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《重庆大学》 2003年
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基于IP/MPLS骨干网的动态业务流量矩阵测量及应用研究

赵国锋  
【摘要】: 实施业务量工程TE能够有效的控制、平衡网络内部的业务流量,充分利用网络资源,优化网络性能,因此TE对于IP骨干网络来说是必不可少的。多协议标记交换MPLS作为IP骨干网络的核心技术,可以实现数据包的快速转发,更重要的是有利于业务量工程的实施。近几年来,基于MPLS的业务量工程研究得到了充分的重视和发展。当前在研究过程中主要存在两个难题。一个是传统IP网络在进行业务量测量时显得功能不足,另一个是传统的路由技术在实施业务量控制时显得效果不佳。 本文的研究以重庆市科技攻关项目和重邮-大唐合作项目为背景,面向IP/MPLS骨干网络的业务量工程领域,以业务量测量为方向,着重于研究动态业务流量矩阵的测量问题,提出了一种在IP/MPLS框架下能够获取动态业务流量矩阵的测量模型。另外在业务量控制方面,针对动态业务流量矩阵的应用研究,着重于探讨“带宽碎片”和流量平衡问题,并提出了相关的路由算法。最后,提出了一种易于硬件实现的多域数据包快速分类算法,并以其为技术基础,实现了一个IP网络实时、区分的业务量测量实验系统。 文中的动态业务流量矩阵测量模型思路是,只需要在网络边界处实施测量行为,而不必在网络核心处进行测量,就可以得到网络内部所有链路上的业务流量。当测量周期较短时,所得的动态业务流量矩阵就可以表征网络当前实际的负载分布状况,这样就非常有利于业务量控制措施的有效实施。 给出了业务流量矩阵的定义,测量模型的数学描述,然后根据网络流理论,证明该测量模型是可行的。由于网络流理论假设流守恒,即忽略网络中的包丢失率,因此当考虑包丢失时,根据排队论给出了理论修正模型,并推导出相应的修正公式。此外还给出了与测量模型相关的系统结构,系统管理及MIB的形式化描述,计算业务流量矩阵的相关算法等。大量仿真结果表明,该测量模型是有效的。 对于目前常用的CSPF路由算法,当为保证QoS而进行带宽预留时,存在“带宽碎片”现象,浪费了网络资源。在CSPF算法的基础上,考虑动态业务流量矩阵,提出了一种新的路由算法TM-SPF。性能仿真结果显示,相比于CSPF算法,TM-SPF算法能够有效减小“带宽碎片”的影响,提高网络资源的利用率。另外,为有效平衡网络内部业务流量,适应TE的要求,以业务流量矩阵为基础,提出了“网络负载平衡度”的概念及路由算法LER。性能仿真结果显示,相比于CSPF算法,LER算法可以延缓网络阻塞的发生,增加网络吞吐量。 最后,提出了一种适合于硬件实现的多域数据包快速分类算法2p-MFC,包括预处理和分类两个部分,通过规则预处理生成合适的分类数据结构后,可以加快包分类 WP=6 时的处理速度。算法适合于IP/MPLS网络环境下的业务量测量,并以其为基础软件实现了一个IP网络业务量测量实验系统。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TN98

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【引证文献】
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【共引文献】
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