多協(xié)議標(biāo)簽交換技術(shù)在全光互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

 摘要：本文首先介紹了MPLS向光網(wǎng)絡(luò)的擴展，其次闡述了傳統(tǒng)電域交換技術(shù)在光域中的應(yīng)用，最后分析了基于標(biāo)簽交換的全光互聯(lián)網(wǎng)解決方案：多協(xié)議波長標(biāo)簽交換MPLmS、基于標(biāo)簽光突發(fā)交換LOBS、全光標(biāo)簽分組交換OLPS。

關(guān)鍵詞：多協(xié)議波長標(biāo)簽交換MPLmS、基于標(biāo)簽光突發(fā)交換LOBS、全光標(biāo)簽分組交換OLPS

1、MPLS向光網(wǎng)絡(luò)的擴展

傳統(tǒng)的ip網(wǎng)絡(luò)是“盡力而為”的，在流量和網(wǎng)絡(luò)帶寬管理上功能很弱，往往導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞，很難滿足對時延、抖動和傳輸質(zhì)量有特別要求的應(yīng)用(如語音和視頻業(yè)務(wù)等)，此時MPLS(多協(xié)議標(biāo)簽交換)應(yīng)運而生，實現(xiàn)了將第三層的包交換轉(zhuǎn)換成第二層基于標(biāo)簽的包交換的“多層交換技術(shù)”，可使用各種第二層的協(xié)議，如幀中繼、ATM、PPP、以太網(wǎng)等。MPLS具有基于標(biāo)簽的快速轉(zhuǎn)發(fā)和很強的流量工程管理功能，能夠提供較好的QoS方面的服務(wù)保障，IP/MPLS over ATM這種成熟的技術(shù)結(jié)合方式已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到能滿足電信級QOS要求的骨干網(wǎng)絡(luò)中。

隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，通信距離已經(jīng)“死亡”，網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬瓶頸已經(jīng)成為過去，WDM技術(shù)在光纖中的應(yīng)用給出了IP/MPLS over ATM模式的一種替代方案，即IP/MPLS over WDM，高速的ATM交換路由器從骨干網(wǎng)走到了網(wǎng)絡(luò)的邊緣。為了將MPLS應(yīng)用到光網(wǎng)絡(luò)上，必須將MPLS的路由協(xié)議和信令協(xié)議與光交換機相適配構(gòu)造智能型波長路由器/光交換機，同時將對傳統(tǒng)MPLS協(xié)議作相應(yīng)的擴展和修改。與此同時IETF提出了GMPLS的全新概念，它是MPLS向光網(wǎng)絡(luò)擴展的必然產(chǎn)物，具有對智能光網(wǎng)絡(luò)進行快速實施光連接，在光層實現(xiàn)動態(tài)業(yè)務(wù)分配和動態(tài)的提供網(wǎng)絡(luò)資源，以及實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)端到端監(jiān)控保護和恢復(fù)功能。GMPLS能支持多種交換類型，如分組交換PSC，時分復(fù)用TDM﹑波長交換LSC和光纖交換FSC,由此出現(xiàn)了通用標(biāo)簽和LSP分級嵌套概念，即允許系統(tǒng)以一個轉(zhuǎn)發(fā)層來進行縮放，那么位于頂層的標(biāo)簽將是FSC接口，接下來的是LSC、TDM，最后是PSC。GMPLS 還擴展了MPLS在邏輯上把控制平面從數(shù)據(jù)平面中分離出來的概念，允許與數(shù)據(jù)平面相關(guān)的多種物理上的控制平面存在。

2、傳統(tǒng)電域交換技術(shù)在光域中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)中我們已經(jīng)分別采用了電路交換和分組交換這些成熟的技術(shù)，相比之下突發(fā)交換技術(shù)就鮮為人知了，當(dāng)然從交換粒度，交換模式(直通還是存儲轉(zhuǎn)發(fā))，網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的預(yù)留方式等方面來分類的話還有許多交換技術(shù)，應(yīng)用最多的就是以上三種交換技術(shù)。根據(jù)它們的各自特點，在光域中出現(xiàn)了相應(yīng)的三種光交換技術(shù)：

1)波長路由交換(WRS)：在WDM網(wǎng)絡(luò)中使用電路交換技術(shù)時，是以波長交換的形式來實現(xiàn)，在相鄰節(jié)點間的每條鏈路上，一個波長就對應(yīng)一個用于交換的光通道，提供端到端的“虛波長路由”，在網(wǎng)絡(luò)的邊緣建立起光路徑。光路徑通過沿路徑的每條鏈路上預(yù)留專門的波長通道而創(chuàng)建。在點到點的光通路中傳輸數(shù)據(jù)流時，中間節(jié)點不需要任何處理，不需要任何E/O和O/E轉(zhuǎn)換，也不需要緩沖數(shù)據(jù)。波長路由交換網(wǎng)絡(luò)就是傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)絡(luò)的一種形式，不能統(tǒng)計復(fù)用共享帶寬資源，所以帶寬利用率比較低;

2)光分組交換(OPS)：電域的包/分組交換在光域上表現(xiàn)為光分組交換OPS，是基于虛電路和光時分復(fù)用方式的，采用固定長度短數(shù)據(jù)包格式，一般基于TDM來使用光纖中的所有帶寬，數(shù)據(jù)凈荷以光信號方式存在，信頭開銷可以是光形式，也可以是電形式，通過帶外波長或副載波復(fù)用傳送控制開銷使之與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分開，控制開銷和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間的時延用光纖遲延線(光存儲器)來實現(xiàn)，而可變長度的光分組，可使用串聯(lián)的光纖延遲線來實現(xiàn)，OPS主要優(yōu)點是能通過統(tǒng)計復(fù)用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源提高帶寬利用率，而由于通過光/電轉(zhuǎn)換處理控制信息帶來的時延問題比較嚴重;

