1、概述
　　5/9/2008,MPLS（Multi-Protocol Label Switching，多協(xié)議標(biāo)簽交換）是一種在通信網(wǎng)內(nèi)利用定長(zhǎng)的標(biāo)簽來(lái)引導(dǎo)數(shù)據(jù)高速傳輸和交換的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它是基于標(biāo)簽的IP路由選擇方法，采用簡(jiǎn)化了的技術(shù)來(lái)完成第三層和第二層的轉(zhuǎn)換。它可以為每個(gè)IP數(shù)據(jù)包提供一個(gè)標(biāo)簽，將標(biāo)簽與IP數(shù)據(jù)包封裝于新的MPLS數(shù)據(jù)包中，并決定IP數(shù)據(jù)包的傳輸路徑以及優(yōu)先順序。通過(guò)MPLS，可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的流量工程，還可以使用MPLS流量工程功能實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，這些相對(duì)簡(jiǎn)明的流量工程應(yīng)用為利用MPLS使服務(wù)供應(yīng)商和企業(yè)改善整體網(wǎng)絡(luò)管理、更好地利用可用帶寬提供了最具吸引力的機(jī)會(huì)。MPLS還可以實(shí)現(xiàn)或增強(qiáng)VPN、快速迂回路由和QoS等功能。此外，它可以增加新的功能，而不必改變標(biāo)簽交換轉(zhuǎn)發(fā)模式（即不必進(jìn)行硬件升級(jí)）。在一定程度上，MPLS可以視為改進(jìn)的ATM，因?yàn)樗�通常被定位成一種統(tǒng)一技術(shù)，可以通過(guò)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施支持各種服務(wù)。

2、MPLS與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的互通

　　現(xiàn)有的ATM、FR、DDN、PSTN還將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)存在，并發(fā)揮各自作用，給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)收入和利潤(rùn)。因此，就要求MPLS支持FR、ATM、IP、Ethernet等技術(shù)，并可實(shí)現(xiàn)平滑過(guò)渡與升級(jí)。因而，存在ATM-MPLS互通，Voice-MPLS（MPLS上的語(yǔ)音承載），TDM-MPLS互通和FR-MPLS互通等。MPLS與其他網(wǎng)絡(luò)互通類似于過(guò)去的ATM與其他網(wǎng)絡(luò)互通，其一般參考網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，IWF是一個(gè)功能模塊，可以是一個(gè)獨(dú)立的物理設(shè)備，也可以集成在其他設(shè)備（如MPLS LER）中，商用中后者通常更多些。

        圖1　MPLS互通的一般參考網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3、MPLS技術(shù)的發(fā)展方向
　　3.1　MPLS技術(shù)在傳輸網(wǎng)中的發(fā)展
　　GMPLS（通用多協(xié)議標(biāo)簽交換）對(duì)MPLS中的路由和信令協(xié)議做了適當(dāng)增補(bǔ)后，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）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，具備為網(wǎng)絡(luò)各層提供一個(gè)基于IP的公共控制平面的能力。為了滿足傳輸網(wǎng)的需求，GMPLS增加了控制通道用于節(jié)點(diǎn)間交換控制平面信息，增加了鏈路管理協(xié)議用于校驗(yàn)承載通道的有效性、自動(dòng)提供業(yè)務(wù)和故障隔離，并增加了多鏈路綁定和嵌套LSP等新特性。GMPLS的優(yōu)勢(shì)在于能提供跨網(wǎng)絡(luò)層次的流量工程、業(yè)務(wù)恢復(fù)和保護(hù)的集成以及快速業(yè)務(wù)部署。
　　傳輸網(wǎng)絡(luò)的帶寬隨著用戶需求的提升而不斷增加，越來(lái)越多的DWDM設(shè)備和光交換設(shè)備將被部署在核心網(wǎng)絡(luò)，原有的SDH、IP和ATM設(shè)備將被遷移到網(wǎng)絡(luò)邊緣并向用戶提供服務(wù)。這些設(shè)備將實(shí)時(shí)地、動(dòng)態(tài)地要求核心網(wǎng)絡(luò)建立波長(zhǎng)粒度帶寬的點(diǎn)到點(diǎn)連接。顯然，GMPLS能很好地滿足上述傳輸網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)需求。目前，WDM技術(shù)能在一根光纖上提供多個(gè)通道；IP業(yè)務(wù)成為將來(lái)網(wǎng)絡(luò)的主導(dǎo)業(yè)務(wù)；SDH設(shè)備仍將在網(wǎng)絡(luò)邊緣長(zhǎng)期存在（因終端用戶的帶寬需求在很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)達(dá)不到一個(gè)波長(zhǎng)能提供的帶寬）；傳輸網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備OXC將向WDM與IP結(jié)合的方向演進(jìn)；網(wǎng)絡(luò)控制平面必須兼顧SDH層和光層需求；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將向ASTN（Automatically Switched Transport Network，自動(dòng)交換傳輸網(wǎng)）演進(jìn)。由于GMPLS能向所有的傳輸層提供一個(gè)統(tǒng)一的、簡(jiǎn)單的解決方案，并能簡(jiǎn)化多個(gè)傳輸層面的集成工作，所以將成為ASTN控制層面的重要組成部分。

