基于IP-MPLS骨干網(wǎng)的動態(tài)業(yè)務流量矩陣測量及應用研究.pdf

1、實施業(yè)務量工程TE能夠有效的控制、平衡網(wǎng)絡內(nèi)部的業(yè)務流量，充分利用網(wǎng)絡資源，優(yōu)化網(wǎng)絡性能，因此TE對于IP骨干網(wǎng)絡來說是必不可少的。多協(xié)議標記交換MPLS作為IP骨干網(wǎng)絡的核心技術(shù)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的快速轉(zhuǎn)發(fā)，更重要的是有利于業(yè)務量工程的實施。近幾年來，基于MPLS的業(yè)務量工程研究得到了充分的重視和發(fā)展。當前在研究過程中主要存在兩個難題。一個是傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡在進行業(yè)務量測量時顯得功能不足，另一個是傳統(tǒng)的路由技術(shù)在實施業(yè)務量控制時顯得效果不佳

2、。 本文的研究以重慶市科技攻關(guān)項目和重郵-大唐合作項目為背景，面向IP/MPLS骨干網(wǎng)絡的業(yè)務量工程領(lǐng)域，以業(yè)務量測量為方向，著重于研究動態(tài)業(yè)務流量矩陣的測量問題，提出了一種在IP/MPLS框架下能夠獲取動態(tài)業(yè)務流量矩陣的測量模型。另外在業(yè)務量控制方面，針對動態(tài)業(yè)務流量矩陣的應用研究，著重于探討“帶寬碎片”和流量平衡問題，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)，實現(xiàn)了一個I

3、P網(wǎng)絡實時、區(qū)分的業(yè)務量測量實驗系統(tǒng)。 文中的動態(tài)業(yè)務流量矩陣測量模型思路是，只需要在網(wǎng)絡邊界處實施測量行為，而不必在網(wǎng)絡核心處進行測量，就可以得到網(wǎng)絡內(nèi)部所有鏈路上的業(yè)務流量。當測量周期較短時，所得的動態(tài)業(yè)務流量矩陣就可以表征網(wǎng)絡當前實際的負載分布狀況，這樣就非常有利于業(yè)務量控制措施的有效實施。 給出了業(yè)務流量矩陣的定義，測量模型的數(shù)學描述，然后根據(jù)網(wǎng)絡流理論，證明該測量模型是可行的。由于網(wǎng)絡流理論假設流守恒，即忽略網(wǎng)

4、絡中的包丟失率，因此當考慮包丟失時，根據(jù)排隊論給出了理論修正模型，并推導出相應的修正公式。此外還給出了與測量模型相關(guān)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)管理及MIB的形式化描述，計算業(yè)務流量矩陣的相關(guān)算法等。大量仿真結(jié)果表明，該測量模型是有效的。 對于目前常用的CSPF路由算法，當為保證QoS而進行帶寬預留時，存在“帶寬碎片”現(xiàn)象，浪費了網(wǎng)絡資源。在CSPF算法的基礎(chǔ)上，考慮動態(tài)業(yè)務流量矩陣，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)絡資源的利用率。另外，為有效平衡網(wǎng)絡內(nèi)部業(yè)務流量，適應TE的要求，以業(yè)務流量矩陣為基礎(chǔ)，提出了“網(wǎng)絡負載平衡度”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)絡阻塞的發(fā)生，增加網(wǎng)絡吞吐量。 最后，提出了一種適合于硬件實現(xiàn)的多域數(shù)據(jù)包快速分類算法2p-MFC，包括預處理和分類兩個部分，通過規(guī)則預處理生成合適的分類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后，