消費(fèi)者通信帶寬和服務(wù)的需求一直在增長(zhǎng)，并且越來越關(guān)心服務(wù)的最終價(jià)值。這種巨大的壓力迫使電信運(yùn)營(yíng)商不斷地提高網(wǎng)絡(luò)的效率和靈活性。在產(chǎn)業(yè)的前沿，許多以改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)為目的創(chuàng)新正在有效地緩解這些壓力。目前正在研發(fā)或者已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)新包括：簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來更好地利用資源和提供服務(wù)；采用新的交換技術(shù)來提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和靈活性；采用新協(xié)議將IP控制平面的能力擴(kuò)展到其他類型的業(yè)務(wù)中，從而構(gòu)建更加智能和靈活的網(wǎng)絡(luò)。本文重點(diǎn)介紹通用多協(xié)議標(biāo)簽交換（GMPLS）和一種新的快速不透明交換技術(shù)光子業(yè)務(wù)交換（PSS）,以及它們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和效率產(chǎn)生的影響�！　�
　　
分層結(jié)構(gòu)存在的問題

　　現(xiàn)階段的網(wǎng)絡(luò)是分層的。分層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生于新業(yè)務(wù)和擴(kuò)容帶來的壓力，體現(xiàn)了一種“分而治之”的思想方法。網(wǎng)絡(luò)中每增加一層都是為了處理特定的業(yè)務(wù)類型和提供一些特定的服務(wù)而。隨著時(shí)間的推移，人們開始用某一層或某一類型業(yè)務(wù)的專用設(shè)備來粗略的代表這一層：IP路由器代表分組服務(wù)；ATM交換機(jī)代表完善的業(yè)務(wù)流量控制能力；SONET/SDH設(shè)備代表快速可恢復(fù)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸；DWDM交換機(jī)代表高效傳送。

　　多種多樣的專用設(shè)備的每一種只提供有限的網(wǎng)絡(luò)功能，結(jié)果設(shè)備的設(shè)計(jì)雖然更簡(jiǎn)單了，卻產(chǎn)生了復(fù)雜的分層網(wǎng)絡(luò)。另外，由于每一層的管理和控制方法是在不同的應(yīng)用環(huán)境下發(fā)展起來的，因此各層的控制方法存在著很大的差異，這使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理變得非常復(fù)雜而昂貴。

　　為解決這些問題，電信業(yè)一直在嘗試通過合并分層以及減少設(shè)備的種類來控制建設(shè)和管理網(wǎng)絡(luò)的成本。然而，一些層并不能夠簡(jiǎn)單地去掉，它們的功能必須集成到保留下來的層中。

　　例如，從IP-over-ATM到IP-over-MPLS的過渡就是最近一次減少網(wǎng)絡(luò)層次的嘗試。這樣，可以無(wú)需對(duì)單獨(dú)的ATM技術(shù)進(jìn)行管理，因此使IP標(biāo)簽交換路由器（LSR）最終可以代替ATM交換機(jī)。然而，要使這種簡(jiǎn)化具有使用價(jià)值，就必須將ATM的主要優(yōu)勢(shì)例，如建立連接以及面向連接的流量控制等，集成到MPLS中的IP協(xié)議中，所以IP協(xié)議的功能需要顯著加強(qiáng)。

　　同樣的，最近開始了一場(chǎng)有關(guān)光傳輸發(fā)展的爭(zhēng)論，爭(zhēng)論的主題是：是否應(yīng)去掉SONET/SDH層以支持IP　　LSR直接和光交叉連接設(shè)備（OXC）相連。雖然SONET/SDH層可以去掉，但是諸如流量管理和保護(hù)/恢復(fù)等SONET/SDH的優(yōu)勢(shì)還是要保留的。如果不能產(chǎn)生收入的話，再高效的網(wǎng)絡(luò)也沒有價(jià)值。對(duì)于許多電信運(yùn)營(yíng)商來說，SONET/SDH服務(wù)是一個(gè)巨大的市場(chǎng)，不能要求他們放棄這些服務(wù)帶來的收益而只換來更高效網(wǎng)絡(luò)的承諾。

