入口LSR，在這種情況下，普通的IGP最短路徑選路算法可以決定LSP整個(gè)路徑。在所有這些情況中，都可以用一些LSP作為主要LSP的備份。為在出現(xiàn)故障的情況下建立備份LSP，可以結(jié)合幾種不同的方案。例如，主要路徑可以是脫線直接配置的路由，第二路徑為基于約束配置的路由，如果主要路徑出現(xiàn)了故障，入口LSR會(huì)接收到從下游LSR發(fā)來(lái)的通知，入口LSR就可以將業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)發(fā)到備份路由上去，或者用RSVP建立一條新的備份路由。

4.基本流控功能的實(shí)現(xiàn)——業(yè)務(wù)流分類

MPLS網(wǎng)絡(luò)體系主要由位于網(wǎng)絡(luò)邊緣的邊界路由器LER和位于網(wǎng)絡(luò)核心的LSR兩大部件組成。

1）LER功能

流量管理與控制功能主要集中在LER中完成，LER需要對(duì)來(lái)自非MPLS接口的業(yè)務(wù)流進(jìn)行分類，以確定MPLS域內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)特性。經(jīng)過(guò)接納控制后，LER把業(yè)務(wù)流映射到適當(dāng)?shù)腖SP中，并設(shè)定LSP的相關(guān)屬性，以保證業(yè)務(wù)流的QoS要求。LER對(duì)進(jìn)入MPLS域的業(yè)務(wù)流應(yīng)該具有流量匯聚功能，對(duì)離開MPLS域的數(shù)據(jù)流，應(yīng)該具有流量分支功能。LER還需要對(duì)業(yè)務(wù)流或者LSP進(jìn)行監(jiān)管，并執(zhí)行相應(yīng)的隊(duì)列管理和擁塞控制機(jī)制。而主動(dòng)的擁塞控制機(jī)制則是可選的功能。

2）LSR功能

位于網(wǎng)絡(luò)中心的LSR是高性能的網(wǎng)絡(luò)交換單元，它需要執(zhí)行比LER簡(jiǎn)單得多的流控功能。由于數(shù)據(jù)包的調(diào)度及轉(zhuǎn)發(fā)信息均包含在包頭的標(biāo)簽中，因此LSR不再需要執(zhí)行分類操作，但它需要對(duì)LSR的建立及其屬性的修改進(jìn)行接納控制。LSR還必須進(jìn)行相應(yīng)的隊(duì)列管理和被動(dòng)擁塞控制，而主動(dòng)擁塞控制、LSP的整合與業(yè)務(wù)流的分支等則是可選的功能。

3）執(zhí)行流量工程的操作

網(wǎng)絡(luò)流量工程需要支持很多用戶的需求，相應(yīng)地就需要支持一些網(wǎng)絡(luò)操作，它們包括：

（1）對(duì)LSP進(jìn)行一系列的操作實(shí)現(xiàn)流量工程控制，如建立一個(gè)LSP，激活LSP使其開始轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)，使LSP停止轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)，調(diào)整LSP屬性控制其行為特性，對(duì)LSP重選路由改變其通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的物理路徑，拆除一個(gè)LSP釋放它所占用的網(wǎng)絡(luò)資源；

（2）為一個(gè)LSP配置嚴(yán)格或者松散的路由；

（3）為一個(gè)給定的LSP初始配置一些可供選擇的路徑列表，此列表中的第一條路徑就被認(rèn)為是主要路徑，如果主要路徑不能夠建立，就選擇列表中的第二條路徑；（4）允許或禁止對(duì)一個(gè)LSP路徑的最佳化重選路由；

（5）標(biāo)定一個(gè)資源的分類，其分類可以看做是將鏈路敷上了不同的顏色，同一顏色的鏈路屬于同一個(gè)種類，網(wǎng)絡(luò)就可以規(guī)定一條LSP只能經(jīng)過(guò)哪種顏色的鏈路；

（6）LSP的建立過(guò)程有一個(gè)優(yōu)先級(jí)次序，優(yōu)先級(jí)高的路徑首先被建立，然后才是優(yōu)先級(jí)低的路徑。

（7）根據(jù)LSP的屬性和優(yōu)先級(jí)，判定一條LSP是否可以預(yù)置空另外一條LSP，即允許網(wǎng)絡(luò)拆除已經(jīng)建立并正在使用的優(yōu)先級(jí)較低的LSP，釋放的網(wǎng)絡(luò)資源用于建立另外一條優(yōu)先級(jí)較高的LSP；

