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基于MPLS的流量工程应用研究

作　者: 边涛
导　师: 石金华
学　校: 东华大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: MPLS-TE 校园网 OPNET 快速重路由
分类号: TN915.06
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

流量工程技术的提出是基于电信和计算机界要求网络不但要适应一般的数据传输,更要能适应于实时数据流的传输,尤其是音频和视频数据流的传输,通过流量工程技术的应用,达到智能化应用网络资源的目的和灵活对网络服务需求变化响应的能力。就当前流量工程的应用来说,它有两个关键点:负载均衡和网络恢复。媒体集成、可交互和实时合作的宽带网络,支持声音、视频传输的远程教育是下一代校园网的需求。如何进一步扩展校园网运行的业务种类和提高校园网络资源的利用率成为人们最关心的问题。而IP协议是一种无连接协议,只是尽最大努力满足用户需求,同时,校园IP网络缺乏有效的流量和网络带宽的管理手段,网络会发生拥塞,无法对校园网应用发展提供保证,如不采用新的技术手段改善校园网络环境,下一代的校园网络发展必然受阻。理想的解决方案是,通过流量工程技术的使用,严格控制校园网络资源的分配,将阻塞链路的流量转移到没有被充分利用的链路上。那么,一个具有流量工程的校园网络可以通过面向连接的技术来实现,如ATM等,然而,多种技术混合起来的网络,过于复杂,难以操作。最佳实现方案是,通过在纯的IP网络基于MPLS协议实施流量工程。校园网络的发展迫切需要一个具有流量工程设计的网络,以较低的成本创建一个确定性的网络,使得可以根据流量需求进行网络资源管理。针对以上校园网络发展趋势与需求,论文采用流量工程技术实现提高校园网络利用率的目标。同时,为了进一步完善校园网络,实现了基于MPLS-TE层面的保护机制FRR。本文的主要工作如下:1、从理论与实践两个方面出发,经过分析和比较三种实现流量工程的方案,分别是基于路由器的核心网络、重叠网络(IPOA)和基于MPLS核心网络的方法,本文采用了MPLS作为实现校园网络流量工程的技术方案。2、阐述了MPLS技术以及基于MPLS的流量工程理论,重点研究了MPLS-TE的结构模型、保护机制、路由算法,通过网络仿真软件OPNET,对普通IGP环境与MPLS-TE环境下的网络性能进行了对比建模仿真,进一步提出流量工程在实际的校园网中的应用方案。3、通过实际网络完成了MPLS流量工程在校园网应用中的部分性能与保护机制的实现,对其实现过程进行了详细的分析,并通过测试软件进行了结果测试。通过仿真与实际的网络测试结果可以看出,流量工程在提高校园网络链路有效利用率、完善校园网络保护机制方面,有着不可比拟的优势。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
第一章绪论  13-19
  1.1 课题的研究背景和意义  13-17
    1.1.1 选题的背景  13-14
    1.1.2 流量工程的技术背景和发展现状  14-15
    1.1.3 校园网的发展现状和需求趋势  15-17
  1.2 论文的研究内容与组织安排  17-18
    1.2.1 论文的研究内容  17
    1.2.2 论文的组织安排  17-18
  1.3 本章小结  18-19
第二章基于 MPLS 的流量工程  19-49
  2.1 MPLS 技术  19-24
    2.1.1 MPLS 技术背景  19-20
    2.1.2 MPLS 网络重要概念  20-22
    2.1.3 MPLS 网络工作原理  22-23
    2.1.4 MPLS 实现流量工程的技术优势  23-24
  2.2 流量工程原理  24-27
    2.2.1 流量工程基本概念  24-25
    2.2.2 流量工程数学模型  25-26
    2.2.3 流量工程性能指标  26-27
  2.3 流量工程运行网络  27-30
    2.3.1 基于路由器的核心网络  27
    2.3.2 ATM 网络或帧中继网络上的 IP 网络  27-29
    2.3.3 基于 MPLS 核心网络  29-30
  2.4 MPLS-TE 功能构件  30-44
    2.4.1 扩展 IGP  30-33
    2.4.2 显式路由  33-35
    2.4.3 静态 CR-LSP  35-40
    2.4.4 信令协议 CR-LDP&RSVP-TE  40-44
  2.5 路由技术与算法  44-47
    2.5.1 流量工程路由技术与算法  44-45
    2.5.2 当前运用于流量工程的显式路由算法  45-46
    2.5.3 当前运用于流量工程的约束路由算法  46-47
  2.6 本章小结  47-49
第三章 MPLS-TE 重点技术  49-55
  3.1 MPLS-TE 的实现过程  49-50
    3.1.1 发布含 TE 属性的信息  49
    3.1.2 路径的计算  49-50
    3.1.3 路径的建立  50
    3.1.4 流量在隧道中转发  50
  3.2 流量工程保障机制  50-54
    3.2.1 FRR  51
    3.2.2 FRR 保护方式  51-52
    3.2.3 FRR 实现过程  52-53
    3.2.4 Auto-FRR  53-54
  3.3 本章小结  54-55
第四章流量工程应用性能研究  55-66
  4.1 仿真环境 OPNET Modeler  55-58
    4.1.1 OPNET Modeler 仿真平台  55-57
    4.1.2 OPNET Modeler 环境变量的设置  57-58
  4.2 OPNET Modeler 建模过程  58-59
  4.3 流量工程性能对比仿真  59-65
    4.3.1 仿真模型设计  60
    4.3.2 仿真网络拓扑及参数说明  60-61
    4.3.3 IGP 环境下的仿真  61-62
    4.3.4 MPLS-TE 环境下负载均衡仿真  62-63
    4.3.5 仿真结果对比  63-65
  4.4 本章小结  65-66
第五章基于 MPLS 流量工程的校园网应用方案设计  66-72
  5.1 下一代校园网络及其应用需求分析  66-69
    5.1.1 下一代校园网  66-67
    5.1.2 下一代校园网流量工程的应用  67-68
    5.1.3 基于 MPLS-TE 的校园网方案  68-69
  5.2 流量工程在校园网中的部署  69-71
    5.2.1 实施方案目标  69
    5.2.2 校园网络流量工程的实施  69-71
  5.3 本章小结  71-72
第六章基于 MPLS 的流量工程校园网实现  72-92
  6.1 流量工程的实现  72-76
    6.1.1 实现环境  72-73
    6.1.2 实现过程  73-74
    6.1.3 结果验证方式  74
    6.1.4 结果分析  74-76
  6.2 流量工程路由恢复机制的实现  76-90
    6.2.1 实现环境  77-78
    6.2.2 实现过程  78-80
    6.2.3 测试方案  80-82
    6.2.4 结果分析  82-90
  6.3 本章小结  90-92
第七章总结与展望  92-94
参考文献  94-97
致谢  97-98
攻读硕士学位期间的主要研究成果  98

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