3)光突發(fā)交換(OBS)：結(jié)合了波長路由交換和光分組交換的優(yōu)點，OBS技術(shù)通過在有限的時間段預(yù)留帶寬來提高網(wǎng)絡(luò)利用率?；窘粨Q實體就是突發(fā)幀，它是在入口節(jié)點、中間節(jié)點、出口節(jié)點之間移動的一串?dāng)?shù)據(jù)包。突發(fā)幀主要由頭部控制突發(fā)幀(Control Burst)和數(shù)據(jù)突發(fā)幀(Data Burst)組成，它們之間各自獨立傳送?？刂仆话l(fā)幀被先于數(shù)據(jù)突發(fā)幀傳送用來沿路徑預(yù)留帶寬，接著數(shù)據(jù)突發(fā)幀隨著控制突發(fā)幀預(yù)留帶寬的相同路徑傳送，同時有三種突發(fā)交換協(xié)議TAG(Tell-And-Go)、IBT(In-Band-Terminator)、RFD(Reserve-a-Fixed-Duration)來協(xié)調(diào)控制突發(fā)幀和數(shù)據(jù)突發(fā)幀之間的協(xié)同工作(即它們之間的發(fā)送偏置時間);

3、基于標(biāo)簽交換的全光互聯(lián)網(wǎng)解決方案

將傳統(tǒng)的MPLS技術(shù)和波長路由交換,光分組交換,光突發(fā)交換相結(jié)合形成了基于標(biāo)簽交換的全光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，相應(yīng)的全光互聯(lián)網(wǎng)解決方案有：多協(xié)議波長標(biāo)簽交換MPLmS、基于標(biāo)簽光突發(fā)交換LOBS、全光標(biāo)簽分組交換OLPS。

3.1 多協(xié)議波長標(biāo)簽交換(MPLmS)光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

MPLmS是傳統(tǒng)電MPLS在光域上的擴展，使用OXC作為LSR，波長作為標(biāo)簽(如圖1所示)，沿用了原有的MPLS框架，不需要定義新的內(nèi)容。它直接采用第一層(光波長級)的交換來處理第三層的IP路由轉(zhuǎn)發(fā)，將標(biāo)簽與WDM波長信道關(guān)聯(lián)起來，其分立波長或光纖信道類似于標(biāo)簽，并通過MPLmS信令來指配光信道。從而大大簡化了網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)，并具有更強大的業(yè)務(wù)管理、流量工程、QoS保證的功能。MPLmS 也可以看作是一種沒有標(biāo)簽?；虬窗D(zhuǎn)發(fā)的簡化MPLS，利用IP選路協(xié)議來發(fā)現(xiàn)拓撲，利用MPLS信令協(xié)議來實現(xiàn)波長通路的自動指配，為實時配置光波長通路提供了基本框架，選路與信令分離有利于靈活引入新特性新算法。這種方法可以使業(yè)務(wù)層上的路由器、ATM交換機或ADM動態(tài)地要求傳送網(wǎng)提供所需的波長，實現(xiàn)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)控制和快速業(yè)務(wù)供給，簡化了IP層與光層的融合以及跨層的網(wǎng)絡(luò)管理，降低了網(wǎng)絡(luò)運行和業(yè)務(wù)拓展成本，有利于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)敷設(shè)。IP層與光層的融合正展現(xiàn)了前所未有的前景。MPLmS是構(gòu)建新型網(wǎng)絡(luò)的管理控制平臺，通過它可將IP等各種業(yè)務(wù)無縫的接入到具有巨大帶寬的光纖網(wǎng)絡(luò)上來，是構(gòu)建未來新型網(wǎng)絡(luò)的有效方法。

摘要：本文首先介紹了MPLS向光網(wǎng)絡(luò)的擴展，其次闡述了傳統(tǒng)電域交換技術(shù)在光域中的應(yīng)用，最后分析了基于標(biāo)簽交換的全光互聯(lián)網(wǎng)解決方案：多協(xié)議波長標(biāo)簽交換MPLmS、基于標(biāo)簽光突發(fā)交換LOBS、全光標(biāo)簽分組交換OLPS。

關(guān)鍵詞：多協(xié)議波長標(biāo)簽交換MPLmS、基于標(biāo)簽光突發(fā)交換LOBS、全光標(biāo)簽分組交換OLPS

1、MPLS向光網(wǎng)絡(luò)的擴展

傳統(tǒng)的ip網(wǎng)絡(luò)是“盡力而為”的，在流量和網(wǎng)絡(luò)帶寬管理上功能很弱，往往導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞，很難滿足對時延、抖動和傳輸質(zhì)量有特別要求的應(yīng)用(如語音和視頻業(yè)務(wù)等)，此時MPLS(多協(xié)議標(biāo)簽交換)應(yīng)運而生，實現(xiàn)了將第三層的包交換轉(zhuǎn)換成第二層基于標(biāo)簽的包交換的“多層交換技術(shù)”，可使用各種第二層的協(xié)議，如幀中繼、ATM、PPP、以太網(wǎng)等。MPLS具有基于標(biāo)簽的快速轉(zhuǎn)發(fā)和很強的流量工程管理功能，能夠提供較好的QoS方面的服務(wù)保障，IP/MPLS over ATM這種成熟的技術(shù)結(jié)合方式已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到能滿足電信級QOS要求的骨干網(wǎng)絡(luò)中。

隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，通信距離已經(jīng)“死亡”，網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬瓶頸已經(jīng)成為過去，WDM技術(shù)在光纖中的應(yīng)用給出了IP/MPLS over ATM模式的一種替代方案，即IP/MPLS over WDM，高速的ATM交換路由器從骨干網(wǎng)走到了網(wǎng)絡(luò)的邊緣。為了將MPLS應(yīng)用到光網(wǎng)絡(luò)上，必須將MPLS的路由協(xié)議和信令協(xié)議與光交換機相適配構(gòu)造智能型波長路由器/光交換機，同時將對傳統(tǒng)MPLS協(xié)議作相應(yīng)的擴展和修改。與此同時IETF提出了GMPLS的全新概念，它是MPLS向光網(wǎng)絡(luò)擴展的必然產(chǎn)物，具有對智能光網(wǎng)絡(luò)進行快速實施光連接，在光層實現(xiàn)動態(tài)業(yè)務(wù)分配和動態(tài)的提供網(wǎng)絡(luò)資源，以及實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)端到端監(jiān)控保護和恢復(fù)功能。GMPLS能支持多種交換類型，如分組交換PSC，時分復(fù)用TDM﹑波長交換LSC和光纖交換FSC,由此出現(xiàn)了通用標(biāo)簽和LSP分級嵌套概念，即允許系統(tǒng)以一個轉(zhuǎn)發(fā)層來進行縮放，那么位于頂層的標(biāo)簽將是FSC接口，接下來的是LSC、TDM，最后是PSC。GMPLS 還擴展了MPLS在邏輯上把控制平面從數(shù)據(jù)平面中分離出來的概念，允許與數(shù)據(jù)平面相關(guān)的多種物理上的控制平面存在。