（8）通過(guò)操作約束路由參數(shù)，自動(dòng)地獲得LSP設(shè)置方案；

（9）獲得每一個(gè)LSP等級(jí)上的接入記數(shù)和業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)，此統(tǒng)計(jì)可以刻畫業(yè)務(wù)、優(yōu)化屬性、設(shè)計(jì)容量。

5.MPLS流量工程技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

目前，業(yè)務(wù)的巨大增長(zhǎng)迫使ISP每月都要為它們網(wǎng)絡(luò)的容量翻倍。已經(jīng)拓展了市場(chǎng)的ISP會(huì)遇到更具挑戰(zhàn)性的環(huán)境，ISP應(yīng)該把握住先機(jī)，為其骨干網(wǎng)絡(luò)提供新的技術(shù)，以支持用戶龐大的需求。基于MPLS的流量工程解決方案為ISP提供了一種很好的解決方案，它具有ATM流量工程的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)消除了ATM操作復(fù)雜性、信元開銷、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性、高速率的接口等問(wèn)題，降低了網(wǎng)絡(luò)的成本，提高了ISP的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)可以支持不斷出現(xiàn)的新的業(yè)務(wù)。10.3.4

MPLS光域擴(kuò)展

MPLS的基本思想是代替以傳統(tǒng)的查找IP頭來(lái)路由分組通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)的方法，采用對(duì)應(yīng)于目的IP地址的添加于分組頭的短標(biāo)簽進(jìn)行快速查找交換。MPLS實(shí)質(zhì)上類似于信元或面向連接網(wǎng)絡(luò)的分組交換，是基于網(wǎng)絡(luò)層或OSI第三層上的電路交換系統(tǒng)。標(biāo)簽交換路由器的標(biāo)簽信息庫(kù)（LIB）中的標(biāo)簽與轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類（FEC）一一對(duì)應(yīng)，因此通過(guò)查看分組中的標(biāo)簽，標(biāo)簽交換路由器LSR則可確定對(duì)其進(jìn)行的特定處理及轉(zhuǎn)發(fā)。

MPLS網(wǎng)絡(luò)的基本設(shè)備（標(biāo)簽交換路由器LSR）使用標(biāo)簽交換信息庫(kù)中的“入端口、入標(biāo)簽”對(duì)來(lái)尋找相應(yīng)的“出端口、出標(biāo)簽”對(duì)，并據(jù)此轉(zhuǎn)發(fā)分組，這避免了查看路由表來(lái)進(jìn)行地址匹配的逐跳轉(zhuǎn)發(fā)方式。利用這種技術(shù)，建立比特每秒容量的路由器將成為可能。但這并非是使用MPLS所獲得的全部好處，其更大的好處在于網(wǎng)絡(luò)中可以實(shí)施流量工程，通過(guò)為給定的同一個(gè)目的地創(chuàng)建多個(gè)標(biāo)簽，然后按照一定的策略讓業(yè)務(wù)沿著這些標(biāo)簽所建立的通道或通過(guò)執(zhí)行流匯聚（標(biāo)簽合并）來(lái)完成流量工程。類似地，通過(guò)為每個(gè)標(biāo)簽分配不同等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)資源，MPLS能夠支持不同等級(jí)的QoS要求?，F(xiàn)在有一種共識(shí)，下一代信息通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)主要由兩部分組成：

(1)具有超寬帶傳送潛力、對(duì)信號(hào)透明的核心光傳送網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，即以WDM技術(shù)形成光傳送網(wǎng)絡(luò)；

(2)能適用于多種業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，即能把各種用戶的業(yè)務(wù)信號(hào)與核心平臺(tái)連接起來(lái)的邊緣IP業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