　　3.2　MPLS在無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)中的發(fā)展
　　WMPLS（無(wú)線多協(xié)議標(biāo)簽交換）協(xié)議是MPLS協(xié)議在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的擴(kuò)展，其原理和MPLS相同。在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中（這里主要指無(wú)線接入網(wǎng)部分），WMPLS采用流控和差錯(cuò)控制機(jī)制，新增了可靠性和傳輸效率保證功能。該功能基于空中信道的實(shí)際情況，控制數(shù)據(jù)包的傳輸，保持約定的流量參數(shù)，降低誤碼率和丟包率。在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)和骨干網(wǎng)絡(luò)的邊界處，WMPLS引入一種翻譯功能，移除WMPLS添加的額外包頭和控制信息，并把標(biāo)準(zhǔn)格式的MPLS數(shù)據(jù)包發(fā)送至骨干網(wǎng)。目前，WMPLS協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程仍在進(jìn)行中，支持WMPLS的設(shè)備還很少。WMPLS能提供可靠的高速數(shù)據(jù)傳輸，保證業(yè)務(wù)的QoS并支持DiffServ和流量工程，必將成為無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)支持實(shí)時(shí)流媒體業(yè)務(wù)的最優(yōu)解決方案。
　　3.3　MPLS在移動(dòng)IP中的發(fā)展
　　移動(dòng)IP的IP-in-IP隧道技術(shù)用于轉(zhuǎn)發(fā)的報(bào)頭開(kāi)銷大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷重，且要查找兩次路由表，無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)發(fā)；其他節(jié)點(diǎn)（關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)）發(fā)往移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包是經(jīng)由歸屬代理、外地代理，然后才轉(zhuǎn)發(fā)到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，嚴(yán)重浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，即“三角路徑”問(wèn)題。經(jīng)過(guò)優(yōu)化的移動(dòng)IPv4標(biāo)準(zhǔn)，可使由關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)發(fā)往移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包直接發(fā)往移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的移交地址，這種經(jīng)過(guò)優(yōu)化的路由在時(shí)延和資源消耗方面都優(yōu)于“三角路徑”，并且減少了歸屬代理與外地代理之間隧道的負(fù)荷。但是，最好的解決方案是通過(guò)向移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)增加MPLS功能，在任何一個(gè)關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)和任何一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間建立有相應(yīng)QoS保障的MPLS LSP，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的快速交換并可避免IP-in-IP開(kāi)銷和“三角路徑”問(wèn)題，能夠很好地滿足未來(lái)的實(shí)時(shí)和多媒體移動(dòng)業(yè)務(wù)對(duì)不同服務(wù)等級(jí)的要求。因此，在移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)中引入MPLS功能將成為構(gòu)造移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)的重要解決方案之一。

4、MPLS技術(shù)的應(yīng)用
　　4.1　MPLS-TE技術(shù)
　　MPLS-TE就是在MPLS網(wǎng)絡(luò)上的流量工程，是指為業(yè)務(wù)流選擇路徑的處理過(guò)程，以在網(wǎng)絡(luò)中不同的鏈路、路由器和交換機(jī)之間均衡業(yè)務(wù)流負(fù)載。其主要目標(biāo)是在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間計(jì)算一條路徑（源路由），該路徑不違反它的約束（例如帶寬/管理要求），并且從一些數(shù)量指標(biāo)看來(lái)是最優(yōu)的。
　　首先分析一下IGP選路帶來(lái)的問(wèn)題，如圖2所示。在基于IGP路由技術(shù)（例如OSPF）選路的情況下，通常R8到R5的流量會(huì)選擇路徑R8→R2→R3→R4→R5；而R1到R5的流量會(huì)選擇路徑R1→R2→R3→R4→R5；如果R8到R5的流量為20 Mbit/s，R1到R5的流量為40 Mbit/s，則在R2-R3的鏈路上存在60 Mbit/s流量（由于R2-R3的鏈路帶寬為155 Mbit/s，所以沒(méi)有問(wèn)題），然而R3-R4的鏈路帶寬僅為34 Mbit/s，此時(shí)就會(huì)有26 Mbit/s流量被丟棄，所以最后R5收到的流量也只有34 Mbit/s；而此時(shí)拓?fù)湎路降穆窂絉2→R6→R7→R4處于空閑，這就出現(xiàn)了流量的不均衡，需要工程師手動(dòng)調(diào)整IGPMetric值，操作繁瑣。

          圖2　基于IGP技術(shù)的選徑拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
　　如果啟用MPLS-TE技術(shù)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。假設(shè)R8-R5已經(jīng)建立Tunnel路徑為R8→R2→R3→R4→R5，此時(shí)R1也需要建立到R5的Tunnel，通過(guò)資源預(yù)留協(xié)議會(huì)發(fā)現(xiàn)R3-R4的剩余帶寬為14 Mbit/s，無(wú)法滿足R1→R5需要的40 Mbit/s，所以R1→R5的Tunnel路徑會(huì)選擇R1→R2→R6→R7→R4→R5，這樣鏈路基本達(dá)到了均衡。

