Trong khuyến nghị RFC3031 mô tả cấu trúc MPLS đã xác định cơ chế chuyển hướng dữ liệu dựa trên cơ sở thông tin nhãn. Trong cấu trúc MPLS, cơ chế định hướng dữ liệu của các LSR có khả năng nhận biết được loại hình dữ liệu (cell hoặc gói tin), từ đó các LSR có sẽ có khả năng hoặc là xử lý dữ liệu trên cơ sở mào đầu cell hoặc mào đầu gói tin.
Cơ chế thực hiện chuyển hướng dữ liệu nói trên đã được cải tiến và mở rộng trong GMPLS. Đối với cấu trúc GMPLS, các LSR không thực hiện nhận biết dự liệu ở dạng cell hoặc gói tin, do đó không thực hiện chức năng chuyển hướng dữ kiệu trên cơ sở thông tin mào đầu của chúng. Nhứng LSR sẽ có thêm các bộ phận thực hiện chức năng chuyển hướng dữ liệu trên cơ sở khung thời gian (time-slot), bước sóng hoặc cổng vật lý.
Để thực hiện được đầy đủ các chức năng đã nói ở trên (bao gồm cả các chức năng xác định trong MPLS), các thiết bị GMPLS-LSR cần phải thực hiện được các chức năng chuyển hướng cuộc gọi với các đối tượng sau đây:
- Phải có các giao diện có thể nhận biết ranh giới gói tin/cell để có thể thực hiện chuyển hướng dữ liệu ở dạng gói tin/cell. Ví dụ, các giao diện nhận biết và chuyển hướng dữ liệu trong các LSR có thể xử lý thông tin chuyển hướng trong mào đầu "shim" của nhãn hoặc là các giá trị VPI/VCI trong các ATM-LSR. Những giao diện như vậy được gọi là giao diện có khả năng chuyển hướng dữ liệu gói (PSC).
- Các giao diện có chức năng chuyển hướng dữ liệu trên cơ sở dữ liệu theo khung thời gian theo các chu kỳ lặp tuần tự. Một trong những ví dụ điển hình đó là các LSR phải thực hiện các chức năng tương tự như chức năng của thiết bị đấu chéo SDH (SDH-DXC). Các giao diện thuộc dạng này được gọi là các giao diện có khả năng chuyển mạch khung ghép kênh TDM.
- Các giao diện có khả năng chuyển hướng dữ liệu trên cơ sở các vị trí cụ thể của dữ liệu trong một không gian vật lý thực sự. Ví dụ điển hình đó là việc chuyển hướng một giao diện trong một thiết bị đấu chéo quang OXC có thể thao tác trên một hoặc một nhóm sợi quang. Những giao diện có chức năng này được gọi là giao diện có khả năng chuyển mạch sợi quang (FSC).
Sử dụng phương thức lồng ghép các LSP cho phép hệ thống mở rộng cấu trúc chuyển hướng dữ liệu theo các cấp độ khác nhau. Cấp cao nhất sẽ giao diện FSC, tiếp
theo lần lượt sẽ là LSC, TDM và cuối cùng là PSC. Theo các thức này, một LAP bắt đầu và kết thúc tại giao diện PSC sẽ được lồng ghép vào một TDM-LSP, được bắt đầu và kết thúc tại giao diện TDM. TDM-LSP này lại tiếp tục được lồng ghép vào LSP- LSC được bắt đầu và kết thúc tại giao diện LSC. Quá trình lại được lồng phép tương tự để có được LSP-FSC bắt đầu và kết thúc tại giao diện FSC.
GMPLS khác với MPLS ở điểm là nó có thể hỗ trợ nhiều công nghệ chuyển mạch khác nhau chẳng hạn như nó có khả năng thực hiện các phương thức chuyển mạch kênh TDM, chuyển mạch bước sóng, chuyển mạch sợi quang. Những chức năng mở rộng này của GMPLS dẫn đến việc cần thiết mở rộng các chức năng cơ bản của MPLS, trong nhiều trường hợp nó chỉ là các tính năng thêm vào cho các chức năng đã có của MPLS. Những tính năng thêm vào này sẽ làm thay đổi những đặc tính thể hiện của các LSP và khuôn dạng, cách thức trao đổi nhãn, cách định hướng LSP cũng như việc xử lý lỗi truyền tải, sự đồng bộ giữa các đầu vào và các đầu ra trong hệ thống.