　　當(dāng)采用IP　　over　　WDM網(wǎng)絡(luò)時(shí)，為了保持市場(chǎng)和收益，IP層或是光層再或是兩層都需要有保護(hù)和恢復(fù)功能。要求基于MPLS的網(wǎng)絡(luò)提供SONET服務(wù)意味著MPLS和LSR必須具有復(fù)雜的仿真能力。而符合這個(gè)要求的新的協(xié)議還需要經(jīng)過很多年的發(fā)展、成熟，才能像今天的SONET這樣被大家信任。

　　很明顯，解決分層存在的問題不是簡(jiǎn)單的去掉某些層。而是減少網(wǎng)絡(luò)中個(gè)別設(shè)備的數(shù)量同時(shí)簡(jiǎn)化層間的控制體系。令人欣慰的是，這個(gè)解決方案無(wú)需開發(fā)一種新的協(xié)議。但是，它需要一個(gè)可以支持不同層接口的設(shè)備，同時(shí)在不減少層的前提下提供縱向集成。
　　　　
從重疊模型到對(duì)等模型

　　由于歷史的原因，控制和管理不同的網(wǎng)絡(luò)層使用完全不同的方法。分層網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展很自然的形成了“重疊網(wǎng)絡(luò)”。一個(gè)重疊網(wǎng)絡(luò)分成IP(或稱為服務(wù))和SONET/光（或稱為傳輸）兩部分。這個(gè)模型的典型的特點(diǎn)是在業(yè)務(wù)層和傳輸層之間不交換拓?fù)浜唾Y源信息。這種結(jié)構(gòu)使分層的物理網(wǎng)絡(luò)管理起來昂貴同時(shí)導(dǎo)致帶寬利用率低。

　　幸運(yùn)的是，除了重疊模型以外我們還可以有其他的選擇。對(duì)等網(wǎng)絡(luò)是管理分層物理網(wǎng)絡(luò)的另外的選擇。通過一個(gè)共同的控制平面和一套適合于各個(gè)層面的單一的協(xié)議如GMPLS，對(duì)等模型提高了網(wǎng)絡(luò)的效率。例如，在一個(gè)IP　　over　　DWDM網(wǎng)絡(luò)中，IP層和光層被看成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，有著統(tǒng)一的管理和流量控制。OXC和路由器被控制平面視為對(duì)等實(shí)體，所以用戶-網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）（在路由器和OXC之間）和網(wǎng)絡(luò)-網(wǎng)絡(luò)接口（NNI）（在OXC之間）是沒有差別的。對(duì)等模型的提出使IP層和光層的無(wú)縫連接成為可能。然而，在對(duì)等模型中，層之間是可以互相看見的，實(shí)際上這種模型保留了傳統(tǒng)的分層物理結(jié)構(gòu)以及其特有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，因此也保留了一些重疊模型所固有的復(fù)雜性和低效性的特點(diǎn)。

　　縱向集成或是“統(tǒng)一”網(wǎng)絡(luò)是除了重疊網(wǎng)絡(luò)和對(duì)等網(wǎng)絡(luò)的又一個(gè)可以選擇的網(wǎng)絡(luò)模型。它摒棄了分層的物理結(jié)構(gòu)，提出了一種由縱向集成的網(wǎng)元構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。圖1所示為一個(gè)使用PSS交換機(jī)的縱向集成網(wǎng)絡(luò)。請(qǐng)注意，對(duì)集成的業(yè)務(wù)和傳輸網(wǎng)絡(luò)，只需要一種類型的網(wǎng)元。
　　
 