2、傳統(tǒng)電域交換技術(shù)在光域中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)中我們已經(jīng)分別采用了電路交換和分組交換這些成熟的技術(shù)，相比之下突發(fā)交換技術(shù)就鮮為人知了，當(dāng)然從交換粒度，交換模式(直通還是存儲轉(zhuǎn)發(fā))，網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的預(yù)留方式等方面來分類的話還有許多交換技術(shù)，應(yīng)用最多的就是以上三種交換技術(shù)。根據(jù)它們的各自特點，在光域中出現(xiàn)了相應(yīng)的三種光交換技術(shù)：

1)波長路由交換(WRS)：在WDM網(wǎng)絡(luò)中使用電路交換技術(shù)時，是以波長交換的形式來實現(xiàn)，在相鄰節(jié)點間的每條鏈路上，一個波長就對應(yīng)一個用于交換的光通道，提供端到端的“虛波長路由”，在網(wǎng)絡(luò)的邊緣建立起光路徑。光路徑通過沿路徑的每條鏈路上預(yù)留專門的波長通道而創(chuàng)建。在點到點的光通路中傳輸數(shù)據(jù)流時，中間節(jié)點不需要任何處理，不需要任何E/O和O/E轉(zhuǎn)換，也不需要緩沖數(shù)據(jù)。波長路由交換網(wǎng)絡(luò)就是傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)絡(luò)的一種形式，不能統(tǒng)計復(fù)用共享帶寬資源，所以帶寬利用率比較低;

2)光分組交換(OPS)：電域的包/分組交換在光域上表現(xiàn)為光分組交換OPS，是基于虛電路和光時分復(fù)用方式的，采用固定長度短數(shù)據(jù)包格式，一般基于TDM來使用光纖中的所有帶寬，數(shù)據(jù)凈荷以光信號方式存在，信頭開銷可以是光形式，也可以是電形式，通過帶外波長或副載波復(fù)用傳送控制開銷使之與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分開，控制開銷和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間的時延用光纖遲延線(光存儲器)來實現(xiàn)，而可變長度的光分組，可使用串聯(lián)的光纖延遲線來實現(xiàn)，OPS主要優(yōu)點是能通過統(tǒng)計復(fù)用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源提高帶寬利用率，而由于通過光/電轉(zhuǎn)換處理控制信息帶來的時延問題比較嚴重;

3)光突發(fā)交換(OBS)：結(jié)合了波長路由交換和光分組交換的優(yōu)點，OBS技術(shù)通過在有限的時間段預(yù)留帶寬來提高網(wǎng)絡(luò)利用率。基本交換實體就是突發(fā)幀，它是在入口節(jié)點、中間節(jié)點、出口節(jié)點之間移動的一串?dāng)?shù)據(jù)包。突發(fā)幀主要由頭部控制突發(fā)幀(Control Burst)和數(shù)據(jù)突發(fā)幀(Data Burst)組成，它們之間各自獨立傳送?？刂仆话l(fā)幀被先于數(shù)據(jù)突發(fā)幀傳送用來沿路徑預(yù)留帶寬，接著數(shù)據(jù)突發(fā)幀隨著控制突發(fā)幀預(yù)留帶寬的相同路徑傳送，同時有三種突發(fā)交換協(xié)議TAG(Tell-And-Go)、IBT(In-Band-Terminator)、RFD(Reserve-a-Fixed-Duration)來協(xié)調(diào)控制突發(fā)幀和數(shù)據(jù)突發(fā)幀之間的協(xié)同工作(即它們之間的發(fā)送偏置時間);

3、基于標(biāo)簽交換的全光互聯(lián)網(wǎng)解決方案

將傳統(tǒng)的MPLS技術(shù)和波長路由交換,光分組交換,光突發(fā)交換相結(jié)合形成了基于標(biāo)簽交換的全光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，相應(yīng)的全光互聯(lián)網(wǎng)解決方案有：多協(xié)議波長標(biāo)簽交換MPLmS、基于標(biāo)簽光突發(fā)交換LOBS、全光標(biāo)簽分組交換OLPS。

3.1 多協(xié)議波長標(biāo)簽交換(MPLmS)光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

MPLmS是傳統(tǒng)電MPLS在光域上的擴展，使用OXC作為LSR，波長作為標(biāo)簽(如圖1所示)，沿用了原有的MPLS框架，不需要定義新的內(nèi)容。它直接采用第一層(光波長級)的交換來處理第三層的IP路由轉(zhuǎn)發(fā)，將標(biāo)簽與WDM波長信道關(guān)聯(lián)起來，其分立波長或光纖信道類似于標(biāo)簽，并通過MPLmS信令來指配光信道。從而大大簡化了網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)，并具有更強大的業(yè)務(wù)管理、流量工程、QoS保證的功能。MPLmS 也可以看作是一種沒有標(biāo)簽?；虬窗D(zhuǎn)發(fā)的簡化MPLS，利用IP選路協(xié)議來發(fā)現(xiàn)拓撲，利用MPLS信令協(xié)議來實現(xiàn)波長通路的自動指配，為實時配置光波長通路提供了基本框架，選路與信令分離有利于靈活引入新特性新算法。這種方法可以使業(yè)務(wù)層上的路由器、ATM交換機或ADM動態(tài)地要求傳送網(wǎng)提供所需的波長，實現(xiàn)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)控制和快速業(yè)務(wù)供給，簡化了IP層與光層的融合以及跨層的網(wǎng)絡(luò)管理，降低了網(wǎng)絡(luò)運行和業(yè)務(wù)拓展成本，有利于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)敷設(shè)。IP層與光層的融合正展現(xiàn)了前所未有的前景。MPLmS是構(gòu)建新型網(wǎng)絡(luò)的管理控制平臺，通過它可將IP等各種業(yè)務(wù)無縫的接入到具有巨大帶寬的光纖網(wǎng)絡(luò)上來，是構(gòu)建未來新型網(wǎng)絡(luò)的有效方法。

