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(lái)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(lái)更好地利用資源和提供服務(wù)；采用新的交換技術(shù)來(lái)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(wèn)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(lái)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(kāi)始用某一層或某一類型業(yè)務(wù)的專用設(shè)備來(lái)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(lái)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(wèn)題，電信業(yè)一直在嘗試通過(guò)合并分層以及減少設(shè)備的種類來(lái)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(lái)的層中。
例如，從IP-over-ATM到IP-over-MPLS的過(guò)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(kāi)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(méi)有價(jià)值。對(duì)于許多電信運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，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(lái)的收益而只換來(lái)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(guò)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(wèn)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(kāi)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(lái)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(guò)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(méi)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(jiàn)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。
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(lái)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)洌?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(guò)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(guò)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(guò)傳輸部分時(shí)采取多徑傳輸，那么可以選擇在傳輸過(guò)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。現(xiàn)在不是全部實(shí)施還是全不實(shí)施的問(wèn)題，而是先做什么和按什么順序做的問(wèn)題。開(kāi)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(guò)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�！ 鬏斁W(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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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?lái)更高效的網(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(wèn)題，不是是否需要和如何實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，而是何時(shí)實(shí)施和集成到什么程度的問(wèn)題。答案是：越快越好，越徹底越好。
作者：DEBASHIS BASAK 翻譯：judy zuo 
