浅谈MPLS技术如何实现IP over WDM

摘要：人类进行信息时代以来，各种信息传输技术正在互相渗透甚至融合，计算机网络和多媒体技术的日新月异，使信息的获取、传送、存储、处理不再有孤岛现象。在这个进程当中，MPLS技术越来越多地出现在人们的视线中，它将为实现IP over WDM带来福音，也将成为未来最具竞争潜力的网络信息交换技术之一。

关键词：MPLS；实现，IP over WDM

现如今，互联网是一个家喻户晓的名词，网络已经成为现代人不可或缺的一部分。怎样让宽带互联网成为人类更便捷的工具，尤其是如何将各种信息传输技术更好地融合，是当代科技工作者的共同追求。

一、IP over WDM技术

据相关统计，互联网的用户数呈现指数增长规律，互联网上多媒体应用日益增多，在不久的将来，IP协议最终将在互联网、有线电视网和公用电话网中成为业务的主导模式。

波分复用(WDM)技术提供了巨大的带宽，已经无可争议地成为骨干网络中最为主要的传输技术，因此，如何在WDM之上高效地承载IP业务就成为最热门的重点研究课题，国际上很多标准化组织和论坛都在致力于此项技术的研究。对如何将IP适配到光层现在有很多不同的观点，但是大家都一致认为，简化IP层到w DM层的适配过程是未来的发展趋势。

WDM网络虽然具有巨大的带宽，但目前网络带宽的利用率不是很高。如何充分利用网络带宽，根据业务需求动态地提供网络资源，降低网络建设和运营成本，也是目前光传送网的研究重点。

二、IP over WDM如何通过MPLS实现

近期发展起来的多协议标签交换MPLs技术增强了IP层的功能，可有效解决传统Internet网络所面临的问题并有效提高其业务质量保证、网络灵活性、传输速率和节点吞吐量。同时数字包封技术的使用又使得wDM层具有了联网功能，能够在光层提供性能监测、前向纠错和基于波长信道的环路保护技术。

MPLS是在光层使用的一种交换协议技术。由光信道层网络提供接人点之间端到端的光信道踪迹联网。建立光信道踪迹的问题也就是路出和波长分配问题RwA(Routing andWavelength Assignment problem)。目前较成熟的技术有最短路径法、最少负荷法和交替固定选路法等。一旦选定了路由就决定了所用的波长。分立波长或光信道就类似于标签。一旦IP选路工程和波长交换光网络的智能节点集成起来时，则形成了一个有效的IPW寻址设备，也可称其为波长标签交换节点(WLS)或波长／标签交换路由器(LSR)。它将光交叉互联设备视为标记交换路由器进行网络控制和管理。基于MPLS的光波长标记交换网络中的光路由器有两种：边界路由器和核心路由器。边界路由器用于与速率较低网络接入，同时电子处理功能模块完成MPLS中较复杂的标记处理功能，而核心路由器利用光互联和波长变换技术实现波长标记交换、和上下路等比较简单的光信号处理功能。它可以更灵活地管理和分配网络资源，并能较有效地实现业务管理及网络的保护、恢复。该网络的操作过程是先使用诸如扩展成具有MPLS功能的IGP(Interior Gateway Protoc01)、IS-IS、OSPF等协议来分发相应的光传输网的状态信息(包括拓扑状态信息)以实现MPLs流量工程。随后由强制选路(constraint-based routing)系统利用这些信息来计算出通过光传输网的点到点光信道路径。

数字包封器在许多方面与专用于SONET／SDH网络的监测，寻径和处理路径故障等技术惊人地相似。随着MPLS标准的制定，以MPLS为基础的自愈恢复、Qos选路、流量工程和网络管理技术将快速发展。这将使未来的宽带I P网具有更优越的性能。未来IP网络既有SDH的复用／解复用和快速自愈恢复能力，又有ATM的有Q0s保证的选路交换能力，同时还具有MPLS的标签交换和流量工程能力，从而形成了L1／L2／L3路由交换一体化的先进的高速网络系统。基于这种技术，简化了新型联网设备和标签交换路由器的功能集成，在引入了标记交换概念后，再附以传统路由器的许多优化手段，千兆级甚至太比特的标记交换路由器或路由交换机(LSR)就完全可以实现了。

这种IP网在OXC／OADM技术中综合了目前先进的MPLS流量工程控制层技术，由具有可控交换机构的可重构、可编程的OXCS和OADMS(或WADM)，以及相应的智能控制模块来实现光层交换和路由，选样降低了网络管理的复杂度，而且IP路由器可从光传输网动态地获得所需的带宽，使按需的带宽分配成为可能。因此特别适合于由可重构的0ADM和OXC组成的以数据业务为核心的光互联网络系统中。主要优点有：

1为在光网络中执行带宽管理和实时维护光信道提供了一种全新的网络架构。并为光互联网的建立提供了一种新型网络结构模型。

2它在使用目前最高级的MPLS控制层技术的同时也结合进了已在实际中普遍使用的成熟的IP路由协议。能有效协调IP层和光网络层功能，有助于光信道层的带宽管理、动态维护和在光域支持各种流量工程和提供多种多样的保护恢复能力。

3它可使用以前为MPLs流量工程而开发的软件系统而无须重新为光传输网开发新一代的控制协议，因此可迅速开发出新型多功能光联网设备，简化了新型联网设备和标签交换路由器的集成和综合过程。

4可在IP层和光网络层实现单一的网络管理和操作控制模式，简化了网络管理，为最终在IP路由器上提供wDM复用功能铺平了道路。

由此原理构造的网络可通过不同的IP用户接入网络(例如纯ATM、FR、xDSL、纯IP)有效地支持各种各样的IP业务，例如IP qoS(Int-serv and Diff-serv)和IP虚拟专网业务。

MPLS在IP over WDM结构中的应用包括两种情况，第一种是MPLs与IP层结合，实现IP分组的快速转发和IP层上的流量管理，其中MPLs并不涉及wDM光层，第二种是MPLs与W DM光网络层的结合，是将MPLS中流量工程的控制平面的思想应用于wDM光网络中，用来指配端到端的光通道，其中不同的标记对应于不同的波长，这种应用被称为多协议波长交换(MPLS或MPLambdaS)。MPLS对L3层数据流进行L2层快速转发，而MPLS是对L3层数据流在L1层上实现直接转发。

值得注意的一点是目前的波长交换还是卖方市场，这就妨碍了不同系统间的互操作性。未来的若干年基于IP over WDM的不同网络解决方案将呈现蓬勃发展的态势，而WDM技术将作为真正太比特光网络时代的基石，通过充分挖掘光纤的带宽潜力提供了迈向太比特光网络的阳光大道。可以相信，IP over WDM系统一太比特光互联网真正大规模进入商用化应用已非遥远之事。

参考文献：

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