何宁 郑伟
随着网络的不断扩大，数据业务量的不断增长，业务的日趋复杂，使现有网络不堪重负，人们越来越不能忍受这种尽力而为（Ｂｅｓｔ Ｅｆｆｏｒｔ）的传输模式了。
另一方面，互联网服务提供商ＩＳＰＩｎｔｅｒｎｅｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｒｏｖｉｄｅｒｓ又比以往任何时候都更重视利润，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ迫切需要在按需扩展的带宽占用、快速便捷的路由选择、有保证的服务质量ＱｏＳＱｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ、灵活多样的定制服务等多个方面得到快速发展。
正是由于上述多方面的需求驱动了ＩＰ技术与光通信技术的融合，使通用多协议标签交换技术（ＧＭＰＬＳ，Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｍｕｌｔｉ－ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）的出现成为必然。
多协议标签交换技术ＭＰＬＳ
ＧＭＰＬＳ是由ＭＰＬＳ演化而来的，它是逻辑上从ＩＰ通过ＭＰＬＳ演进延伸的技术。ＭＰＬＳ，即多协议标签交换技术，是一种基于ＩＰ技术，利用标签引导数据高速、高效传输的交换技术。ＭＰＬＳ采用集成模式，将ＩＰ技术与ＡＴＭ技术良好地结合在一起，兼具了ＡＴＭ的高速性能、ＱＯＳ性能、流量控制性能与ＩＰ的灵活性和可扩充性。
ＭＰＬＳ最初来自于第三层交换，但它并没有局限在单纯的第三层交换中，而是站在一个更高的视角。它采用标准分组处理方式对第三层的分组进行转发，采用标签交换对第二层分组进行交换。
ＭＰＬＳ主要由标签交换路由器ＬＳＲ、标签边缘路由器ＬＥＲ、标签分发协议ＬＤＰ和标签交换路径ＬＳＰ等多个组件构成。ＭＰＬＳ使用现有路由协议（如开放式最短路径优先协议ＯＳＰＦ）建立目的网络的可达性，同时使用新的控制协议ＬＤＰ在网络交换机间共享标签信息。ＭＰＬＳ是一种面向路径的技术，与ＡＴＭ、帧中继网络中的交换路径一样，通过预留的网络资源传输，以满足不同服务质量的要求。
ＭＰＬＳ提供了一种实现高效路由和资源预留的机制，改善了传统ＩＰ路由选择的性能，增加了网络的吞吐能力，解决了当前网络所面临的关键问题——高速性、可扩展性、高效的服务质量ＱＯＳ管理和流量工程ＴＥ。但是，随着芯片技术的发展，基于ＡＳＩＣ的路由查询引擎可以以线速转发ＩＰ分组，降低了为提高性能而对ＭＰＬＳ的严格要求。那么人们为什么还对ＭＰＬＳ如此感兴趣呢？答案是融合。如今在光纤、无线和语音网络等领域中正在采用数据联网的理念，而ＭＰＬＳ正是这次融合技术的核心。
ＧＭＰＬＳ的特点和优势
光通信网络中所交互的是大量的数据流，它使用的变量单元也相应的是基于波长（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）、时隙（Ｔｉｍｅｓｌｏｔ）、甚至是波段（Ｗａｖｅｂａｎｄ）的。在中间节点的交换处，光交换机只要看到波长、时隙或者是波段的对照表就可以将数据流交换出去。光纤是光通信网络中最明显、最基本的交换单元。波长和光波段也是一个很普遍的交换单元。当然，还有延续至今仍然作为光网络承载业务主流的时隙交换单元。