圖1 MPLmS網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及標(biāo)簽交換過程

MPLmS把MPLS標(biāo)簽交換的基本概念應(yīng)用到了光域，采用光波長作為交換的標(biāo)簽，將第三層路由轉(zhuǎn)發(fā)與第一層(光層)的光交換進行了無縫融合，利用波長來尋找路由，并標(biāo)識所建立的光通路，為上層業(yè)務(wù)提供快速的波長交換通道。光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點被看作是MPLS設(shè)備，MPLmS光網(wǎng)絡(luò)的邊緣采用標(biāo)簽棧，它將更小的電MPLS設(shè)備節(jié)點的LSP整合進更大的波長LSP中。MPLmS域的中間節(jié)點在數(shù)據(jù)傳輸過程中不再運行任何電的標(biāo)簽處理，并且只有有限個標(biāo)簽處理操作在光域上實現(xiàn)。利用這些功能，波長標(biāo)簽方案將MPLS的控制平面粘貼到光波長路由交換機/光交叉連接設(shè)備的上層，并將它看作是具有MPLS能力的節(jié)點，即光波長交換路由器(O-LSR)節(jié)點。

實際上最初MPLS的標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(luò)模型：

MPLmS應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)模型圖2所示。支持標(biāo)簽交換的IP路由器(LSR)連接光核心網(wǎng)絡(luò)，光網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(guān)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。控制平面使用基于IP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(luò)模型

在MPLmS中，波長標(biāo)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(luò)設(shè)備區(qū)域中建立LSP。傳統(tǒng)意義的LSP是單向的，為了適應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)簽請求(通用標(biāo)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(biāo)識，表示LSP運載的凈荷類型，使用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)凈荷類型，由入節(jié)點設(shè)置，供出節(jié)點使用，中間節(jié)點僅進行透明傳送。

圖3 標(biāo)簽請求(通用標(biāo)簽請求)TLV結(jié)構(gòu)

為了支持光網(wǎng)絡(luò)的傳輸環(huán)境，MPLmS標(biāo)簽應(yīng)該支持對光纖、波帶、波長甚至?xí)r隙的標(biāo)識。不同的應(yīng)用環(huán)境下標(biāo)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(biāo)識符標(biāo)識收到標(biāo)簽請求的鏈路，僅在鄰接的節(jié)點間具有本地效力。標(biāo)簽的長度和格式根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境而不同。比如在波長標(biāo)簽交換應(yīng)用中，端口/波長標(biāo)簽為32比特，表示使用的光纖或端口或波長，與傳統(tǒng)標(biāo)簽不同的是沒有實驗比特、標(biāo)簽棧底標(biāo)簽和TTL等域，但它與傳統(tǒng)標(biāo)簽一樣，僅在鄰接節(jié)點間具有本地效力。標(biāo)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(fù)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(biāo)簽交換及其相關(guān)協(xié)議的應(yīng)用經(jīng)驗，以MPLS技術(shù)提高光網(wǎng)絡(luò)的靈活性、生存能力并實現(xiàn)流量工程。

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

所謂全光標(biāo)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(biāo)簽技術(shù)。目前關(guān)于光標(biāo)簽頭和光分組的復(fù)用技術(shù)主要是利用副載波復(fù)用SCM技術(shù)實現(xiàn)。如圖5所示它將副載波復(fù)用光頭粘在每個分組上，即標(biāo)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(fù)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(biāo)簽的隨路和共路復(fù)用方式-副載波復(fù)用SCM

OLPS光標(biāo)簽分組交換技術(shù)將目前普遍接納的IP尋址、標(biāo)簽交換與光波長交換技術(shù)有機結(jié)合起來。采用標(biāo)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(shè)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(biāo)簽邊緣路由交換機OLER和光標(biāo)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(biāo)簽，當(dāng)在OLPS網(wǎng)絡(luò)中時時光虛道路標(biāo)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。控制驅(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(guān)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(luò)的要求。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(luò)設(shè)計原則，即“高網(wǎng)絡(luò)邊緣的智能化，以換取骨干網(wǎng)絡(luò)性能的提高”的設(shè)計原則。

全光標(biāo)簽分組交換網(wǎng)絡(luò)中的核心光標(biāo)簽路由器OLSR即可以使用空分交換也可以使用波分交換，并且僅對帶有路由信息的光分組頭進行高速處理而為光分組的有效負載提供透明路徑，因此他具有高速、大吞吐量、低延時、業(yè)務(wù)和比特率透明等突出特點，嫩高效的承載IP業(yè)務(wù)，同時它還能靈活地組網(wǎng)和實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)升級，大幅度提高網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性和生存能力。光核心路由器主要有光分組頭識別和重置、沖突解決、分組路由和傳輸控制等光信號處理功能模塊組成。同時，目前基于光標(biāo)簽交換的分組光網(wǎng)絡(luò)研究在網(wǎng)絡(luò)管理和控制方面，充分吸收了IETF(Internet Engineer Task Force)開發(fā)地MPLS技術(shù)的一些技術(shù)優(yōu)勢。

全光分組交換節(jié)點OLSR主要有標(biāo)簽交換模塊和光子交換機組成。光標(biāo)簽交換模塊負責(zé)：檢測分組字頭;完整的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包;檢測包的端點;當(dāng)需要的時候重寫光子頭;而目前可是用的比較先進的光子交換技術(shù)有：微電子機械技術(shù)MEM、LiNbO交換器、快速液晶交換器、半導(dǎo)體光放大器SOA或電吸收EA調(diào)制器/交換器等。

光標(biāo)簽邊緣路由器OLER主要負責(zé)為IP包分配光標(biāo)簽和為每一個分組選定一路波長;而核心光標(biāo)簽路由IOLSR要執(zhí)行標(biāo)簽處理、新標(biāo)簽的計算、全光的刷新標(biāo)簽和轉(zhuǎn)換分組所在的波長。

