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《电子科技大学》 2002年
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基于MPLS的IP宽带网络体系结构及关键技术研究

金明晔  
【摘要】: 随着信息技术的高速发展,Internet已经成为一个巨大的公众数据网。数以千百万计的各种用户在最近几年中已经开始大量使用Internet,这样快速增长的用户数使得Internet主干网的数据量以指数速度上升。为了适应日益增长的对业务和带宽的需求,所有的ISP都成倍地提高了网络的规模和带宽,以满足正在和即将出现的新技术对网络能力的挑战。为了达到这一目标,迫切需要一个高带宽的、业务发展不受限制、适应多种传输方式的宽带网络控制管理传输技术和一个能够满足未来带宽需求的传输技术。基于此,IETF(Internet网络工程组)在1997年提出的MPLS(Multiprotocol Label Switching:多协议标签交换)技术。MPLS 技术是一种在开放的通信网上利用定长标签引导数据高速传输和交换的网络新技术。自1997年提出以来,MPLS技术以其高效率、超时代的特点得到了迅猛的发展。其价值在于能够在一个五连接的网络中引入连接模式特性,支持多种网络协议。MPLS是一种独立于链路层和物理层的技术,因此它保证了各种各样网络的互连互通,使得各种不同网络数据传输技术在同一个MPLS平台上统一起来。MPLS的主要优势在于减少了网络的复杂度,兼容了现有各种主流网络技术,大幅降低了组网成本;并向用户提供IP业务时能够确保QoS和安全性。而且MPLS还能够支持如业务量工程等能够提高网络运行效率的功能。 MPLS技术有许多可以研究的领域和方向,这些方向都是与当前网络发展的主流趋势分不开的,而且随着研究的深入,MPLS技术已经从仅仅应用在IP网络扩展到可以在DWDM光网上应用了。而且有越来越多人认为MPLS可以成为一个统一全网各个层次结构的统一的管理和传输交换平台,基于MPLS的宽带IP网络已经成为未来主干网络的发展的趋势,因此迫切需要对基于MPLS的宽带IP网络进行研究。 由于采用电的时分复用来提高传输容量的做法已经逐渐接近极限,没有太多潜力可挖了,因而唯一现实的出路是转向光的波分复用(WDM)方式,因此未来宽带网络的传输层将是基于光的DWDM技术的传输层,而在MPLS的统一控制和管理下,网络的体系结构会与现有的网络体系结构有很大的不同,而其他的网络技术如流量控制、路由机制等都随着网络体系结构的不同而发生变化。 本文正是试图对这种基于MPLS的宽带IP网络进行研究,内容包括基于MPLS的IP宽带网络的体系结构,如基于光路交换的宽带IP/DWDM的体系结构设计,和MPλ(lambda)S的运行模型;流量控制技术,如分组丢弃技术和队列控制技术,以及路由机制,其中,根据IP与下层结合不同的方式,我们对支持业务量工程的QoS选路机制和IP/DWDM的综合路由机制均进行了研究。 本论文由五个部分共九章组成。 第一部分即第一章,为综述。首先对未来IP未来的发展方向和趋势进行了分析,引出未来IP网络发展的两条主线:IP QoS和高传输容量。紧接着对在Internet中实现IPQoS的各种技术机制做了一个全面的介绍和比较,在此基础上引出了支持IPQoS的两个性能优化的机制——MPLS和业务量工程。然后概述了MPLS技术产生发展的历史背景、MPLS技术的核心内容,以及MPLS业务量工程。作为提供高传输容量的关键技术,DWDM被认为会是未来IP未来构筑的基础, 能够支持Q“的基于MPLS的IP/DWDM网络将是下一代因特网的主要结构。与此 同时对NP人(lalnbda)S技术在DWDN光网络中的提出以及其相应的作用也做了简 单的阐述。 第二部椰究了基于MPLS的宽带IP网络中的体系结构,由第二、三两章构 成。在回顾和总结传统IP网络的体系结构的基础上,提出了未来基于MPLS的 IP宽带网络迫切需要研究和解决的问题,提出并分析了两种宽带IP网络的体系 结构:基于光a换的IP/DWDM网络和MP入(lalnbda沾的网络运行模型。_ 在第二章中对IP over WDM网络的体系结构进行了讨论。在研究了 IP网络 和网络的特性的基础上,提出了一种新的基于光路交换的、IP业务在kw 上运行的网络体系结构,并从网络结构、网络的参考模型、光数据流/光路交换 技术以及IP的传输等方面作了详细的分析和阐述。 第三章讨论了将YIPLS技术应用于 IP over DWDN网络进行网络控制管理的 MNS技术。在分析了基本地A S模型的基础上,提出了在D/MP A S/DWDN网 络中MPLS与WDN的四个层面的对应关系,从拓扑结构、功能、业务以及路由四 个方面对基于NP入S的IP over DWDM网络的运行和管理进行了讨论。 第三部分研究了基于MPLS的宽带网络中的支持业务量工程的多路径QOS选 路策略,有第四、五两章构成。 在第四章中,首先分析了传统单臃业务量工程的缺点一流量不稳定性, 并在此基础上给出了多路径业务量工程的概念,并提出了一个简单实现多路径业 务量工程的算法,仿真实验证明它较单路径业务量工程的方法能够提高业务的性 能,并提高业务流的稳定性,当然这是以增加分组重组复杂度为代价得到的。 第五章中,基于最常用的业务量工程的叠加模型网络结构给出了一种新的进 行业务量工程的机制—一基于最短路径的多路径业务量工程机制 KAfE: Shortest-path-f。rst Milt。path Traff。c Eng。neering)。在多业
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TN915.03

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