路由器除了分組處理能力外，還有統(tǒng)計(jì)復(fù)用的功能。流量的統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能，對(duì)于確保大規(guī)模的IP網(wǎng)絡(luò)有效運(yùn)作是很重要的。它的基本原理是把多個(gè)數(shù)據(jù)流復(fù)用到一根鏈路上，使得它們只有在需要傳輸?shù)臅r(shí)候才占用帶寬，而不是無(wú)論有多大流量都隨時(shí)占有帶寬進(jìn)行傳送。因此，未來(lái)的智能光網(wǎng)絡(luò)，將充分利用密集波分復(fù)用設(shè)備、光交換機(jī)和業(yè)務(wù)交換設(shè)備來(lái)為邊緣網(wǎng)絡(luò)用戶提供波長(zhǎng)級(jí)的可進(jìn)行流量控制的網(wǎng)絡(luò)接口，而邊緣網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⒏鞣N各樣的業(yè)務(wù)通過(guò)IP這個(gè)統(tǒng)一協(xié)議與核心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。業(yè)務(wù)網(wǎng)完全靠光網(wǎng)絡(luò)來(lái)獲得連接各節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)元時(shí)所需的帶寬。各光網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)－網(wǎng)絡(luò)間接口NNI互聯(lián)，而業(yè)務(wù)網(wǎng)通過(guò)用戶－網(wǎng)絡(luò)接口UNI與光網(wǎng)絡(luò)相連。為了將MPLS選路協(xié)議和信令協(xié)議與光交換機(jī)相適配，構(gòu)造智能型波長(zhǎng)路由器/光交換機(jī)，就必須對(duì)傳統(tǒng)MPLS協(xié)議作相應(yīng)的擴(kuò)展和修改。為了實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的功能，就需要十分關(guān)鍵的路由協(xié)議和信令協(xié)議，包括MPLS在光域上的擴(kuò)展，即多協(xié)議波長(zhǎng)標(biāo)簽交換MPLmS和通用多協(xié)議標(biāo)簽交換GMPLS協(xié)議，以及智能光網(wǎng)絡(luò)中需要用到的相關(guān)信令協(xié)議和路由協(xié)議等。使用MPLS的優(yōu)點(diǎn)之一就是它可提供可變長(zhǎng)度的標(biāo)簽棧功能，從而使得MPLS具有多級(jí)LSP體制。向光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)展的MPLS同傳統(tǒng)的MPLS有所區(qū)別，它支持多種類型的交換粒度，它允許大量的LSP在交匯點(diǎn)進(jìn)行匯集，從而透明地穿過(guò)更高一級(jí)的LSP隧道，然后再在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分離。這種操作模式非常有用，它可以將骨干網(wǎng)絡(luò)中部分第二層的大型業(yè)務(wù)隧道進(jìn)行匯聚，或者將它們歸并和疏導(dǎo)到更高一級(jí)的LSP中，以更大的粒度穿過(guò)骨干光網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)MPLS控制平面可以動(dòng)態(tài)地要求傳送層提供所需帶寬、配置波長(zhǎng)等網(wǎng)絡(luò)資源，并通過(guò)保護(hù)恢復(fù)技術(shù)提供較高的網(wǎng)絡(luò)生存性，從而使光網(wǎng)絡(luò)像面向連接的電路交換一樣實(shí)現(xiàn)面向連接的光路交換?？傊?，MPLSoverWDM利用傳統(tǒng)的IP選路協(xié)議來(lái)發(fā)現(xiàn)拓?fù)?，并?duì)現(xiàn)有的路由協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展來(lái)傳遞計(jì)算LSP時(shí)所需要的鏈路狀態(tài)拓?fù)?、資源可用信息和策略信息；同時(shí)利用LDP、RSVP等信令協(xié)議及其擴(kuò)展協(xié)議，為L(zhǎng)SP通過(guò)網(wǎng)絡(luò)預(yù)留資源或規(guī)定相應(yīng)的顯式通道。為了將MPLS選路協(xié)議和信令協(xié)議與光交換機(jī)相適配，構(gòu)造智能型波長(zhǎng)路由器/光交換機(jī)，就必須對(duì)傳統(tǒng)MPLS協(xié)議作相應(yīng)的擴(kuò)展和修改；建立新的鏈路管理協(xié)議（LMP）來(lái)處理光網(wǎng)絡(luò)的鏈路管理，擴(kuò)展適配的OSPF/ISIS協(xié)議來(lái)公告可用的光網(wǎng)絡(luò)資源，擴(kuò)展適配的RSVP來(lái)提供光網(wǎng)絡(luò)所必須的流量工程能力，使得LSP可以在整個(gè)光核心網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)顯式標(biāo)簽。 10.4新型光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

關(guān)于光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展我們可以得出以下幾個(gè)目前看來(lái)是正確的結(jié)論：

