Trong thập kỉ vừa qua, công nghệ mạng quang đã phát triển nhảy vọt. Sau khi các OXC toàn quang hay còn gọi là OXC trong suốt được phát triển, các thành phần mạng quang được hỗ trợ them nhiều đặc điểm và chức năng, cho phép topo mạng quang thay đổi từ point- to- point đến Ring và mesh. Vì vậy các mạng quang trở nên thông minh, có thể chuyển mạch tự động, có thể điều khiển. Một đường truyền quang là một kết nối lớp quang point –to-point giữa hai điểm truy nhập(cặp node client), chúng ta sẽ dùng với thuật ngữ lighpath. Mạng quang có sự trong suốt về giao thức,cần một bộ máy điều khiển để thiết lập lighpath và giải phóng nó
Ở thời điểm hiện tại, mô hình mạng viễn thông của chúng ta là IP/ATM/SONET,SDH. Mô hình chồng chéo này dẫn đến sự phức tạp trong mặt phẳng quản lý, điều khiển cũng như vấn đề nâng cấp mạng. Cần quá nhiều mô hình địa chỉ, cơ chế chuyển đổi khung, giao thức quản lý…Mục đích lâu dài của tích hợp Optical là chuyển được lưu lượng của IP trực tiếp qua lớp quang, với một mặt phẳng điều khiển thống nhất. Điều này có không ít những khó khăn
Chúng ta hãy bắt đầu bằng cách tìm hiểu một số khái niệm cơ bản cùng hai loại điều khiển cho mô hình IP/ quang. Một cách cơ bản, tồn tại hai cách tiếp cận với điều khiển mạng : tập trung và phân bố. Trong cơ chế điều khiển tập trung, nút điều khiển trung tâm chứa toàn bộ thông tin về trạng thái mạng hiện tại và cung cấp các yêu cầu thiết lập lightpath. Cơ chế này có thể cấp phát các tài nguyên mạng hiệu quả hơn bởi vì nút điều khiển trung tâm biết được tất cả thông tin về sự hư hỏng liên kết, số bước sóng sẵn có trên mỗi liên kết. Tuy nhiên cơ chế này có hai nhược điểm. Thứ nhất là khả năng mở rộng kém do nút trung tâm phải xử lý quá nhiều thông tin và trở thành mộtt điểm thắt nút cổ chai trong mạng. Nhược điểm thứ hai là khả năng sống còn thấp, nếu nút trung tâm có sự cố thì toàn bộ mạng sẽ bị mất điều khiển. Do đó cơ chế điều khiển tập trung chỉ thích hợp cho các mạng loại nhỏ. Cơ chế điều khiển phân bố không có nút điều khiển trung tâm. Thay vào đó, mỗi nút điều khiển việc định tuyến và gán bước sóng thông qua việc kết hợp với các nút lân cận. Cơ chế này có hai ưu điểm là khả năng mở
rộng cao và tính sống còn cao. Do đó, cơ chế này thích hợp hơn với các mạng lọai lớn.
Trong các mạng viễn thông, điều khiển mạng được kết hợp với quản lý mạng và được thực hiện như một phần của hệ thống quản lý và được gọi là mạng quản lý và điều khiển(NC& M) nằm trong mạng quản lý viễn thông.
Internet có mô hình điều khiển mạng phân tán, có các giao thức rời rạc, các chức năng phân phát và quản lý tài nguyên, chọn và ước tính tuyến đường được thực hiện qua các giao thức định tuyến. Do Internet không có hướng kết nối nên không cần các giao thức báo hiệu. Phát hiện lỗi và khôi phục được thực hiện thông qua định tuyến và định tuyến lại. Từ lâu, IP đã được coi là mạng được triển khai rộng rãi để hỗ trợ các ứng dụng theo phương thức gói. Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multiprotocol Label Switching) là một giải pháp chuyển mạch IP và được chuẩn hoá bởi IETF, ra đời vào năm 1996.
Gọi là chuyển mạch nhãn vì: Sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn làm kỹ thuật chuyển tiếp ở lớp bên dưới (lớp 2).