Trong kỹ thuật lưu lượng mạng MPLS, các kênh thông tin được truyền tải trong một LSP có thể bao gồm một tập hợp các kênh thông tin có cách thức mã hóa các loại hình nhãn khác nhau. GMPLS mở rộng chức năng này bằng việc thêm vào các dạng kênh kết nối có các loại nhãn đại diện cho một khung thời gian TDM, một bước sóng hoặc một vị trí theo không gian của một cổng giao diện vật lý. Cũng giống như đối với MPLS-TE, không nhất thiết mọi LSR đều có khả năng nhận dạng gói tin trong cơ cấu chuyển hướng dữ liệu. Trong MPLS-TE một LSP mang dữ liệu IP cần phải khởi đầu và kết thúc tại một LSR. Cũng như vậy, GMPLS đòi hỏi một LSP khởi đầu và kết thúc tại các LSR cùng loại. Trong một LSP của GMPLS, dạng của tải dữ liệu (payload) có thể là các khung SDH, luồng dữ liệu Ethernet,...
Một trong những khác nhau cơ bản giữa các LPS của MPLS và GMPLS là MPLS thực hiện gán băng thông cho các LSP theo các đơn vị rời rạc theo cấu hình bó ống phân cấp, và như vậy số lượng nhãn sử dụng là ít hơn so với phương thức gán kênh thông tin trong PSC. Điều này cho phép khả năng xử lý nhãn là nhanh hơn và tạo thuận lợi cho việc thực hiện cơ cấu chuyển hướng kề cận (FA) để thực hiện chuyển hướng lưu lượng không phải dạng dữ liệu gói với tốc độ nhanh.
GMPLS cho phép một nhãn có thể được đề xuất kiến tạo LSP đối trên đường lên từ một LSR. Yêu cầu này có thể bỏ qua bởi đường xuống, tuy nhiên trong một số
trường hợp quá trình này đòi hỏi mất nhiều thời gian. Nhãn đề xuất có ý nghĩa quan trọng trong quá trình tạo lập các LSP trông qua các thiết bị quang, nơi mà đòi hởi nhiều thời gian cho việc thiết lập cấu hình chuyển mạch và cũng rất quan trong trong việc nhận biết các thông tin về hư hỏng nút mạng.
Trong khi kỹ thuật lưu lượng trong MPLS (thậm chí cả chức năng LDP) được thực hiện một cách đơn hướng thì GMPLS thực hiện kỹ thuật lưu lượng theo cả hai hướng của LSP. Yêu cầu kỹ thuật lưu lượng hai hướng nói trên xuất phát từ yêu cầu ứng dụng truyền tải lưu lượng không phải ở dạng gói.
GMPLS hỗ trợ liên kết một nhãn nào đó với một giao diện cụ thể, đồng thời hỗ trợ một cơ cấu RSVP để nhận biệt một hư hỏng trên mạng một cách nhanh chóng.Một đặc điểm nữa của GMPLS đó là sự phân tách rõ ràng giữa mặt phẳng truyền tải dữ liệu và mặt phẳng điều khiển quản lý. Điều này đóng vai trò quan trọng để hỗ trợ các công nghệ truyền tải trong đó lưu lượng điều khiển không thể truyền trong cùng một luồng với lưu lượng cần truyền tải.
GMPLS còn mở rộng chức năng báo hiệu bằng việc thông tin thêm những tham số mô tả các công nghệ cụ thể, chẳng hạn như loại hình công nghệ chuyển mạch được thao tác trên luồng dữ liệu (được thể hiện trong giao thức RSVP trong tham số đối tượng SENDER_TSSPEC và các tham số đối tượng khác (ngay cả khi sử dụng giao thức phân phối nhãn ràng buộc CR-LDP, thông tin nói trên sẽ được mô tả trong tham số TLV). Các tham số chưa thông tin về công nghệ này có thể được bỏ qua khi thực hiện các chức năng MPLS.
2.2.2. Các khuôn dạng liên quan đến nhãn
Để mở rộng chức năng điều khiển truyền tải và quản lý của MPLS đối với mạng quang, một số khuôn dạng mới của nhãn đã được đề xuất. Các khuôn dạng mới này được tập hợp trong khái niệm gọi là "nhãn tổng quát". Nhãn tổng quát mô tả các thông tin cho phép các nút mạng xác định cơ chế chuyển mạch, loại hình chuyển mạch.
Dưới đây sẽ mô tả khuôn dạng yêu cầu nhãn tổng quát hỗ trợ cho chuyển mạch trong băng, nhãn đề xuất và tập các nhãn. Cần lưu ý một điều rằng khi một nút mạng gửi và nhận một khuôn dạng mới của nhãn để biết được loại hình kênh kết nối được sử dụng, nhãn tổng quát không chứa thông tin này mà thay vào đó các nút mạng sẽ nhận biết trong thông tin đó dạng của nhãn cần phải nhận hoặc gửi để xử lý tiếp theo.
