基于IP-MPLS骨干網(wǎng)的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)流量矩陣測(cè)量及應(yīng)用研究.pdf

1、實(shí)施業(yè)務(wù)量工程TE能夠有效的控制、平衡網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的業(yè)務(wù)流量，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，因此TE對(duì)于IP骨干網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)是必不可少的。多協(xié)議標(biāo)記交換MPLS作為IP骨干網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的快速轉(zhuǎn)發(fā)，更重要的是有利于業(yè)務(wù)量工程的實(shí)施。近幾年來(lái)，基于MPLS的業(yè)務(wù)量工程研究得到了充分的重視和發(fā)展。當(dāng)前在研究過(guò)程中主要存在兩個(gè)難題。一個(gè)是傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行業(yè)務(wù)量測(cè)量時(shí)顯得功能不足，另一個(gè)是傳統(tǒng)的路由技術(shù)在實(shí)施業(yè)務(wù)量控制時(shí)顯得效果不佳

2、。 本文的研究以重慶市科技攻關(guān)項(xiàng)目和重郵-大唐合作項(xiàng)目為背景，面向IP/MPLS骨干網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量工程領(lǐng)域，以業(yè)務(wù)量測(cè)量為方向，著重于研究動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)流量矩陣的測(cè)量問(wèn)題，提出了一種在IP/MPLS框架下能夠獲取動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)流量矩陣的測(cè)量模型。另外在業(yè)務(wù)量控制方面，針對(duì)動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)流量矩陣的應(yīng)用研究，著重于探討“帶寬碎片”和流量平衡問(wèn)題，并提出了相關(guān)的路由算法。最后，提出了一種易于硬件實(shí)現(xiàn)的多域數(shù)據(jù)包快速分類算法，并以其為技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)I

3、P網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)、區(qū)分的業(yè)務(wù)量測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 文中的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)流量矩陣測(cè)量模型思路是，只需要在網(wǎng)絡(luò)邊界處實(shí)施測(cè)量行為，而不必在網(wǎng)絡(luò)核心處進(jìn)行測(cè)量，就可以得到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部所有鏈路上的業(yè)務(wù)流量。當(dāng)測(cè)量周期較短時(shí)，所得的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)流量矩陣就可以表征網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前實(shí)際的負(fù)載分布狀況，這樣就非常有利于業(yè)務(wù)量控制措施的有效實(shí)施。 給出了業(yè)務(wù)流量矩陣的定義，測(cè)量模型的數(shù)學(xué)描述，然后根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流理論，證明該測(cè)量模型是可行的。由于網(wǎng)絡(luò)流理論假設(shè)流守恒，即忽略網(wǎng)

4、絡(luò)中的包丟失率，因此當(dāng)考慮包丟失時(shí)，根據(jù)排隊(duì)論給出了理論修正模型，并推導(dǎo)出相應(yīng)的修正公式。此外還給出了與測(cè)量模型相關(guān)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)管理及MIB的形式化描述，計(jì)算業(yè)務(wù)流量矩陣的相關(guān)算法等。大量仿真結(jié)果表明，該測(cè)量模型是有效的。 對(duì)于目前常用的CSPF路由算法，當(dāng)為保證QoS而進(jìn)行帶寬預(yù)留時(shí)，存在“帶寬碎片”現(xiàn)象，浪費(fèi)了網(wǎng)絡(luò)資源。在CSPF算法的基礎(chǔ)上，考慮動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)流量矩陣，提出了一種新的路由算法TM-SPF。性能仿真結(jié)果顯示，相

5、比于CSPF算法，TM-SPF算法能夠有效減小“帶寬碎片”的影響，提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。另外，為有效平衡網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部業(yè)務(wù)流量，適應(yīng)TE的要求，以業(yè)務(wù)流量矩陣為基礎(chǔ)，提出了“網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡度”的概念及路由算法LER。性能仿真結(jié)果顯示，相比于CSPF算法，LER算法可以延緩網(wǎng)絡(luò)阻塞的發(fā)生，增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量。 最后，提出了一種適合于硬件實(shí)現(xiàn)的多域數(shù)據(jù)包快速分類算法2p-MFC，包括預(yù)處理和分類兩個(gè)部分，通過(guò)規(guī)則預(yù)處理生成合適的分類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后，