基于柔性控制的MPLS网络流量均衡技术研究

摘要

传统的IP（Internet Protocol）网络对传输的数据只能提供基础的可达性服务，当网络流量较大时就会过度使用一些特定的链路，容易发生网络拥塞，而其他一些链路却经常空闲，造成整体网络流量负载不均衡，业务需求的服务质量（Quality of Service，QoS）也会受到影响。同时，现在网络上传输的不同类型的业务大多都具有不同的QoS要求，这些业务在端到端的传输时延、可用带宽等服务的需求上也各有不同，如果对业务类型不加以区分，很难为不同需求的业务流量分配最合适的传输链路。针对以上问题，相关研究人员提出了大量的网络路由策略，其中应用最广泛的就是基于多协议标签交换（Multi-protocol Label Switching，MPLS）的流量工程（Traffic Engineering，TE）技术。但是传统MPLS网络的分布式机制使得信息的收集和发布，流量控制复杂，而且对业务类型没有加以细分使得QoS不佳。因此在对现有的多种MPLS网络路由策略分析的基础上，本文针对MPLS网络在存在的问题，进行了相关的研究工作。 主要工作有如下两点： （1）引入软件定义网络（Software Defined Network，SDN）控制器的集中控制思想，提出一种基于柔性控制的MPLS网络流量均衡路由策略。本路由策略中，在MPLS网络中设置一个虚拟节点作为控制点，收集每个控制平面的路由器节点不断更新的状态信息，计算数据包到目的节点的路径，把完整的路由信息存储在虚拟节点的路由表中，根据带宽、时延等参数对链路进行权重评估，建立不同优先级的标签交换路径（Label Switching Path，LSP），按照链路权重进行流量的合理调度。仿真结果表明，与传统MPLS网络的算法相比，该路由策略具有较好的性能，整个MPLS网络的平均丢包率下降，吞吐量上升。 （2）针对不同类型业务的QoS要求，将业务分为时延敏感型业务、带宽敏感型业务和可靠性敏感型业务。某种类型的业务在进入网络时，最优路径的求解是以链路的平均通过时延、剩余带宽值和分组丢失率为指标来计算业务中各属性的权值系数，在对权值系数进行一致性比对通过后，建立多目标优化模型来确定约束条件和目标函数，约束条件下的链路集合就是这种类型业务传输的最优路径。当最优路径达到拥塞临界值时，根据约束条件继续求解下一条优势路径。仿真结果表明，多类型业务分类传输方法能使每种业务的需求性能都有所提高。

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