          圖3　基于MPLS-TE技術(shù)的選徑拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　4.2　MPLS應(yīng)用于接入網(wǎng)絡(luò)

　　MPLS虛擬電路支持多種“虛”拓?fù)�，可以根�?jù)用戶的要求設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)。客戶業(yè)務(wù)可以是點(diǎn)到點(diǎn)（可以替代透明的租用線）、點(diǎn)到多點(diǎn)或者多點(diǎn)到多點(diǎn)，并且對(duì)于用戶網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)�、協(xié)議和地址結(jié)構(gòu)都是透明的。運(yùn)營(yíng)商可以靈活地用SONET、WDM甚至是光以太網(wǎng)作為傳輸層，而在這些網(wǎng)絡(luò)上層建立一個(gè)MPLS層，用來(lái)完成具有QoS保障的統(tǒng)計(jì)復(fù)用，并在MPLS層之上建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)層，用來(lái)滿足每個(gè)業(yè)務(wù)流的SLA，如圖4所示。

          圖4　分層網(wǎng)絡(luò)模型

　　4.3　Trainet技術(shù)
　　Trainet是MPLS的一個(gè)擴(kuò)展方案，因其運(yùn)行機(jī)制類似大型市區(qū)的地鐵網(wǎng)絡(luò)而得名。Trainet技術(shù)對(duì)MPLS的改進(jìn)主要基于兩點(diǎn)。首先，引入<標(biāo)簽，跳數(shù)>對(duì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)MPLS網(wǎng)絡(luò)中使用的標(biāo)簽，其中跳數(shù)表示在標(biāo)簽指定的LSP上數(shù)據(jù)包還要經(jīng)過(guò)的LSR個(gè)數(shù)。其次，利用多個(gè)<標(biāo)簽，跳數(shù)>對(duì)組成序列使得不同TL前后銜接，構(gòu)成一條多TL路由，就如同地鐵乘客在到達(dá)目的地之前要多次換乘不同列車一樣。Trainet技術(shù)的應(yīng)用必須滿足兩個(gè)條件：首先，由于引入了<標(biāo)簽，跳數(shù)>對(duì)，使每個(gè)LSR都必須具有判斷到達(dá)數(shù)據(jù)包中跳數(shù)值是否為0以及對(duì)跳數(shù)值進(jìn)行減1的功能，因此這項(xiàng)技術(shù)必須得到LSR的硬件支持；其次，在多TL路由技術(shù)中，需要利用MPLS的堆棧機(jī)制，LSR應(yīng)具有壓入和彈出標(biāo)簽的功能。

　　4.4　MPLS-VPN技術(shù)
　　MPLS-VPN能夠利用公用骨干網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的傳輸能力，降低企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)/因特網(wǎng)的建設(shè)成本，極大地提高用戶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和管理的靈活性，同時(shí)能夠滿足用戶對(duì)信息傳輸安全性、實(shí)時(shí)性、寬頻帶和方便性的需要。與傳統(tǒng)的VPN不同的是，基于MPLS的VPN是通過(guò)LSP將私有網(wǎng)絡(luò)在地域上的不同分支連接起來(lái)，形成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。它支持不同分支間IP地址復(fù)用，并支持不同VPN間互通。MPLS-VPN技術(shù)適用于具有以下明顯特征的企業(yè)：高效運(yùn)作、商務(wù)活動(dòng)頻繁、數(shù)據(jù)通信量大、對(duì)網(wǎng)絡(luò)依靠程度高、有較多分支機(jī)構(gòu)，如網(wǎng)絡(luò)公司、IT公司、金融業(yè)、貿(mào)易行業(yè)、新聞機(jī)構(gòu)等。

5、結(jié)束語(yǔ)
　　作為通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一，MPLS相對(duì)于其他技術(shù)，在流量工程、QoS保證、VPN以及IP電信網(wǎng)等業(yè)務(wù)提供方面有著無(wú)以倫比的優(yōu)勢(shì)，逐漸成為高效的IP骨干網(wǎng)技術(shù)平臺(tái)。通過(guò)增強(qiáng)MPLS自身的OAM能力，以及在MPLS管理能力基礎(chǔ)上提供網(wǎng)絡(luò)管理和業(yè)務(wù)管理軟件，必將加快MPLS的應(yīng)用進(jìn)程，使具有MPLS能力的IP網(wǎng)絡(luò)真正達(dá)到可管理、可運(yùn)營(yíng)。而Trainet、MPLS-TE以及MPLS-VPN等技術(shù)，在改善網(wǎng)絡(luò)性能的同時(shí)提高了可擴(kuò)展性。這些新技術(shù)無(wú)疑將推動(dòng)MPLS網(wǎng)絡(luò)向著更完善、更靈活、可用性更高的方向繼續(xù)發(fā)展。(中國(guó)聯(lián)通新聞網(wǎng))