MPLS網(wǎng)絡下多播技術(shù)的研究.pdf

1、隨著Internet的發(fā)展和普及，網(wǎng)絡應用趨于多元化，同時對網(wǎng)絡的帶寬和多媒體支持提出了越來越高的要求。新的應用帶來了網(wǎng)絡帶寬的急劇消耗，從而，在一定程度上加劇了網(wǎng)絡的擁塞。IP多播技術(shù)是解決這一問題的最好的選擇，隨著用戶需求的多樣化，要求多播技術(shù)滿足不同的QoS要求。Internet提供的是一種盡力而為(best-effort)的服務，這種服務轉(zhuǎn)發(fā)速度慢、路由機制復雜、服務冗余、網(wǎng)絡資源利用率低。MPLS是為解決這些問題和新的需求而產(chǎn)

2、生的，它具有轉(zhuǎn)發(fā)速度快、支持流量工程、提供QOS服務、支持VPN等優(yōu)點。
　　 本論文主要研究MPLS網(wǎng)絡中的多播樹建樹算法，在對近幾年來提出的方案進行分析和比較的基礎上，提出了一些解決MPLS多播問題的新方案。同時，結(jié)合當前多播技術(shù)中面臨的一些重要的問題，分別從擴展性、流量均衡、及故障恢復或可靠性多播三個方面對MPLS網(wǎng)絡中多播技術(shù)進行了詳細的研究和探討，并提出了一些新的看法。多播技術(shù)和MPLs技術(shù)是兩種完全互補的技術(shù)，考慮在

3、MPLS網(wǎng)絡中提供多播服務，能充分利用MPLS技術(shù)的優(yōu)點來保證IP多播的服務質(zhì)量。同時，IP多播技術(shù)在MPLS網(wǎng)絡中的合理應用，節(jié)省了MPLS網(wǎng)絡中使用標簽的數(shù)量、節(jié)省了內(nèi)存空間、降低了MPLS網(wǎng)絡的控制開銷、降低了網(wǎng)絡擁塞、提高了網(wǎng)絡的可靠性。該論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下：
　　 (1)基于樹聚合下MPLS網(wǎng)絡中的多播技術(shù)研究分別從預先建立聚合多播樹、為多播組選擇聚合樹、多播組與多播樹的匹配(簡稱組-樹匹配)等三個方面對M

4、PLS網(wǎng)絡中聚合多播進行研究，克服了以往聚合多播樹方案的片面性、復雜性和資源浪費等缺點。在預先建立多播樹方面，對目的節(jié)點集選擇，提出選擇將源節(jié)點較遠的邊緣節(jié)點作為目的節(jié)點，并說明了這種選擇方式的兩個優(yōu)點。建立最優(yōu)生成樹始終是一個NP-Complete問題，不存在最優(yōu)解，常用的方法是通過啟發(fā)式算法得到最優(yōu)解。本文提出了啟發(fā)式算法HLCA，它是對啟發(fā)式A*搜索算法的改進，它克服了A*算法存在的無法確定估計代價值h(i)的缺陷；在候選多播樹的

5、選擇方面，引入了匹配度的定義，并提出聚合樹選擇算法，本算法可以縮小多播組-樹匹配過程中參加匹配的多播樹的數(shù)量，這是以往多播中所未曾涉及的；在組一樹匹配方面，由于以往的算法實現(xiàn)多播組-樹的匹配都要有額外的帶寬浪費，而本文提出的GTBA算法在浪費極少帶寬的前提下，實現(xiàn)多播組或多播組成員子集與聚合多播樹的快速匹配。
　　 (2)基于流量工程支持下的MPLS多播技術(shù)研究分別從源-目的節(jié)點對之間的可行路徑的建立、聚合多條P2P LSPs成

6、MP2P LSPs、應用遺傳算法對MPLS網(wǎng)絡中的多播路由進行選擇、建立MPLS網(wǎng)絡中多播流量工程模型等四個方面對MPLS網(wǎng)絡中流量工程支持下的多播技術(shù)進行研究，達到了節(jié)省標簽空間、建立最小代價多播樹、最小化最大鏈路利用率和標簽空間的利用率等目的。提出源-目的節(jié)點對之間可行路徑集算法st-AFSP，它是基于路由約束下尋找網(wǎng)絡中的所有可行路徑，它實現(xiàn)簡單且算法的復雜度低；為了進一步節(jié)省標簽空間，提出了S-DA算法，它實現(xiàn)了對所有可行LSP

7、s的進一步的聚合，這是以前方案未曾提及的；對MPLS網(wǎng)絡中建立代價最小的多播樹的路由選擇，采用遺傳算法來提高收斂性；對以往流量工程模型中未涉及的標簽空間的問題，本文提出了MLLSU模型，它的目標是最小化MPLS網(wǎng)絡中的最大鏈路利用率和標簽空間的使用。
　　 (3)基于MPLS網(wǎng)絡下的多播容錯技術(shù)研究分別從網(wǎng)絡故障檢測、故障的逋知及故障的恢復等三個方面對MPLS網(wǎng)絡中的多播故障恢復技術(shù)進行研究，實現(xiàn)了減少故障恢復的延遲和節(jié)省網(wǎng)絡帶

8、寬等資源的目的。本文提出的SBMR故障恢復方案是對以往AMFM容錯方案的改進，其中在以下幾個方面進行了改進。網(wǎng)絡在正常狀態(tài)下，采用備份路徑可以被低優(yōu)先級的業(yè)務流使用，直到網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，故障的業(yè)務流可以搶占備份路徑，這樣避免了帶寬的浪費；采用的局部故障恢復算法，避免了由于AMFM冗余樹故障恢復所產(chǎn)生的延遲和大量的帶寬資源的浪費；當故障部分恢復正常時，使業(yè)務流量重新轉(zhuǎn)移到工作路徑上繼續(xù)傳輸，這樣保證了多播路由的最優(yōu)性，在提高網(wǎng)絡可靠性的同