基于MPLS流量工程的可区分服务故障恢复问题研究

摘要

随着网络技术的发展，更多的商业应用服务开始由网络承载，新兴的语音、视频等多媒体业务大量在网络上应用，不可避免的会出现链路失效、节点失效等网络故障，这对网络的生存性和可靠性提出了更高的要求。现有故障恢复算法依赖收敛时间，往往达不到关键业务和实时流量的要求。因此，MPLS的故障恢复算法的研究一直是MPLS流量工程研究的重点之一。为保证各种业务具备快速恢复能力，MPLS故障恢复算法需要为LSP预先配置备份路径。在重载荷下，备份路径配置将消耗大量的可用带宽资源，导致系统性能下降。为平衡故障快速恢复性能与网络的关系，本文从Makam算法、Haskin算法、Hundessa算法、Das算法和Dyanamic算法入手，分析了现有网络故障恢复算法存在的问题是现有网络不能够对不同等级的业务流提供有区别的服务，使得恢复后高等级业务流性能下降，低等级业务还可能会出现带宽被完全抢占的现象，原有的服务质量得不到保障。
　　本文从实际情况出发，提出了一种新的基于MPLS流量工程的可对流量等级进行区分服务的故障恢复算法(Traffic Classes Differentiated failure recovery algorithm，TCD)。算法主体分三部分:建立LSP状态数据库、基于区分服务的流量切换和基于区分服务的资源抢占。在网络初始阶段建立和维护包含LSPID主路径、备份路径、流量属性和优先级等LSP基本链路信息的数据库;在流量切换阶段，通过调用数据库中相应LSPID的属性信息，将各种业务流区别对待，分别执行不同的故障恢复;在资源抢占阶段，通过增强链路上节点LSR对LSP的资源控制能力，使LSR具备管理LSP占用带宽资源的能力。LSR实施硬抢占的同时，选择一部分优先级较低的LSP，减少它们的传输速率以适应新LSP的带宽需求。在起始端LSR选择减少速率后，标记分发协议将更新LSP每个LSR带宽。仿真结果表明，与Makam算法和Haskin算法相比，新算法能够减少故障恢复时间、减少丢失分组和失序分组数量、保证恢复后的时延很小，同时保证高等级业务流在故障恢复之后能占用业务要求范围内的带宽，低等级的业务带宽不至于被完全抢占，在提高网络资源利用率的同时，保证了各种业务流的QoS。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 论文组织结构

第2章 MPLS流量工程与可区分服务

2．1 基于MPLS的流量工程

2．1．1 MPLS相关技术

2．1．2 流量工程

2．1．3 基于MPLS的流量工程

2．2 区分服务

2．4．1 区分服务的基本概念

2．4．2 区分服务体系结构

2．4．3 基于MPLS的区分服务

2．3 MPLS DE-TE

2．4 本章小结

第3章 MPLS故障恢复算法研究

3．1 MPLS故障恢复概述

3．1．1 MPLS故障恢复相关概念

3．1．2 MPLS故障恢复算法的分类

3．2 当前MPLS故障恢复问题研究方向

3．3 几种典型的MPLS故障恢复算法

3．3．1 几种典型的算法

3．3．2 几种典型算法的对比分析

3．4 本章小结

第4章 服务等级区分式故障恢复算法设计

4．1 新的故障恢复算法算法思想的提出

4．2 建立LSP状态数据库

4．3 流量切换

4．3．1 根据属性进行流量分级

4．3．2 基于Diff-Serv进行流量切换

4．4．3 故障修复后的工作过程

4．4 资源抢占

4．4．1 带宽分配算法

4．4．2 DS-TE网络中的抢占算法

4．4．3 基于Diff-Serv进行资源抢占

4．6 本章小结

第5章 算法仿真及结果分析

5．1 NS2仿真软件

5．1．1 NS2软件概要

5．1．2 NS2中的MPLS相关模块

5．1．3 新算法仿真相关工具

5．2 TCD算法在NS2中的实现

5．3 仿真实验及结果分析

5．3．1 仿真场景设计

5．3．2 仿真结果分析

5．4 本章小结

结束语

参考文献

致谢