2.2.3. Nhãn tổng quát
Nhãn tổng quát là sự mở rộng chức năng nhãn MPLS truyền thống bằng việc không chỉ thể hiện thực hiện việc truyền tải nhãn trong băng cùng với dữ liệu cần truyền tải mà còn kiến tạo các nhãn để xác định các khung thời gian, bước sóng, hoặc vị trí ghép luồng theo không gian.Ví dụ, nhãn tổng quát có thể chứa các thông tin đại diện cho:
- Một sợi quang riêng rẽ hoặc chùm sợi quang - Một bước sóng quang trong một sợi quang
- Nhóm các khung thời gian TDM trong một bước sóng quang (hoặc sợi quang) Nhãn tổng quát còn có thể chứa nhãn MPLS, nhãn Frame Relay hoặc nhãn ATM (VCI/VPI).
Nhãn tổng quát không chỉ thuộc tính gắn liền với nhãn, nghĩa là thông tin về loại hình, cơ chế ghép kênh chuyển mạch áp dụng cho nhãn. Nhãn tổng quát chỉ đơn thuần là một loại hình duy nhất, nghĩa là không phân cấp theo cấu hình LSP. Khi cần thiết phải ghép nhóm các nhãn theo cấp (nghĩa là nhãn thuộc các LSP ở trong các LSP) thì mỗi một LSP cần phải thực hiện riêng rẽ.
Mỗi một nhãn tổng quát chưa thông tin về đối tượng dạng TLV theo kiểu nhãn có độ dài biến của tham số thay đổi.
2.2.4. Nhãn chuyển mạch chùm bước sóng
Trường hợp đặc biệt của chuyển mạch bước sóng đó là chuyển mạch chùm bước sóng. Chùm bước sóng ở đây được hiểu là tập các bước sóng kề cận nhau chiếm một khoảng băng thông nào đó có khả năng chuyển mạch cùng nhau để sang một cửa khác có cùng băng thông hoặc trên một băng thông khác. Trong thực tế, tốt hơn là thực hiện chức năng chuyển mạch chéo quang (OXC) với đơn vị chuyển mạch là nhóm bước sóng. Phương thức này có ưu điểm là không gây xáo trộn các bước sóng và dễ dàng hơn về mặt thực hiện. Trong trường hợp này nhãn chùm bước sóng sẽ được sử dụng.
2.2.5. LSP hai chiều
Để có được các LSP hai chiều thì các LSP cần thực hiện các chức năng kỹ thuật lưu lượng như là cơ chế chia sẻ, cơ chế bảo vệ và phục hồi, cơ chế quản lý tài nguyên....là giống nhau trên mỗi hướng của LSP. Ở đây sẽ sử dụng khái niệm "nút khởi đầu" (Initiator) và "nút kết thúc" (Terminator) để chỉ thị nút mạng khởi đầu và
nút mạng kết thúc của một LSP. Mỗi một LSP hai chiều chỉ có duy nhất một người khởi đầu và người kết thúc.
Thông thường, nếu như thiết lập một LSP hai chiều cần tuân theo thủ tục mô tả trong [RFC3209] hoặc [RFC3212] thì việc tạo lập các tuyến là độc lập với nhau. Các tiếp cận thực hiện nói trên có những hạn chế làm tăng độ trễ thiết lập các LSP, thông tin điều khiển trong mào đầu cần phải xử lý là nhiều gấp 2 lần so với thiết lập LSP 1 hướng, việc lựa chọn tuyến là phức tạp dẫn đến xác suất tạo lập thành công các LSP hai hướng là thấp; việc cung cấp các giao diện, kênh kết nối từ các thiết bị như là SDH, đặc biệt là khi có yêu cầu chuyển mạch bảo vệ tuyến qua các phạm vi (domain) khác nhau của mạng khá khó khăn.
Để kiến tạo một LSP hai chiều trong GMPLS, việc thực hiện thủ tục báo hiệu hướng lên và hướng xuống bắt đầu từ nút khởi đầu và nút kết thúc được thực hiện trong cùng một tập bản tin báo hiệu. Phương thức này sẽ giảm độ trễ thiết của quá trình thiết lập cũng như độ trễ truyền tải chuyển tiếp, hạn chế việc xử lý thông tin mào đầu so với phương thức mô tả ở trên.
Thông tin yêu cầu
Với LSP hai chiều thì cần phải có 2 nhãn được chỉ định. Quá trình thiết lập LSP hai chiều được thể hiện bởi sự có mặt của đối tượng TLV trong nhãn đường lên với bản tin báo hiệu tương ứng. Nhãn đường lên có khuôn dạng giống khuôn dạng nhãn tổng quát đã mô tả ở mục trên.