Gọi là đa giao thức vì: MPLS có thể hỗ trợ nhiều giao thức lớp mạng (lớp 3), không chỉ riêng IP.
MPLS là sự kết hợp hai kỹ thuật IP và ATM với nhau, cụ thể là kết hợp ưu điểm của IP (ví dụ cơ cấu định tuyến) và của ATM (như phương thức chuyển mạch, điều khiển lưu lượng),
MPLS gồm hai chức năng quan trọng:
Chức năng chuyển tiếp gói tin: sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn. Bản chất là: tìm chặng kế tiếp của gói tin trong một bảng chuyển tiếp nhãn, sau đó thay thế giá trị nhãn của gói, rồi chuyển ra cổng ra của bộ định tuyến.
Chức năng điều khiển: gồm các giao thức định tuyến lớp mạng có nhiệm vụ phân phối thông tin giữa các LSR( Label Switching Router thiết bị định tuyến tốc độ cao trong lõi của một mạng MPLS, nó tham gia trong việc thiết lập các đường dẫn chuyển mạch nhãn) và thủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến thành bảng định tuyến chuyển mạch nhãn.
Việc thực hiện chuyển mạch chỉ xảy ra khi tìm kiếm và thay thế nhãn. Trong quá trình chuyển mạch không cần thêm bất kì thông tin gì. Do đó, khi gói
tin IP nằm trong miền MPLS thì các tiêu đề mạng của gói tin sẽ không cần xử lý tại các nút tức là các LSR không cần kiểm tra tiêu để IP của gói để tìm trạm kế tiếp. Nhãn thường là một số và được gán cho gói tin tại bộ định tuyến IP tại biên của miền MPLS. Nhãn sẽ chỉ ra tuyến mà gói tin sẽ đi qua mạng vì thế các gói tin sẽ được định tuyến nhanh hơn mà không cần xử lý phần địa chỉ đích trong gói tin (các gói tin sẽ được chuyển mạch thay vì định tuyến dựa trên các nhãn được gán).
MPLS còn có khả năng liên kết và phân lớp lưu lượng IP trên các đường xác định trước khi truyền qua mạng. Đây chính là chức năng điều khiển kĩ thuật lưu lượng. kĩ thuật lưu lượng là một đặc điểm nổi bật của MPLS. LSP là một đường đi để gói tin qua miền MPLS từ điểm bắt đầu gán nhãn đến điểm nhãn bị loại bỏ khỏi gói tin. Các LSP được thiết lập trước khi truyền dữ liệu. Điều này được thực hiện bởi một giao thức báo hiệu, ví dụ giao thức dành trước tài nguyên RSVP mở rộng và bằng định tuyến cưỡng bức (CR-LSP). Các thành phần của mặt phẳng điều khiển kĩ thuật lưu lượng được phân chia và độc lập với nhau. Chúng xác định các chức năng cơ bản và không hạn chế các thuật toán và giao thức .
Mặt điều khiển MPLS-TE (MPLS-Traffic Engineering) là mặt điều khiển tích hợp. Các thành phần như OXC, LSR sẽ có một mặt điều khiển thống nhất. Mặt điều khiển MPLS-TE phải đặc biệt phù hợp với OXC. OXC sử dụng mặt điều khiển này sẽ là một thiết bị có địa chỉ IP.
Khung làm việc cho mô hình mặt điều khiển MPLS-TE gồm:
Tìm kiếm tài nguyên bằng cách sử dụng các giao thức như giao thức trong cổng (IGP).
Trao đổi thông tin về trạng thái mạng (cấu trúc, các tài nguyên khả dụng).
Tình toán đường truyền để có các quyết định định tuyến.
Quản lý tuyến: thực hiện các hoạt động như: đặt lại đường truyền, bảo dưỡng, phân phối nhãn,...
Xây dựng mặt điều khiển dưới dạng module sẽ tăng cường hiệu quả của mạng. Mặt điều khiển MPLS sẽ chạy bằng cách sử dụng các module để thực hiện các hoạt động trên.