消費者通信帶寬和服務的需求一直在增長，并且越來越關心服務的最終價值。這種巨大的壓力迫使電信運營商不斷地提高網(wǎng)絡的效率和靈活性。在產業(yè)的前沿，許多以改進網(wǎng)絡為目的創(chuàng)新正在有效地緩解這些壓力。目前正在研發(fā)或者已經實現(xiàn)的創(chuàng)新包括：簡化網(wǎng)絡結構來更好地利用資源和提供服務；采用新的交換技術來提高網(wǎng)絡的可擴展性和靈活性；采用新協(xié)議將IP控制平面的能力擴展到其他類型的業(yè)務中，從而構建更加智能和靈活的網(wǎng)絡。本文重點介紹通用多協(xié)議標簽交換（GMPLS）和一種新的快速不透明交換技術光子業(yè)務交換（PSS）,以及它們對網(wǎng)絡的設計和效率產生的影響。
分層結構存在的問題
現(xiàn)階段的網(wǎng)絡是分層的。分層結構產生于新業(yè)務和擴容帶來的壓力，體現(xiàn)了一種“分而治之”的思想方法。網(wǎng)絡中每增加一層都是為了處理特定的業(yè)務類型和提供一些特定的服務而。隨著時間的推移，人們開始用某一層或某一類型業(yè)務的專用設備來粗略的代表這一層：IP路由器代表分組服務；ATM交換機代表完善的業(yè)務流量控制能力；SONET/SDH設備代表快速可恢復的點對點的傳輸；DWDM交換機代表高效傳送。
多種多樣的專用設備的每一種只提供有限的網(wǎng)絡功能，結果設備的設計雖然更簡單了，卻產生了復雜的分層網(wǎng)絡。另外，由于每一層的管理和控制方法是在不同的應用環(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，這使整個網(wǎng)絡的管理變得非常復雜而昂貴。
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備的種類來控制建設和管理網(wǎng)絡的成本。然而，一些層并不能夠簡單地去掉，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)絡層次的嘗試。這樣，可以無需對單獨的ATM技術進行管理，因此使IP標簽交換路由器（LSR）最終可以代替ATM交換機。然而，要使這種簡化具有使用價值，就必須將ATM的主要優(yōu)勢例，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。
同樣的，最近開始了一場有關光傳輸發(fā)展的爭論，爭論的主題是：是否應去掉SONET/SDH層以支持IP LSR直接和光交叉連接設備（OXC）相連。雖然SONET/SDH層可以去掉，但是諸如流量管理和保護/恢復等SONET/SDH的優(yōu)勢還是要保留的。如果不能產生收入的話，再高效的網(wǎng)絡也沒有價值。對于許多電信運營商來說，SONET/SDH服務是一個巨大的市場，不能要求他們放棄這些服務帶來的收益而只換來更高效網(wǎng)絡的承諾。
當采用IP over WDM網(wǎng)絡時，為了保持市場和收益，IP層或是光層再或是兩層都需要有保護和恢復功能。要求基于MPLS的網(wǎng)絡提供SONET服務意味著MPLS和LSR必須具有復雜的仿真能力。而符合這個要求的新的協(xié)議還需要經過很多年的發(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單的去掉某些層。而是減少網(wǎng)絡中個別設備的數(shù)量同時簡化層間的控制體系。令人欣慰的是，這個解決方案無需開發(fā)一種新的協(xié)議。但是，它需要一個可以支持不同層接口的設備，同時在不減少層的前提下提供縱向集成。
從重疊模型到對等模型
由于歷史的原因，控制和管理不同的網(wǎng)絡層使用完全不同的方法。分層網(wǎng)絡的發(fā)展很自然的形成了“重疊網(wǎng)絡”。一個重疊網(wǎng)絡分成IP(或稱為服務)和SONET/光（或稱為傳輸）兩部分。這個模型的典型的特點是在業(yè)務層和傳輸層之間不交換拓撲和資源信息。這種結構使分層的物理網(wǎng)絡管理起來昂貴同時導致帶寬利用率低。
幸運的是，除了重疊模型以外我們還可以有其他的選擇。對等網(wǎng)絡是管理分層物理網(wǎng)絡的另外的選擇。通過一個共同的控制平面和一套適合于各個層面的單一的協(xié)議如GMPLS，對等模型提高了網(wǎng)絡的效率。例如，在一個IP over DWDM網(wǎng)絡中，IP層和光層被看成一個網(wǎng)絡，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等實體，所以用戶-網(wǎng)絡接口（UNI）（在路由器和OXC之間）和網(wǎng)絡-網(wǎng)絡接口（NNI）（在OXC之間）是沒有差別的。對等模型的提出使IP層和光層的無縫連接成為可能。然而，在對等模型中，層之間是可以互相看見的，實際上這種模型保留了傳統(tǒng)的分層物理結構以及其特有的網(wǎng)絡設備，因此也保留了一些重疊模型所固有的復雜性和低效性的特點。
縱向集成或是“統(tǒng)一”網(wǎng)絡是除了重疊網(wǎng)絡和對等網(wǎng)絡的又一個可以選擇的網(wǎng)絡模型。它摒棄了分層的物理結構，提出了一種由縱向集成的網(wǎng)元構成的網(wǎng)絡。圖1所示為一個使用PSS交換機的縱向集成網(wǎng)絡。請注意，對集成的業(yè)務和傳輸網(wǎng)絡，只需要一種類型的網(wǎng)元。