Giải pháp cho sự tranh chấp
Sự tranh chấp các nhãn có thể xuất hiện giữa hai yêu cầu thiết lập LSP hai chiều khi truyền tải qua các hướng ngược nhau. Sự kiện này có thể xuất hiện khi cả hai phía được gán cùng một tài nguyên (nhãn). Nếu như không có sự hạn chế về tài nguyên hoặc có tài nguyên thay thế thì cả hai phía đều có thể chuyển các nhãn này qua đường lên và sẽ không xuất hiện sự tranh chấp về tài nguyên. Tuy nhiên, tài nguyên về nhãn là hữu hạn hoặc là không có tài nguyên thay thế, sự kiện tranh chấp tài nguyên vẫn có thể xảy ra. Để khắc phục tình trạng này, nút mạng có IP cao hơn sẽ chiếm tài nguyên và gửi bản tin PathErr/ NOTIFICATION với ý nghĩa là " Có vấn đề về định tuyến/cài đặt nhãn bị lỗi". Trên cơ sở thông tin thu được từ bản tin này, nút mạng sẽ cố gắng cài đặt nhãn đường lên cho tuyến hai hướng một lần nữa Tuy nhiên, nếu như không còn
tài nguyên sẵn sàng đáp ứng nút mạng sẽ chuyển sang quá trình xử lý theo chuẩn về điều khiển lỗi.
Để giảm thiểu xác suất xảy ra tranh chấp, một cơ cấu được đề xuất đó là các nút mạng có mức ID thấp không gửi nhãn đề xuất ở đường xuống và luôn luôn chấp nhận nhãn đề xuất từ nút mạng có ID cao hơn. Hơn nữa, khi mà nhãn được chuyển đổi bằng sử dụng giao thức LMP thì có thể sử dụng một cơ chế nội bộ để thực hiện việc nút có ID cao hơn sẽ cài đặt nhãn từ đầu cuối của khoảng giá trị nhãn, nút có giá ID thấp hơn sẽ cài đặt nhãn có giá trị từ trên của khoảng giá trị nhãn.
2.2.6. Thông báo lỗi nhãn
Trong trường hợp mạng MPLS và GMPLS xuất hiện các bản tin lỗi chứa thông tin chỉ thị thì các nút mạng phải có các hành động đáp ứng. Khi đó mạng GMPLS cần phải chuyển tải thông tin này lên "tập giá trị nhãn chấp nhận". Tập giá trị nhãn chấp nhận sẽ được truyền tải theo giao thức báo hiệu phù hợp.
2.2.7. Điều khiển nhãn tường minh (Explicit Label Control)
Các giao diện được sử dụng bởi một LSP có thể được điều khiển theo một tuyến cụ thể. Chức năng này cho cho phép quản lý điều khiển các nút /giao diện cụ thể, sự kết cuối của một LSP trên một giao diện đầu ra của hướng ra của một LSR.
Có những trường hợp tồn tại các kiểu tuyến không cho phép cung cấp đầy đủ thông tin theo mức độ yêu cầu, những trường hợp này thường xảy ra khi nút khởi tạo LSP mong muốn chọn một nhãn được sử dụng cho một đường kết nối cụ thể nào đó, đặc biệt là khi ERO và ER-Hop không cung cấp các đối tượng nhánh của nhãn một cách tường minh. Ví dụ, một trường hợp có thể cần phải có biện pháp giải quyết đó là khi cần ghép nối hai đầu LSP với nhau, nghĩa là đầu của LSP thứ nhất cần phải ghép nối với đuôi của LSP thứ hai. Trong trường hợp này cần phải có thông tin về đối tượng nhánh của nhãn (ERO Label ERO sub-object / ER Hop).
2.2.8. Thông tin bảo vệ (Protection Information)
Thông tin bảo vệ chứa trong một đối tượng TLV mới. Nó thể hiện các đặc tính đường liên quan tới LSP được yêu cầu. Việc sử dụng thông tin bảo vệ cho một LSP nào đó là có tính chọn lựa. thông tin đó thể hiện các loại hình bảo vệ khác nhau, chẳng hạn như bảo vệ 1+1,1:N, hoặc không bảo vệ ... Lưu ý rằng thông tin về khả năng bảo vệ của một kênh kết nối nào đó cần được thông báo dọc theo tuyến kết nối. Thuật toán
định tuyến có thể sử dụng các thông tin này để thiết lập các LSP.
Thông tin bảo vệ còn cho biết LSP là LSP sơ cấp hay LSP thứ cấp. Tài nguyên cho LSP thứ cấp chỉ được cài đặt trong trường hợp có sự hư hỏng tại LSP sơ cấp. Tài nguyên cài đặt cho LSP sơ cấp có thể sử dụng bởi các LSP khác.
2.2.9. Thông tin về trạng thái quản lý
Thông tin về trạng thái quản lý chứa trong một đối tượng TLV mới. Thông tin về