圖1

　　如果能夠通過一個(gè)單一設(shè)備對(duì)不同層面進(jìn)行統(tǒng)一的控制和管理，那么這種縱向集成結(jié)構(gòu)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)就能發(fā)揮出來了。從這種意義上說，縱向集成網(wǎng)絡(luò)類似于一個(gè)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)。所有網(wǎng)元都將GMPLS作為路由和信令協(xié)議，每個(gè)網(wǎng)元都了解所有其他的網(wǎng)元以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞男畔�。然而，因�(yàn)榭v向集成網(wǎng)絡(luò)減少了所需網(wǎng)元的種類并且大大簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)，所以縱向集成網(wǎng)絡(luò)的效率是遠(yuǎn)高于對(duì)等網(wǎng)絡(luò)的。

　　縱向集成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)需要一種像PSS交換機(jī)這樣的新網(wǎng)元，這是一種快速不透明的交換機(jī)，可以同時(shí)交換IP、TDM以及波長(zhǎng)業(yè)務(wù)。對(duì)于縱向集成網(wǎng)絡(luò)而言，是不需要層專用設(shè)備的。

　　表1中給比較了分層結(jié)構(gòu)和縱向集成結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。
　　

　　
　　在一個(gè)縱向集成網(wǎng)絡(luò)中，同一個(gè)設(shè)備必須支持不同的接口，包括IP、TDM和波長(zhǎng)業(yè)務(wù)等。這樣就減少了網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備數(shù)量，同時(shí)使運(yùn)營(yíng)商在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)有了更多的選擇。縱向集成保留了運(yùn)營(yíng)商們所知和所需的不同層的功能和優(yōu)點(diǎn)，例如IP或MPLS、SONET和光層。運(yùn)營(yíng)商既可以充分利用各層特有的性能，如粒度、保護(hù)和恢復(fù)功能等，又可以保持網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單和高效。GMPLS使統(tǒng)一的管理成為可能，在不同的層面管理網(wǎng)絡(luò)和配給業(yè)務(wù)是相同的，于是某種服務(wù)可以分配給最恰當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)層面。最后，縱向集成網(wǎng)絡(luò)無(wú)需在某一層中仿真另外一層的功能�！　�
　　
PSS和GMPLS

　　構(gòu)造PSS網(wǎng)絡(luò)，GMPLS和一種新型網(wǎng)元——PSS交換機(jī)——都是必不可少的。PSS交換機(jī)包括可靠、快速的光交換背板和電子線路卡，它將光技術(shù)和電技術(shù)的最優(yōu)屬性結(jié)合在一起。圖2顯示了多業(yè)務(wù)類型的PSS交換機(jī)，圖3所示為僅有分組交換接口的PSS交換機(jī)。光交換背板使PSS交換機(jī)幾乎具有無(wú)限的可擴(kuò)展性。不同的線路卡適合于不同的業(yè)務(wù)類型，因此當(dāng)應(yīng)用環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，交換機(jī)只需更換線路卡。例如，一個(gè)在純IP環(huán)境下使用的交換機(jī)，通過增加恰當(dāng)?shù)木�路卡就可以交換TDM業(yè)務(wù)。這種多功能性說明，在從重疊型網(wǎng)絡(luò)向最終的GMPLS　　PSS網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的過程中，使用PSS交換機(jī)是非常合適的。
　

圖2

圖3

　　GMPLS使所有類型的業(yè)務(wù)都能自動(dòng)配給。從IP經(jīng)過MPLS（多協(xié)議標(biāo)簽交換）和MPλS(多協(xié)議波長(zhǎng)交換)發(fā)展而來，GMPLS是一系列協(xié)議的不斷擴(kuò)展，最終可以對(duì)分組交換、TDM和波長(zhǎng)交換進(jìn)行統(tǒng)一控制。協(xié)議擴(kuò)展的結(jié)果使標(biāo)簽分配、流量控制、保護(hù)以及恢復(fù)等功能所涉及到的路由和信令協(xié)議發(fā)生了變化。GMPLS的發(fā)展是從下面的前提開始的：