光標(biāo)簽分組交換網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)接點主要是按照OVPI標(biāo)識來對IP包(第二層)執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)交換操作。每一個OVPI主要包括節(jié)點號、端口號和波長編號，它是由入口OLER負責(zé)分配，在交換過程中他的具體數(shù)值會在每一個下游交換節(jié)點上被更新。這時就相當(dāng)于由IP選路和OLPS交換機電互聯(lián)而構(gòu)成了具有光標(biāo)簽分組交還能力的IP路由交換機。換言之，OLPS網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點不但具有其他路由器所具有的路由表和路由更新協(xié)議，而且具有按照標(biāo)簽進行光交換的能力，因此可以說他所執(zhí)行的功能就是IP交換路由器的功能，但這時路由表的更新與傳統(tǒng)路由器中的地址信息更新不同，而是對OLPS節(jié)點中光虛通道表進行更新。路由更新信息是通過在OPLS分組頭中標(biāo)定一個特定的域來傳輸適當(dāng)?shù)剡x路協(xié)議而從相鄰節(jié)點獲得的。OPLS節(jié)點的基本功能，一是通過選路IP包來更新路由表以獲得對光包執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)操作所需要使用的IVPI標(biāo)識;二是對第三層選路由結(jié)果執(zhí)行標(biāo)簽綁定操作;三是依據(jù)標(biāo)簽對光分組進行轉(zhuǎn)發(fā)。貼有標(biāo)簽的分組能夠被下游OLSR節(jié)點探測出，并由節(jié)點選路控制器來管理它的去留。

當(dāng)OLPS節(jié)點面對不平衡業(yè)務(wù)狀況時，可通過給網(wǎng)絡(luò)中邊緣路由器OLER之間的任一光的虛通道分配峰值帶寬方法，來合理管理OLPS網(wǎng)絡(luò)資源以便校正業(yè)務(wù)的不平衡問題。這種網(wǎng)絡(luò)資源方法雖然降低了OPLS網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，但是在網(wǎng)絡(luò)帶寬大到無窮而帶寬成本不成為問題的時候，這種低的帶寬利用率的資源管理方法仍可以接受。而且這種基于MPLS的OLPS網(wǎng)絡(luò)還可提供對具有不同Qos要求的業(yè)務(wù)進行管理的能力。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)存在延時抖動和包丟失時，可為“供質(zhì)量保證”的業(yè)務(wù)預(yù)留一定量的帶寬，同時將剩余帶寬提供給”盡力而為的”業(yè)務(wù)。在這種情況下，特別是對于提供質(zhì)量保證的業(yè)務(wù)就需要呼叫接入控制機制，而這些控制機制不應(yīng)占用可用帶寬。在OLPS網(wǎng)絡(luò)的邊緣路由器OLER上，可對需要執(zhí)行業(yè)務(wù)分級的業(yè)務(wù)，使用諸如WFQ(Weighted Fair Queuing)方法或不同的包丟棄算法，同時對提供質(zhì)量保證的業(yè)務(wù)使用“漏斗”算法來分配所需帶寬。

目前光標(biāo)簽分組交換技術(shù)要步入實用還受制于邏輯處理技術(shù)相對滯后而造成的光標(biāo)簽頭的高速超快、全光刷新、重寫以及光頭可用帶寬太窄等技術(shù)的限制。因此真正意義的光分組交換網(wǎng)絡(luò)要獲得實現(xiàn)還需要有相當(dāng)長的時間。

3.3 基于標(biāo)簽光突發(fā)交換(LOBS)的光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

由于光突發(fā)交換與(波長)電路交換和光分組交換相比具有特有的優(yōu)勢，同時MPLS的標(biāo)簽交換技術(shù)對未來網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)的影響也意義深遠，所以我們同樣可以將MPLS的標(biāo)簽交換思想引入到光突發(fā)交換中來，從而產(chǎn)生了基于標(biāo)簽的光突發(fā)交換技術(shù)LOBS，為IP Over WDM光互聯(lián)網(wǎng)開辟了一種新的解決方案。

使用OBS來支持IP Over WDM的一個方法是在每個WDM光交換上運行IP軟件和協(xié)議，以及其它的控制軟件(當(dāng)然現(xiàn)在考慮的IP協(xié)議主要是MPLS協(xié)議和其控制技術(shù))，這些控制軟件是網(wǎng)絡(luò)層與WDM光層接口的一部分。在WDM層使用專用的控制來為這些IP實現(xiàn)間提供靜態(tài)的/物理的連接，特別的這些專用的控制波長可用來交換那些在物理上相鄰的、包含拓撲信息和路由表的IP實體間的分組信息。為了發(fā)送數(shù)據(jù)，首先需要用一個控制分組在不需要經(jīng)歷中間IP實體的情況下發(fā)送到宿端，這樣就減少了突發(fā)分組的等待時間以及在IP層上的處理。需要注意的是，由于控制分組的有限的不透明性，OBS能達到對阻塞和故障的高度的適應(yīng)性，并且像在光分組/信元交換中一樣，能支持基于優(yōu)先級的路由。

基于標(biāo)簽的光突發(fā)交換LOBS技術(shù)與前面所述的MPLmS技術(shù)在吸收MPLS標(biāo)簽交換技術(shù)方面的基本思路是一致的，所不同的主要是LOBS將控制信道和數(shù)據(jù)交換信道進行了分離，標(biāo)簽信息在控制包中：而且這時在波長信道上所承載的數(shù)據(jù)是由多個IP包組成的突發(fā)數(shù)據(jù)流。在LOBS網(wǎng)絡(luò)中，每一個控制包/分組由控制信息和標(biāo)簽構(gòu)成，并作為一個普通的IP包在運行了LDP而預(yù)先建立起來的一個LOBS通路上被傳送，該通道就類似于標(biāo)簽交換通路LSP。在入口LOBS節(jié)點將多個IP包組裝成突發(fā)數(shù)據(jù)流，然后該突發(fā)數(shù)據(jù)流就在由節(jié)點對控制包中的標(biāo)簽進行處理后相應(yīng)建立起來的波長通道上傳輸。在數(shù)據(jù)流的整個轉(zhuǎn)發(fā)過程中，都無需進行任何電子操作而完全在光域上執(zhí)行，其它的標(biāo)簽操作均類似于MPLmS實現(xiàn)方案。在MPLmS中，每一個波長為一個標(biāo)簽，即就是標(biāo)簽交換通道LSP是波長通道。這時由于缺乏波長合并(merging)技術(shù)，所以中間節(jié)點無法在光域上實現(xiàn)對多個LSP的整合操作，因此不能實現(xiàn)業(yè)務(wù)合并和疏導(dǎo)(grooming)。相反在LOBS中每一個突發(fā)數(shù)據(jù)流對應(yīng)一個標(biāo)簽，在每一個交換節(jié)點上都對標(biāo)簽信息、波長號、偏置時間等控制信息執(zhí)行電處理操作，因此不同LSP通路上的突發(fā)數(shù)據(jù)流無需進行光/電/光變換就完全可以進行業(yè)務(wù)整合。