（1）未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)的主導(dǎo)業(yè)務(wù)必然是以IP為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占統(tǒng)治地位。

（2）未來(lái)光互聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)模式必然是向十分簡(jiǎn)化的兩層（IP層和光網(wǎng)絡(luò)層）網(wǎng)絡(luò)模型方向發(fā)展。

（3）雖然波分復(fù)用WDM技術(shù)為我們帶來(lái)了巨大的帶寬資源，但波長(zhǎng)信道到目前為止仍是一種稀有資源，所以當(dāng)我們要在以WDM技術(shù)為基礎(chǔ)的光網(wǎng)絡(luò)上承載IP包時(shí)，所應(yīng)該采取的方式還必須仔細(xì)斟酌，優(yōu)化設(shè)計(jì)。（4）雖然光分組交換在靈活性、細(xì)粒度和帶寬利用率等方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，但由于光的分組/包交換一直面臨成本和一些難以克服的技術(shù)障礙，如分組同步技術(shù)、分組/包沖突（對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)）問(wèn)題以及合理高效的交換結(jié)構(gòu)和分組格式，因而一時(shí)也不能步入實(shí)用。過(guò)去對(duì)分組交換技術(shù)的研究主要集中在對(duì)長(zhǎng)度固定的分組/包的交換技術(shù)上，但鑒于目前光信號(hào)處理技術(shù)尚未足夠成熟而無(wú)法實(shí)現(xiàn)全光分組交換的實(shí)際情況，為了克服交換中的電子瓶頸問(wèn)題以及為了提高帶寬利用率，人們開始研究變長(zhǎng)的光分組交換技術(shù)——光突發(fā)交換技術(shù)和基于波長(zhǎng)路由技術(shù)的“電路交換”技術(shù)。（5）目前在光網(wǎng)絡(luò)上要承載IP業(yè)務(wù)，已被廣泛接納的一種觀念就是必須使用多協(xié)議標(biāo)簽交換MPLS技術(shù)，即采用IPviaMPLSoverWDM技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)光互聯(lián)網(wǎng)。

（6）因?yàn)閷?shí)際中的可用波長(zhǎng)資源受限，而且電路交換和突發(fā)交換的粒度和IP包長(zhǎng)度又不太相稱，所以為了提高資源利用率和降低中間節(jié)點(diǎn)的處理負(fù)荷，必須使用流量整合、流量匯聚、波長(zhǎng)合并等流量疏導(dǎo)技術(shù)，而要實(shí)現(xiàn)這些流量疏導(dǎo)技術(shù)，MPLS的標(biāo)簽交換、標(biāo)簽交換通路的嵌套、標(biāo)簽棧及流量工程技術(shù)可充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。（7）光交換并不排斥電交換。未來(lái)網(wǎng)絡(luò)一定是要在骨干部分充分發(fā)揮光交換的速度、透明性等特點(diǎn)，同時(shí)在邊緣點(diǎn)充分發(fā)揮電處理的靈活性。

（8）全光網(wǎng)是我們的奮斗目標(biāo)，但全光網(wǎng)之路必須循序漸進(jìn)，目前只能做到半透明。

就目前的技術(shù)發(fā)展來(lái)看，光互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)方案多種多樣，但概括起來(lái)講，主要可歸結(jié)為POW（Packet(directly)overWDM）、多協(xié)議波長(zhǎng)標(biāo)簽交換（MPLambdaS）、基于標(biāo)簽的光突發(fā)交換（LOBS）、全光分組交換（OPS）和全光標(biāo)簽分組交換技術(shù)，而這些最新的發(fā)展無(wú)不結(jié)合進(jìn)了標(biāo)簽交換思想，即所有實(shí)現(xiàn)方案的協(xié)議模型均為IPviaMPLSoverWDM。10.4.1

PacketoverWDM

PoW（Packet(directly)overWDM）技術(shù)的宗旨是直接利用WDM層來(lái)承載IP包。在光層直接承載IP業(yè)務(wù)就必須有一種媒質(zhì)接入控制協(xié)議來(lái)協(xié)調(diào)資源的指配和控制，采用的控制方式主要是數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)方式。由于WDM信道資源稀少，因此必須提供流裝配功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)（多分組）流交換。從本質(zhì)上來(lái)講，它是一種基于分組交換技術(shù)的流交換技術(shù)。圖10－5所示的新型P