在光通信网络中 ＧＭＰＬＳ对ＭＰＬＳ标签进行了扩展，使得标签可以对分组、时隙、波长、光纤等进行统一标记，使标签具有有了真正意义上的“通用”。另一方面，ＧＭＰＬＳ扩展了ＭＰＬＳ的标签交换路径ＬＳＰ机制，使得“通用”标签和标签交换路径ＬＳＰ不仅仅可以支持分组交换接口（ＰＳＣ，Ｐａｃｋｅｔ Ｓｗｉｔｃｈ Ｃａｐａｂｌｅ）、第二层交换接口（Ｌ２ＳＣ，Ｌａｙｅｒ２ Ｓｗｉｔｃｈ Ｃａｐａｂｌｅ），还可以支持时隙交换接口（ＴＤＭＣ，Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｃａｐａｂｌｅ）、波长交换接口（ＬＳＣ，Ｌａｍｂｄａ Ｓｗｉｔｃｈ Ｃａｐａｂｌｅ）和光纤交换接口（ＦＳＣ，Ｆｉｂｅｒ Ｓｗｉｔｃｈ Ｃａｐａｂｌｅ）。
ＧＭＰＬＳ引入链路管理协议
ａ．“通用”的标签
与ＭＰＬＳ不同的是，ＧＭＰＬＳ将在信令协议中的标签数值从原来的３２位扩展到了一个任意长度的阵列，并且修改了基于约束的标签分配协议ＣＲ－ＬＤＰ和具有流量工程扩展的资源预留协议ＲＳＶＰ－ＴＥ，通过ＣＲ－ＬＤＰ中的通用标签长度类型（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｌａｂｅｌ ＴＬＶ）或者是ＲＳＶＰ－ＴＥ中的通用标签对象Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｌａｂｅｌ ｏｂｊｅｃｔ来传递它们自己的信息。对于所有类型的ＧＭＰＬＳ标签来说，其标签值都直接暗示了响应数据流的带宽。
ＧＭＰＬＳ定义了分组交换标签来对支持分组交换接口ＰＳＣ和第二层交换接口Ｌ２ＳＣ，并专门设计了电路交换标签和光交换标签格式，用以满足时隙交换接口ＴＤＭＣ、波长交换接口ＬＳＣ和光纤交换接口ＦＳＣ的需求。
ｂ．通用标签交换路径ＬＳＰ
ＧＭＰＬＳ扩充了ＭＰＬＳ关于标签交换路径ＬＳＰ的概念，它允许ＬＳＰ起始和终结于同类设备，而不仅仅是路由器。ＬＳＰ分级就是指大量具有相同入口节点的低等级ＬＳＰ在ＧＭＰＬＳ域的节点处汇集，再透明地穿过更高一级的ＬＳＰ隧道，最后再在远端节点分离。这样就可将较小粒度的业务整合成较大粒度的业务，减少ＧＭＰＬＳ域中使用的波长的数量，有助于处理离散性质的光带宽。ＧＭＰＬＳ的ＬＳＰ分级技术解决了光网络带宽分配的离散性和粗粒度问题，实现了网络资源的最大化利用。在ＬＳＰ的不同接口中，等级从高到低依次为光纤交换接口ＦＳＣ、波长交换接口ＬＳＣ、时隙交换接口ＴＤＭＣ、第二层交换接口Ｌ２ＳＣ、分组交换接口ＰＳＣ。此外，ＧＭＰＬＳ还特别定义了建立双向ＬＳＰ的方法。双向ＬＳＰ规定两个方向的ＬＳＰ都应具有相同的流量工程参数，都采用同一条信令消息，两个ＬＳＰ同时建立，这样显著降低了ＬＳＰ的建立时延和控制开销。
ｃ．链路管理协议ＬＭＰ
在光通信网络中，两个相邻节点间具有数目非常巨大的平行链路，为了对这些邻接的链路拓扑状态信息进行维护和管理，并获得可扩展性，ＧＭＰＬＳ引入了链路管理协议ＬＭＰ。链路管理协议是ＧＭＰＬＳ为了有效管理相邻节点间的链路和链路束而开发的协议。ＬＭＰ包括控制信道管理、链路所有权关联、链路连接性验证和故障管理等规程，其中后两项是可选功能。
ＧＭＰＬＳ采用专用信道承载控制信息。控制信道被用于在两个相邻节点间承载信令、路由和网络管理信息。在数据信道与控制信道分离后，ＧＭＰＬＳ必须为数据信道设计新的协议完成控制信道的管理，ＬＭＰ协议控制信道管理就是用于实现这部分功能。
通过链路所有权关联，网络中节点对链路的属性所做的操作都可以被相邻节点所获知。