此外，在骨干光網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用OBS技術(shù)實現(xiàn)Qos有好幾種方法：

◆首先，我們可以控制LSP的建立，使其只具有一個較小的突發(fā)阻塞概率，方法是通過OBS MAC層的統(tǒng)計整型特性和在LSP整形結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過程。突發(fā)數(shù)據(jù)包在一個LSP上的到達統(tǒng)計特性即使經(jīng)過幾個節(jié)點以后也不會改變，這是因為整個交換過程對數(shù)據(jù)包都沒有執(zhí)行緩存操作的結(jié)果。因此，在確認一個LSP建立以后，在其輸出接口，我們就完全可以預(yù)期它是否保持一個較低的突發(fā)阻塞概率。此外，通過優(yōu)化設(shè)計和規(guī)劃OBS MAC層結(jié)構(gòu)，我們可以實現(xiàn)預(yù)期的LSP時延特性。因此，LSP對IP層來說就是一個可以信賴的、具有某種被指配的數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)傳送管道，而且具有較低的突發(fā)阻塞概率和確定的傳輸時延。因此，在IP層可以應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的IP Qos機制例如區(qū)分服務(wù)DiffServ(differentiated service)對業(yè)務(wù)進行區(qū)分。

◆另外一個Qos方案就是業(yè)務(wù)提供商可以在部分網(wǎng)絡(luò)上提供具有不同可信度的LSP通道。標(biāo)準(zhǔn)的Qos路由機構(gòu)可以根據(jù)他們不同的Qos需求(也就是具有不同的分組丟失率)將這些分組數(shù)據(jù)從接入邊界路由器路由到合適的出口邊界路由器?？梢岳妙~外的偏置時間來支持優(yōu)先級和Qos(即達到公平性)，而不需要中間節(jié)點上的緩存。

◆有一種方法就是自適應(yīng)路由和優(yōu)先級技術(shù)。在OBS中一個主要的設(shè)計問題就是如何減少突發(fā)分組丟失的概率，在沒有或者只有有限的緩存的情況下，可以采用自適應(yīng)路由和/或分配優(yōu)先級的方法來減少突發(fā)分組丟失的概率。

4、結(jié)束語

下一代網(wǎng)絡(luò)NGN是一個以軟交換為中心，以智能的OTN為基礎(chǔ)的傳送光網(wǎng)絡(luò)。目前ITU-T提出的ASON具有大容量光交換能力和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)自動發(fā)現(xiàn)、端到端光電路配置、帶寬動態(tài)分配等功能，是一種新的全光互聯(lián)網(wǎng)解決方案，具有很大的應(yīng)用前景。

圖1 MPLmS網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及標(biāo)簽交換過程

MPLmS把MPLS標(biāo)簽交換的基本概念應(yīng)用到了光域，采用光波長作為交換的標(biāo)簽，將第三層路由轉(zhuǎn)發(fā)與第一層(光層)的光交換進行了無縫融合，利用波長來尋找路由，并標(biāo)識所建立的光通路，為上層業(yè)務(wù)提供快速的波長交換通道。光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點被看作是MPLS設(shè)備，MPLmS光網(wǎng)絡(luò)的邊緣采用標(biāo)簽棧，它將更小的電MPLS設(shè)備節(jié)點的LSP整合進更大的波長LSP中。MPLmS域的中間節(jié)點在數(shù)據(jù)傳輸過程中不再運行任何電的標(biāo)簽處理，并且只有有限個標(biāo)簽處理操作在光域上實現(xiàn)。利用這些功能，波長標(biāo)簽方案將MPLS的控制平面粘貼到光波長路由交換機/光交叉連接設(shè)備的上層，并將它看作是具有MPLS能力的節(jié)點，即光波長交換路由器(O-LSR)節(jié)點。

實際上最初MPLS的標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(luò)模型：

MPLmS應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)模型圖2所示。支持標(biāo)簽交換的IP路由器(LSR)連接光核心網(wǎng)絡(luò)，光網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(guān)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(luò)模型

在MPLmS中，波長標(biāo)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(luò)設(shè)備區(qū)域中建立LSP。傳統(tǒng)意義的LSP是單向的，為了適應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)簽請求(通用標(biāo)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(biāo)識，表示LSP運載的凈荷類型，使用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)凈荷類型，由入節(jié)點設(shè)置，供出節(jié)點使用，中間節(jié)點僅進行透明傳送。

圖3 標(biāo)簽請求(通用標(biāo)簽請求)TLV結(jié)構(gòu)

為了支持光網(wǎng)絡(luò)的傳輸環(huán)境，MPLmS標(biāo)簽應(yīng)該支持對光纖、波帶、波長甚至?xí)r隙的標(biāo)識。不同的應(yīng)用環(huán)境下標(biāo)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(biāo)識符標(biāo)識收到標(biāo)簽請求的鏈路，僅在鄰接的節(jié)點間具有本地效力。標(biāo)簽的長度和格式根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境而不同。比如在波長標(biāo)簽交換應(yīng)用中，端口/波長標(biāo)簽為32比特，表示使用的光纖或端口或波長，與傳統(tǒng)標(biāo)簽不同的是沒有實驗比特、標(biāo)簽棧底標(biāo)簽和TTL等域，但它與傳統(tǒng)標(biāo)簽一樣，僅在鄰接節(jié)點間具有本地效力。標(biāo)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(fù)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(biāo)簽交換及其相關(guān)協(xié)議的應(yīng)用經(jīng)驗，以MPLS技術(shù)提高光網(wǎng)絡(luò)的靈活性、生存能力并實現(xiàn)流量工程。