　　用于IP網(wǎng)的路由和信令協(xié)議是可以擴(kuò)展的，并且可以適用于其他類型的業(yè)務(wù)，如TDM和波長(zhǎng)交換。

　　協(xié)議的擴(kuò)展將能夠?qū)λ�有類型的業(yè)務(wù)的配給進(jìn)行全面地集成。

　　光交換技術(shù)的發(fā)展將最終實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，同時(shí)，如果給定適當(dāng)?shù)膮f(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)智能光交換。

　　GMPLS具有類似“膠水”的能力，它可以將承載不同類型業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)的不同部分粘在一起。圖4給出了GMPLS交換接口的體系結(jié)構(gòu)。
　　

　　更快更準(zhǔn)確地配給業(yè)務(wù)，連同更高效的保護(hù)和恢復(fù)方案，僅僅是GMPLS可以帶給未來網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)好處。GMPLS利用控制平面可以自動(dòng)配置資源，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�，�?jiǎn)化并加速連接的建立和拆除。這使GMPLS網(wǎng)絡(luò)非常靈活，且能夠迅速地響應(yīng)用戶的要求，同時(shí)動(dòng)態(tài)地管理網(wǎng)絡(luò)。

　　在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電路配置中，令人生厭的笨拙的集中式手工配置仍然占統(tǒng)治地位，如果用GMPLS的自動(dòng)配給取而代之，則不僅能夠提高配給速度，而且能夠減少錯(cuò)誤。

　　在保護(hù)和恢復(fù)方面也可能取得類似的進(jìn)展。雖然在一個(gè)重疊網(wǎng)絡(luò)中，每一層對(duì)于它所攜帶的特定類型的業(yè)務(wù)而言是高效的，但是層與層間經(jīng)常需要重復(fù)保護(hù)。一個(gè)具有自身保護(hù)機(jī)制的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)也依賴于業(yè)務(wù)鏈路，也就是是傳輸網(wǎng)絡(luò)的連接。在分層網(wǎng)絡(luò)中，服務(wù)網(wǎng)絡(luò)無(wú)法獲得傳輸網(wǎng)絡(luò)的信息，也無(wú)法知道經(jīng)過傳輸網(wǎng)絡(luò)的連接是否是不同的。業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)必須明確提出它經(jīng)過傳輸網(wǎng)絡(luò)所要求的保護(hù)級(jí)別，這樣，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致資源的重復(fù)分配。

　　在對(duì)等網(wǎng)絡(luò)或者GMPLS縱向集成網(wǎng)絡(luò)中，業(yè)務(wù)和傳輸間的交流障礙消除了，從而使所要求的保護(hù)占用最少的資源。如果業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)確信在經(jīng)過傳輸部分時(shí)采取多徑傳輸，那么可以選擇在傳輸過程中不加保護(hù)。無(wú)論業(yè)務(wù)層要求多少冗余度，多徑傳輸都可以提供足夠的保護(hù)，而無(wú)需近一步重復(fù)保護(hù)。節(jié)省下的資源可以分配給其他的用途，用戶也會(huì)因此而受益。

　　同樣地，由于共享了GMPLS提供的信息，網(wǎng)絡(luò)傳輸端的保護(hù)也提高了效率。例如，如果傳輸端知道兩條業(yè)務(wù)鏈路在業(yè)務(wù)層保護(hù)方案中是不相關(guān)的，它就可以使這兩個(gè)業(yè)務(wù)在傳輸層共享備用資源，而無(wú)需分配兩次資源�！　�
　　
既不是全部也不是全不

　　要求對(duì)等網(wǎng)絡(luò)和GMPLS縱向集成網(wǎng)絡(luò)立刻就全部實(shí)施是不現(xiàn)實(shí)的�，F(xiàn)在不是全部實(shí)施還是全不實(shí)施的問題，而是先做什么和按什么順序做的問題。開始時(shí)，GMPLS和PSS可以僅僅應(yīng)用于傳統(tǒng)重疊網(wǎng)絡(luò)中的一層，在提高整體網(wǎng)絡(luò)效率的要求的促使下，逐步地?cái)U(kuò)展到其他層面。下面描述了向最終的縱向集成網(wǎng)絡(luò)過渡中的幾個(gè)可能的階段。

