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《东华大学》 2010年
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MPLS网络下多播技术的研究

周艳玲  
【摘要】: 随着Internet的发展和普及,网络应用趋于多元化,同时对网络的带宽和多媒体支持提出了越来越高的要求。新的应用带来了网络带宽的急剧消耗,从而,在一定程度上加剧了网络的拥塞。IP多播技术是解决这一问题的最好的选择,随着用户需求的多样化,要求多播技术满足不同的QoS要求。Internet提供的是一种尽力而为(best-effort)的服务,这种服务转发速度慢、路由机制复杂、服务冗余、网络资源利用率低。MPLS是为解决这些问题和新的需求而产生的,它具有转发速度快、支持流量工程、提供QoS服务、支持VPN等优点。 本论文主要研究MPLS网络中的多播树建树算法,在对近几年来提出的方案进行分析和比较的基础上,提出了一些解决MPLS多播问题的新方案。同时,结合当前多播技术中面临的一些重要的问题,分别从扩展性、流量均衡、及故障恢复或可靠性多播三个方面对MPLS网络中多播技术进行了详细的研究和探讨,并提出了一些新的看法。多播技术和MPLS技术是两种完全互补的技术,考虑在MPLS网络中提供多播服务,能充分利用MPLS技术的优点来保证IP多播的服务质量。同时,IP多播技术在MPLS网络中的合理应用,节省了MPLS网络中使用标签的数量、节省了内存空间、降低了MPLS网络的控制开销、降低了网络拥塞、提高了网络的可靠性。该论文的主要研究内容和创新点如下: (1)基于树聚合下MPLS网络中的多播技术研究 分别从预先建立聚合多播树、为多播组选择聚合树、多播组与多播树的匹配(简称组-树匹配)等三个方面对MPLS网络中聚合多播进行研究,克服了以往聚合多播树方案的片面性、复杂性和资源浪费等缺点。在预先建立多播树方面,对目的节点集选择,提出选择将源节点较远的边缘节点作为目的节点,并说明了这种选择方式的两个优点。建立最优生成树始终是一个NP-Complete问题,不存在最优解,常用的方法是通过启发式算法得到最优解。本文提出了启发式算法HLCA,它是对启发式A*搜索算法的改进,它克服了A*算法存在的无法确定估计代价值h(i)的缺陷;在候选多播树的选择方面,引入了匹配度的定义,并提出聚合树选择算法,本算法可以缩小多播组-树匹配过程中参加匹配的多播树的数量,这是以往多播中所未曾涉及的;在组-树匹配方面,由于以往的算法实现多播组-树的匹配都要有额外的带宽浪费,而本文提出的GTBA算法在浪费极少带宽的前提下,实现多播组或多播组成员子集与聚合多播树的快速匹配。 (2)基于流量工程支持下的MPLS多播技术研究 分别从源-目的节点对之间的可行路径的建立、聚合多条P2P LSPs成MP2P LSPs、应用遗传算法对MPLS网络中的多播路由进行选择、建立MPLS网络中多播流量工程模型等四个方面对MPLS网络中流量工程支持下的多播技术进行研究,达到了节省标签空间、建立最小代价多播树、最小化最大链路利用率和标签空间的利用率等目的。提出源-目的节点对之间可行路径集算法st-AFSP,它是基于路由约束下寻找网络中的所有可行路径,它实现简单且算法的复杂度低;为了进一步节省标签空间,提出了S-DA算法,它实现了对所有可行LSPs的进一步的聚合,这是以前方案未曾提及的;对MPLS网络中建立代价最小的多播树的路由选择,采用遗传算法来提高收敛性;对以往流量工程模型中未涉及的标签空间的问题,本文提出了MLLSU模型,它的目标是最小化MPLS网络中的最大链路利用率和标签空间的使用。 (3)基于MPLS网络下的多播容错技术研究 分别从网络故障检测、故障的通知及故障的恢复等三个方面对MPLS网络中的多播故障恢复技术进行研究,实现了减少故障恢复的延迟和节省网络带宽等资源的目的。本文提出的SBMR故障恢复方案是对以往AMFM容错方案的改进,其中在以下几个方面进行了改进。网络在正常状态下,采用备份路径可以被低优先级的业务流使用,直到网络出现故障时,故障的业务流可以抢占备份路径,这样避免了带宽的浪费;采用的局部故障恢复算法,避免了由于AMFM冗余树故障恢复所产生的延迟和大量的带宽资源的浪费;当故障部分恢复正常时,使业务流量重新转移到工作路径上继续传输,这样保证了多播路由的最优性,在提高网络可靠性的同时提供了QoS支持。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN915.09

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