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

所謂全光標(biāo)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(biāo)簽技術(shù)。目前關(guān)于光標(biāo)簽頭和光分組的復(fù)用技術(shù)主要是利用副載波復(fù)用SCM技術(shù)實現(xiàn)。如圖5所示它將副載波復(fù)用光頭粘在每個分組上，即標(biāo)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(fù)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(biāo)簽的隨路和共路復(fù)用方式-副載波復(fù)用SCM

OLPS光標(biāo)簽分組交換技術(shù)將目前普遍接納的IP尋址、標(biāo)簽交換與光波長交換技術(shù)有機結(jié)合起來。采用標(biāo)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(shè)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(biāo)簽邊緣路由交換機OLER和光標(biāo)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(biāo)簽，當(dāng)在OLPS網(wǎng)絡(luò)中時時光虛道路標(biāo)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(guān)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(luò)的要求。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(luò)設(shè)計原則，即“高網(wǎng)絡(luò)邊緣的智能化，以換取骨干網(wǎng)絡(luò)性能的提高”的設(shè)計原則。

全光標(biāo)簽分組交換網(wǎng)絡(luò)中的核心光標(biāo)簽路由器OLSR即可以使用空分交換也可以使用波分交換，并且僅對帶有路由信息的光分組頭進行高速處理而為光分組的有效負載提供透明路徑，因此他具有高速、大吞吐量、低延時、業(yè)務(wù)和比特率透明等突出特點，嫩高效的承載IP業(yè)務(wù)，同時它還能靈活地組網(wǎng)和實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)升級，大幅度提高網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性和生存能力。光核心路由器主要有光分組頭識別和重置、沖突解決、分組路由和傳輸控制等光信號處理功能模塊組成。同時，目前基于光標(biāo)簽交換的分組光網(wǎng)絡(luò)研究在網(wǎng)絡(luò)管理和控制方面，充分吸收了IETF(Internet Engineer Task Force)開發(fā)地MPLS技術(shù)的一些技術(shù)優(yōu)勢。

全光分組交換節(jié)點OLSR主要有標(biāo)簽交換模塊和光子交換機組成。光標(biāo)簽交換模塊負責(zé)：檢測分組字頭;完整的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包;檢測包的端點;當(dāng)需要的時候重寫光子頭;而目前可是用的比較先進的光子交換技術(shù)有：微電子機械技術(shù)MEM、LiNbO交換器、快速液晶交換器、半導(dǎo)體光放大器SOA或電吸收EA調(diào)制器/交換器等。

光標(biāo)簽邊緣路由器OLER主要負責(zé)為IP包分配光標(biāo)簽和為每一個分組選定一路波長;而核心光標(biāo)簽路由IOLSR要執(zhí)行標(biāo)簽處理、新標(biāo)簽的計算、全光的刷新標(biāo)簽和轉(zhuǎn)換分組所在的波長。

光標(biāo)簽分組交換網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)接點主要是按照OVPI標(biāo)識來對IP包(第二層)執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)交換操作。每一個OVPI主要包括節(jié)點號、端口號和波長編號，它是由入口OLER負責(zé)分配，在交換過程中他的具體數(shù)值會在每一個下游交換節(jié)點上被更新。這時就相當(dāng)于由IP選路和OLPS交換機電互聯(lián)而構(gòu)成了具有光標(biāo)簽分組交還能力的IP路由交換機。換言之，OLPS網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點不但具有其他路由器所具有的路由表和路由更新協(xié)議，而且具有按照標(biāo)簽進行光交換的能力，因此可以說他所執(zhí)行的功能就是IP交換路由器的功能，但這時路由表的更新與傳統(tǒng)路由器中的地址信息更新不同，而是對OLPS節(jié)點中光虛通道表進行更新。路由更新信息是通過在OPLS分組頭中標(biāo)定一個特定的域來傳輸適當(dāng)?shù)剡x路協(xié)議而從相鄰節(jié)點獲得的。OPLS節(jié)點的基本功能，一是通過選路IP包來更新路由表以獲得對光包執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)操作所需要使用的IVPI標(biāo)識;二是對第三層選路由結(jié)果執(zhí)行標(biāo)簽綁定操作;三是依據(jù)標(biāo)簽對光分組進行轉(zhuǎn)發(fā)。貼有標(biāo)簽的分組能夠被下游OLSR節(jié)點探測出，并由節(jié)點選路控制器來管理它的去留。

當(dāng)OLPS節(jié)點面對不平衡業(yè)務(wù)狀況時，可通過給網(wǎng)絡(luò)中邊緣路由器OLER之間的任一光的虛通道分配峰值帶寬方法，來合理管理OLPS網(wǎng)絡(luò)資源以便校正業(yè)務(wù)的不平衡問題。這種網(wǎng)絡(luò)資源方法雖然降低了OPLS網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，但是在網(wǎng)絡(luò)帶寬大到無窮而帶寬成本不成為問題的時候，這種低的帶寬利用率的資源管理方法仍可以接受。而且這種基于MPLS的OLPS網(wǎng)絡(luò)還可提供對具有不同Qos要求的業(yè)務(wù)進行管理的能力。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)存在延時抖動和包丟失時，可為“供質(zhì)量保證”的業(yè)務(wù)預(yù)留一定量的帶寬，同時將剩余帶寬提供給”盡力而為的”業(yè)務(wù)。在這種情況下，特別是對于提供質(zhì)量保證的業(yè)務(wù)就需要呼叫接入控制機制，而這些控制機制不應(yīng)占用可用帶寬。在OLPS網(wǎng)絡(luò)的邊緣路由器OLER上，可對需要執(zhí)行業(yè)務(wù)分級的業(yè)務(wù)，使用諸如WFQ(Weighted Fair Queuing)方法或不同的包丟棄算法，同時對提供質(zhì)量保證的業(yè)務(wù)使用“漏斗”算法來分配所需帶寬。

目前光標(biāo)簽分組交換技術(shù)要步入實用還受制于邏輯處理技術(shù)相對滯后而造成的光標(biāo)簽頭的高速超快、全光刷新、重寫以及光頭可用帶寬太窄等技術(shù)的限制。因此真正意義的光分組交換網(wǎng)絡(luò)要獲得實現(xiàn)還需要有相當(dāng)長的時間。