更快更準確地配給業(yè)務，連同更高效的保護和恢復方案，僅僅是GMPLS可以帶給未來網(wǎng)絡的兩個好處。GMPLS利用控制平面可以自動配置資源，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡拓撲，簡化并加速連接的建立和拆除。這使GMPLS網(wǎng)絡非常靈活，且能夠迅速地響應用戶的要求，同時動態(tài)地管理網(wǎng)絡。
在點對點的電路配置中，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的自動配給取而代之，則不僅能夠提高配給速度，而且能夠減少錯誤。
在保護和恢復方面也可能取得類似的進展。雖然在一個重疊網(wǎng)絡中，每一層對于它所攜帶的特定類型的業(yè)務而言是高效的，但是層與層間經常需要重復保護。一個具有自身保護機制的業(yè)務網(wǎng)絡也依賴于業(yè)務鏈路，也就是是傳輸網(wǎng)絡的連接。在分層網(wǎng)絡中，服務網(wǎng)絡無法獲得傳輸網(wǎng)絡的信息，也無法知道經過傳輸網(wǎng)絡的連接是否是不同的。業(yè)務網(wǎng)絡必須明確提出它經過傳輸網(wǎng)絡所要求的保護級別，這樣，經常會導致資源的重復分配。
在對等網(wǎng)絡或者GMPLS縱向集成網(wǎng)絡中，業(yè)務和傳輸間的交流障礙消除了，從而使所要求的保護占用最少的資源。如果業(yè)務網(wǎng)絡確信在經過傳輸部分時采取多徑傳輸，那么可以選擇在傳輸過程中不加保護。無論業(yè)務層要求多少冗余度，多徑傳輸都可以提供足夠的保護，而無需近一步重復保護。節(jié)省下的資源可以分配給其他的用途，用戶也會因此而受益。
同樣地，由于共享了GMPLS提供的信息，網(wǎng)絡傳輸端的保護也提高了效率。例如，如果傳輸端知道兩條業(yè)務鏈路在業(yè)務層保護方案中是不相關的，它就可以使這兩個業(yè)務在傳輸層共享備用資源，而無需分配兩次資源。
既不是全部也不是全不
要求對等網(wǎng)絡和GMPLS縱向集成網(wǎng)絡立刻就全部實施是不現(xiàn)實的。現(xiàn)在不是全部實施還是全不實施的問題，而是先做什么和按什么順序做的問題。開始時，GMPLS和PSS可以僅僅應用于傳統(tǒng)重疊網(wǎng)絡中的一層，在提高整體網(wǎng)絡效率的要求的促使下，逐步地擴展到其他層面。下面描述了向最終的縱向集成網(wǎng)絡過渡中的幾個可能的階段。
‧階段0：采用現(xiàn)在普遍的重疊網(wǎng)絡。IP業(yè)務網(wǎng)絡運行IP/MPLS協(xié)議。 傳輸網(wǎng)絡應用網(wǎng)絡管理協(xié)議或者專有協(xié)議簡化業(yè)務的建立，即網(wǎng)元間點對點的連接。業(yè)務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求。
‧階段1：提高建立連接的速度和準確性，增加網(wǎng)絡的靈活性和效率。業(yè)務層提出的建立或拆除連接的請求是自動提交給傳輸層的。業(yè)務層網(wǎng)絡通過一個信令接口與傳輸層網(wǎng)絡交換請求。這個接口最初是光互聯(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)議標準化，逐步向業(yè)務層和傳輸層集成控制的目標靠近。在這個階段，GMPLS協(xié)議將取代傳輸層的網(wǎng)絡管理和專有控制協(xié)議，這樣就簡化了節(jié)點間連接的建立。
階段3：集成化的最終階段。一旦運營商利用集成網(wǎng)絡結構充分提高了效率，在業(yè)務網(wǎng)絡和傳輸網(wǎng)絡之間交換信息，即控制平面的集成就可以實現(xiàn)了。在一個采用PSS交換機、運行GMPLS協(xié)議的網(wǎng)絡中，對于所有類型的業(yè)務，GMPLS都作為信令協(xié)議和路由協(xié)議的標準。所有網(wǎng)元都了解無論是攜帶了何種業(yè)務的其他網(wǎng)元的信息。GMPLS路由和信令協(xié)議可以用于波長交換、TDM以及分組交換業(yè)務。如果交換機將業(yè)務負荷所涉及的分組交換、TDM、波長交換的線路卡恰當組合并配置，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，又可以用于縱向集成網(wǎng)絡。通過信令協(xié)議和路由協(xié)議的擴展，GMPLS可用于分組交換、TDM以及波長交換業(yè)務。它將IP智能，包括各種
QoS（服務品質），引入了所有類型的業(yè)務，簡化業(yè)務配給，改進了保護和恢復方案。GMPLS能夠提高重疊網(wǎng)絡和其他過渡網(wǎng)絡的效率，然而它只有在PSS網(wǎng)絡中才能最終實現(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，電信運營商也許并不想和他的競爭對手一起分享所有的網(wǎng)絡信息。然而，隨著人們對帶寬和服務的需求日益增加，以及網(wǎng)絡拓撲從環(huán)形發(fā)展到格形帶來網(wǎng)絡的復雜性不斷增加，簡化網(wǎng)絡結構勢在必行。
我們已經有了向為未來更高效的網(wǎng)絡演進的工具，即GMPLS和PSS。所以，現(xiàn)在擺在運營商面前關于網(wǎng)絡層集成的問題，不是是否需要和如何實現(xiàn)的問題，而是何時實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 