链路连通性验证（Ｌｉｎｋ Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）是ＬＭＰ的一个可选规程，主要用于验证数据链路的物理连接性以及交流可能使用于ＲＳＶＰ－ＴＥ和ＣＲ－ＬＤＰ信令中的链路标识，可通过在特定捆绑链路的每条数据链路上发送测验消息来逐一验证所有数据链路的连接性。
ＬＭＰ故障定位过程基于信道状态信息的交流，并定义了多个信道状态相关消息。一旦故障被定位，可用相应的信令协议激发链路或通道保护恢复过程。
ｄ．网络模型
在光交换网络中，存在着重叠（ｏｖｅｒｌａｙ）和对等（ｐｅｅｒ）两种网络架构。
在光互联网论坛（ＯＩＦＯｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ Ｆｏｒｕｍ）所提出的重叠模型（也称为用户网络接口ＵＮＩＵｓｅｒ－Ｎｅｔｗｏｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）中数据网络和光网络保持着分立的网络拓扑，以便在网络运作时，保持分立的管理网域。在重叠模型中，路由器是连接到光域的客户机，它只与相邻的光节点打交道，实际的物理光路径由光网络来决定。
互联网工程任务组ＩＥＴＦ所提出的对等模型以ＧＭＰＬＳ为基础，将光交换器与ＭＰＬＳ路由器作为界面之间的对等装置。对于所有的数据及光网络装置来说，网络拓扑只有一个，这使得ＭＰＬＳ连接可以穿透数据网络及光网络的交换路径，并由ＩＰ路由协议统一控制数据以及光网络之间的沟通工作。
ｅ．ＧＭＰＬＳ的技术优势
ＧＭＰＬＳ扩展了ＭＰＬＳ控制平面的范围，使之超出了路由器和ＡＴＭ交换机，一直扩展到了物理层设备。引入ＧＭＰＬＳ的概念后，通信网络被清晰的划分为控制平面、管理平面和传送平面，不再是传统意义上ＯＳＩ定义的七层协议的网络层次。ＧＭＰＬＳ的技术优势主要包括以下几个方面：
（１）多层网络的虚拟专用网
在同一ＧＭＰＬＳ接口上，光网络可以向客户终端设备提供虚拟专用网ＶＰＮ功能，减少用户端设备间连接的配置负担，并提供连接安全性。
（２）流量工程和服务质量
高效的流量工程和服务质量是优化网络性能和加强服务提供商提高业务能力的重要方面也是获得最大投资回报的关键。ＧＭＰＬＳ流量工程的实现以及光在路由和信令协议的扩展，大大地提高了网络的有效性，优化了网络结构，对建立新一代智能光交换网络具有重大的意义。
（３）保护与恢复
ＧＭＰＬＳ通过资源的重新分配来节省网络资源。在重叠网络的网络模型中，每一个层次对于它所承载的业务类型都是有效的，业务网络没有关于传输网络的信息，必须请求跨越传输网络所希望的层的保护，经常复制资源的重新分配。
（４）网络的高效性和灵活性
ＧＭＰＬＳ不仅仅是一种实现ＩＰ的工具，它还使得光纤网络更加智能化和灵活。光纤容量配置时间从几个月缩短到几秒钟，ＩＰ和多业务客户端设备可以动态地连接到具有所需速度和可靠性的光纤传输层，ＧＭＰＬＳ还允许每一个网络层按照自己的属性管理来确保网络资源的最优使用，这种灵活高效性可以很好地支持光ＶＰＮ、存储域网络和带宽交易等新一代高赢利、高性能的光业务。
（５）按需扩展的带宽占用和有选择的分层业务
ＧＭＰＬＳ可以允许任何颗粒标签交换路径的组合，从最精细颗粒的标签交换路径到粗颗粒的标签交换路径。通过ＧＭＰＬＳ可以高效地将网络资源重新分配给最合适的网络层次，从而为最终用户量身订做最″独特″的业务，通过优化网络资源的使用效率，满足用户的多样多变的需求，同时降低了网络的开销。
ＧＭＰＬＳ技术是ＭＰＬＳ向光网络扩展的必然产物，它的出现为传输网络从电路交换向分组交换的转变以及光网络层传输与交换功能的结合迈出了非常关键的一步。光纤交换接口
----《通信世界报》
