多业务支持网络的发展与GSMP协议

常新杰

引言

　　对于数据网络而言，覆盖范围是非常重要的。这是因为商业应用已越来越多的需要依赖于全新的可连接性来支持诸如分布于各地的数据存储容量与计算资源。同时，越来越多的用户也需要从任何地点连接到Internet。因此，当前的企业网络结构已不再限于以往的局域网，校园网，而正逐步发展到城域网，甚至广域网。

　　对于网络运营商而言，简单则是至关重要的。一个理想的网络即是在一个单一的网络基础构架上同时支持多中不同种类的业务，这也就是我们经常提到的多业务支持网络。

　　而实际上，目前的大多数网络运营商都需要同时支持两个独立的网络，一个电路交换网络以支持传统的话音业务和一个包交换网络以支持新兴的数据传输业务。这两个网络是完全不同类型的，其网络传输方式和业务模式都极为不同。电路交换网络已有多年的运营历史，已经形成了完善的运营模式，电路交换网络的可靠性已可以达到99。999%的量级（即50毫秒的故障恢复时间）。包交换网络则代表了新的发展趋势，通过将各种信息的数字化并封装进IP数据包中，包交换网络就可以承载从电子邮件到电影等的多种媒体的传输。

　　由于运营商需要同时维护着两个网络的运营，因此当前多业务网络的发展也存在着两个截然不同的模式，即分别从电路交换网络向多业务网络的演进和从包交换网络向多业务网络的演进。尽管我们可以说，以数据包传输为中心的网络业务模式将是更有希望成为主流的业务模式，但在发展的过程中仍面临着许多挑战。

数据包封装

　　多业务网络中最为重要的就是信息的数据包封装。无论以何种方式进行，用户产生的各种各样的PDU (protocol data units) 都需要被打包封装到一个通用的容器中（也即是一个数据包）。同时，每一个数据包中还需要有某种方式的标示信息以指示网络如何来进行相应的处理。在具体的打包封装方式上的不同就构成了前面提到的两种不同的多业务网络模式的根本区别。在以数据包为中心的模式中，目前的主要发展方向是从ATM的多协议适应逐渐统一到IP和MPLS数据包格式。互联网工程组（Internet Engineering Task Force -IETF）下PWE3工作组的已在这方面进行了大量的标准制定工作。其主要目标就是为IP/MPLS网络制定针对不同媒体的封装格式，从而使得一个纯数据包网络能够支持各种现有的协议和业务类型，甚至包括电路交换网络业务。在这样一个网络中只有单纯的数据包传输，而底层的光纤网络只是作为简单的传输工具，来完成数据包从一端到另一端的传递。

　　电路交换网络的发展也并没有停止不前，基本装桢过程(generic framing procedure-GFP就是一种为此提出的一种技术。其最初的目的主要是为了方便以太网或光纤通道（Fiber Channel）业务在Sonet/SDH 或光纤传输网络(optical transport network-OTN)上的传输，但其向多业务模式网络发展也是很有前景的。在GFP协议中的一种称为“线性报头格式”（linear header frame format）的封装技术允许多个客户的信号可以分享同一个GFP负载。其具体应用，例如，可以将多个以太用户的10-Mbit/s 信息流加载在一个STS3连接中传输。不同用户信息流的分离和管理也是由GFP完成的，根据这一特性，GFP已可以提供点对点的虚拟租用线业务。

GSMP

　　近年来，GFP最新的发展是进化到一种新型的技术，即通用业务复用过程(Generalized Service Multiplexing Procedure-GSMP)。 GSMP是在已有的GFP, 虚拟串联（virtual concatenation）和链路容量调整方案(Link Capacity Adjustment Scheme-LCAS)等标准的基础上发展而来的。GSMP的提出是希望能够实现多种数据业务以统计复用的方式来工享现有的底层传输链路。 这不仅可以提高传输带宽的使用效率，同时还可以为连接业务的QoS和SLA实现提供保障。

　　可以说GFP是一种简单的易用的将以太网和光纤通道在光纤网络中传输的适应机制，而GSMP 则提出了一个全新的网络层次并具备支持多种业务模式的能力。GSMP协议中也引入了标签（或标记）的概念来在GFP基础上进行了进一步的扩展。GSMP中的标签也称为“扩展线性桢”（Extended Linear Frame）,它拥有足够的报头空间以容纳唯一的地址，优先级别，服务等级等必要信息，另外还支持报头堆栈以提高可扩展性。与ATM和MPLS网络类似，用户发送来的桢将被打上标签，而一旦插入了标签之后，网络设备就可以根据标标签中的信息对数据桢进行各种处理，如复用，业务的超量订购（oversubscription）以及每一数据流的分别管理和控制。一个GSMP连接就可以承载大量的以太网用户数据，存储网络数据和数据包环业务的数据等。并且，每一个业务都可以拥有独立的流量与QoS参数，超量订购程度以及故障保护和恢复机制。

　　目前GSMP的应用主要体现在以下几个方面：单一用户的多个数据流的汇聚传输；向分布在一个或多个大楼内的用户提供数据传输业务；向多个基于以太网的DSLAM上行链路提供汇聚传输；将来自多个SONET/SDH链路的数据流进行汇聚传输。这与ATM网络的业务模式非常类似。但是，与ATM相比较，GSMP的带宽利用效率更高，而其成本将更低。这是因在GSMP网络中不需要ATM网络中复杂的数据包到ATM信元的拆包与重组(segmentation and reassembly-SAR)过程。另外，GSMP网络的业务能力是与高层协议无关的，同时与网络的拓扑也无关。而其特有的报头保护机制也将使得支持多种业务（包括以太网，ATM，桢中继，存储网络，视频发布等）的单一管理系统平台成为可能。更为重要的是，它是一种基于SONET/SDH的技术，因此当前的骨干传输网络将不需要任何大的变动，而只需对边缘网络进行升级。

　　目前关于GSMP发展的争论主要集中在是否是采用MPLS机制来进行数据桢的标记。一些观点支持采用GFP的线性扩展报头而另外一些人则认为基于MPLS的标记技术更好。作为一种折中的办法，可以在MPLS标签和GFP报头之间建立直接的映射关系。这使得GFP成为MPLS控制平面中的内在部分或者在一个不支持MPLS协议的网络中，可以通过OSS系统来完成。这样的优越性在于，而当运营商实施了GMPLS技术之后，GFP子层则可以通过与电路提供类似的方式进行控制和管理。

　　以太网业务和存储网业务曾是Sonet/SDH业务扩展中遇到的重大阻碍，而GFP和GSMP技术的提出则很好的解决了这些问题。目前已有许多传统的运营商在其SONET网络上推出了以太和存储业务。不过，在当前发展中仍需解决的一个问题是如何将现在的简单的点对点的城域范围内的业务进一步推广到全面的多点连接业务。

结束语

　　当前，有一种观点认为，既然在IP网络中已有比较成熟的MPLS技术体系来提供多业务支持的功能，为什么还需要在SONET/SDH上继续开发GFP和GSMP协议体系呢？对于这个问题，简单的来说，其回答是现有的SONET/SDH仍然是运营商近期内的主要利润源泉。数据网络虽然应用范围在日益扩大，但是运营商从数据网络业务得到的投资回报仍只占据较少的部分。因此，运营商仍需要进一步发展和完善其传输网络以求最大的获利，而同时传输网络设备制造商也希望通过GSMP等技术来证明在“全IP网络”之外也可以有其它的选择。

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