‧階段0：采用現(xiàn)在普遍的重疊網(wǎng)絡(luò)。IP業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行IP/MPLS協(xié)議�！　�傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議或者專有協(xié)議簡(jiǎn)化業(yè)務(wù)的建立，即網(wǎng)元間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接。業(yè)務(wù)配給人員通過電話或者是互聯(lián)網(wǎng)提出建立或拆除連接的請(qǐng)求。

‧階段1：提高建立連接的速度和準(zhǔn)確性，增加網(wǎng)絡(luò)的靈活性和效率。業(yè)務(wù)層提出的建立或拆除連接的請(qǐng)求是自動(dòng)提交給傳輸層的。業(yè)務(wù)層網(wǎng)絡(luò)通過一個(gè)信令接口與傳輸層網(wǎng)絡(luò)交換請(qǐng)求。這個(gè)接口最初是光互聯(lián)論壇（Optical　　Internetworking　　Forum）定義的UNI，　它主要基于GMPLS的信令協(xié)議。

　　階段2：層間協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化，逐步向業(yè)務(wù)層和傳輸層集成控制的目標(biāo)靠近。在這個(gè)階段，GMPLS協(xié)議將取代傳輸層的網(wǎng)絡(luò)管理和專有控制協(xié)議，這樣就簡(jiǎn)化了節(jié)點(diǎn)間連接的建立。

　　階段3：集成化的最終階段。一旦運(yùn)營(yíng)商利用集成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)充分提高了效率，在業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)和傳輸網(wǎng)絡(luò)之間交換信息，即控制平面的集成就可以實(shí)現(xiàn)了。在一個(gè)采用PSS交換機(jī)、運(yùn)行GMPLS協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于所有類型的業(yè)務(wù)，GMPLS都作為信令協(xié)議和路由協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)。所有網(wǎng)元都了解無(wú)論是攜帶了何種業(yè)務(wù)的其他網(wǎng)元的信息。GMPLS路由和信令協(xié)議可以用于波長(zhǎng)交換、TDM以及分組交換業(yè)務(wù)。如果交換機(jī)將業(yè)務(wù)負(fù)荷所涉及的分組交換、TDM、波長(zhǎng)交換的線路卡恰當(dāng)組合并配置，則可以近一步提高效率。
　　　　
新的可能性

　　很明顯，GMPLS和PSS既可以用于重疊網(wǎng)絡(luò)，又可以用于縱向集成網(wǎng)絡(luò)。通過信令協(xié)議和路由協(xié)議的擴(kuò)展，GMPLS可用于分組交換、TDM以及波長(zhǎng)交換業(yè)務(wù)。它將IP智能，包括各種QoS（服務(wù)品質(zhì)），引入了所有類型的業(yè)務(wù)，簡(jiǎn)化業(yè)務(wù)配給，改進(jìn)了保護(hù)和恢復(fù)方案。GMPLS能夠提高重疊網(wǎng)絡(luò)和其他過渡網(wǎng)絡(luò)的效率，然而它只有在PSS網(wǎng)絡(luò)中才能最終實(shí)現(xiàn)最高的效率。

　　不是在任何情況下，所有層面的集成都是最好的選擇。例如，電信運(yùn)營(yíng)商也許并不想和他的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手一起分享所有的網(wǎng)絡(luò)信息。然而，隨著人們對(duì)帶寬和服務(wù)的需求日益增加，以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸沫h(huán)形發(fā)展到格形帶來網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性不斷增加，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)勢(shì)在必行。

　　我們已經(jīng)有了向?yàn)槲磥砀�高效的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的工具，即GMPLS和PSS。所以，現(xiàn)在擺在運(yùn)營(yíng)商面前關(guān)于網(wǎng)絡(luò)層集成的問題，不是是否需要和如何實(shí)現(xiàn)的問題，而是何時(shí)實(shí)施和集成到什么程度的問題。答案是：越快越好，越徹底越好。


作者：DEBASHIS BASAK　　翻譯：judy zuo