3.3 基于標(biāo)簽光突發(fā)交換(LOBS)的光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

由于光突發(fā)交換與(波長)電路交換和光分組交換相比具有特有的優(yōu)勢，同時MPLS的標(biāo)簽交換技術(shù)對未來網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)的影響也意義深遠，所以我們同樣可以將MPLS的標(biāo)簽交換思想引入到光突發(fā)交換中來，從而產(chǎn)生了基于標(biāo)簽的光突發(fā)交換技術(shù)LOBS，為IP Over WDM光互聯(lián)網(wǎng)開辟了一種新的解決方案。

使用OBS來支持IP Over WDM的一個方法是在每個WDM光交換上運行IP軟件和協(xié)議，以及其它的控制軟件(當(dāng)然現(xiàn)在考慮的IP協(xié)議主要是MPLS協(xié)議和其控制技術(shù))，這些控制軟件是網(wǎng)絡(luò)層與WDM光層接口的一部分。在WDM層使用專用的控制來為這些IP實現(xiàn)間提供靜態(tài)的/物理的連接，特別的這些專用的控制波長可用來交換那些在物理上相鄰的、包含拓撲信息和路由表的IP實體間的分組信息。為了發(fā)送數(shù)據(jù)，首先需要用一個控制分組在不需要經(jīng)歷中間IP實體的情況下發(fā)送到宿端，這樣就減少了突發(fā)分組的等待時間以及在IP層上的處理。需要注意的是，由于控制分組的有限的不透明性，OBS能達到對阻塞和故障的高度的適應(yīng)性，并且像在光分組/信元交換中一樣，能支持基于優(yōu)先級的路由。

基于標(biāo)簽的光突發(fā)交換LOBS技術(shù)與前面所述的MPLmS技術(shù)在吸收MPLS標(biāo)簽交換技術(shù)方面的基本思路是一致的，所不同的主要是LOBS將控制信道和數(shù)據(jù)交換信道進行了分離，標(biāo)簽信息在控制包中：而且這時在波長信道上所承載的數(shù)據(jù)是由多個IP包組成的突發(fā)數(shù)據(jù)流。在LOBS網(wǎng)絡(luò)中，每一個控制包/分組由控制信息和標(biāo)簽構(gòu)成，并作為一個普通的IP包在運行了LDP而預(yù)先建立起來的一個LOBS通路上被傳送，該通道就類似于標(biāo)簽交換通路LSP。在入口LOBS節(jié)點將多個IP包組裝成突發(fā)數(shù)據(jù)流，然后該突發(fā)數(shù)據(jù)流就在由節(jié)點對控制包中的標(biāo)簽進行處理后相應(yīng)建立起來的波長通道上傳輸。在數(shù)據(jù)流的整個轉(zhuǎn)發(fā)過程中，都無需進行任何電子操作而完全在光域上執(zhí)行，其它的標(biāo)簽操作均類似于MPLmS實現(xiàn)方案。在MPLmS中，每一個波長為一個標(biāo)簽，即就是標(biāo)簽交換通道LSP是波長通道。這時由于缺乏波長合并(merging)技術(shù)，所以中間節(jié)點無法在光域上實現(xiàn)對多個LSP的整合操作，因此不能實現(xiàn)業(yè)務(wù)合并和疏導(dǎo)(grooming)。相反在LOBS中每一個突發(fā)數(shù)據(jù)流對應(yīng)一個標(biāo)簽，在每一個交換節(jié)點上都對標(biāo)簽信息、波長號、偏置時間等控制信息執(zhí)行電處理操作，因此不同LSP通路上的突發(fā)數(shù)據(jù)流無需進行光/電/光變換就完全可以進行業(yè)務(wù)整合。

此外，在骨干光網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用OBS技術(shù)實現(xiàn)Qos有好幾種方法：

◆首先，我們可以控制LSP的建立，使其只具有一個較小的突發(fā)阻塞概率，方法是通過OBS MAC層的統(tǒng)計整型特性和在LSP整形結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過程。突發(fā)數(shù)據(jù)包在一個LSP上的到達統(tǒng)計特性即使經(jīng)過幾個節(jié)點以后也不會改變，這是因為整個交換過程對數(shù)據(jù)包都沒有執(zhí)行緩存操作的結(jié)果。因此，在確認一個LSP建立以后，在其輸出接口，我們就完全可以預(yù)期它是否保持一個較低的突發(fā)阻塞概率。此外，通過優(yōu)化設(shè)計和規(guī)劃OBS MAC層結(jié)構(gòu)，我們可以實現(xiàn)預(yù)期的LSP時延特性。因此，LSP對IP層來說就是一個可以信賴的、具有某種被指配的數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)傳送管道，而且具有較低的突發(fā)阻塞概率和確定的傳輸時延。因此，在IP層可以應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的IP Qos機制例如區(qū)分服務(wù)DiffServ(differentiated service)對業(yè)務(wù)進行區(qū)分。

◆另外一個Qos方案就是業(yè)務(wù)提供商可以在部分網(wǎng)絡(luò)上提供具有不同可信度的LSP通道。標(biāo)準(zhǔn)的Qos路由機構(gòu)可以根據(jù)他們不同的Qos需求(也就是具有不同的分組丟失率)將這些分組數(shù)據(jù)從接入邊界路由器路由到合適的出口邊界路由器?？梢岳妙~外的偏置時間來支持優(yōu)先級和Qos(即達到公平性)，而不需要中間節(jié)點上的緩存。

◆有一種方法就是自適應(yīng)路由和優(yōu)先級技術(shù)。在OBS中一個主要的設(shè)計問題就是如何減少突發(fā)分組丟失的概率，在沒有或者只有有限的緩存的情況下，可以采用自適應(yīng)路由和/或分配優(yōu)先級的方法來減少突發(fā)分組丟失的概率。

4、結(jié)束語

下一代網(wǎng)絡(luò)NGN是一個以軟交換為中心，以智能的OTN為基礎(chǔ)的傳送光網(wǎng)絡(luò)。目前ITU-T提出的ASON具有大容量光交換能力和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)自動發(fā)現(xiàn)、端到端光電路配置、帶寬動態(tài)分配等功能，是一種新的全光互聯(lián)網(wǎng)解決方案，具有很大的應(yīng)用前景。