《基于ATM的MPLS域的可扩展性研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于ATM的MPLS域的可扩展性研究（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 基于ATM的MPLS域的可扩展性研究 中国网通集团上海分公司 梁超 摘要M P L S 首先将在 A T M 骨干网上引入 它采用集成模式 将 I P 技术与 A T M技术良好地结合在一起兼具了 A T M的高速性能Q o S性能流量控制性能与 I P 的灵活性可扩充性是一种较为理想的骨干 I P 网技术 1 中国网通ATM网络现状 中国网通 FR/ATM 网络在国内有三张业务网络S 网络E 网络和集团 ATM 网络F R / A T M 网络采用 N o r t e l P a s s P o r t 系列交换机构建而成骨干层面采用 P a s s P o r t 1 5 K系列或者 P
2、 a s s P o r t 7 K 系列交换机搭建 中继带宽 1 5 5 M 6 2 2 M接入层面采用P a s s P o r t 7 K系列交换机搭建中继带宽 4 M 1 5 5 M 只有业务层面的交换机直接接用户业务 北电 P a s s p o r t 是 1 . 6 G 多业务交换机可提供传统 A T M 服务数据服务和语音视频集成服务 P a s s p o r t 采用多处理器结构 有两种类型的处理板 C PC o n t r o l P r o c e s s o r s提供整个节点的管理和网络管理系统的接口F P F u n c t i o n a l P r o c e
3、 s s o r s 提供用户和 t r u n k 的连接P a s s p o r t 也可用于 C P E 设备 随着业务的不断发展和客户需求的变化 在现有 ATM 网上为用户提供 IP VPN 业务已变得越来越常见目前 S 网和 E 网都已开通 IP VPN 业务 2 MPLS与ATM的结合 已采用 ATM 技术的运营商面对 IP 业务的飞速发展都在寻求 ATM 支持 IP的最佳方案目前普遍的共识是选用 MPLS 作为 ATM 骨干网的解决方案MPLS 首先将在 ATM 骨干网上引入它采用集成模式将 IP 技术与 ATM 技术良好地结合在一起兼具了 ATM 的高速性能QoS 性能流量控
4、制性能与 IP 的灵活性可扩充性是一种较为理想的骨干 IP 网技术 国际电信标准组织 ITU-T 已将 IP 标准的研究放在首位2003 年 9 月SG13 的 IP专家组会议对公用 ATM 网传送 IP 的 MPLS 技术方案提出了建议草案 I.ipatm 该草案全面提出了网络的总体要求网络体系结构协议体系结构业务映射的要求等并对公用 ATM 网采用 MPLS 的解决方案做了明确的说明 我们采用 MPLS 作为在 ATM 上支持 IP 的最佳技术这不仅因为 MPLS 支持目前所确定的所有 IP 业务而且还有下述原因 适应于较大规模的网络 - -适应于多种承载网络 - 路由控制的灵活性 - -
5、能同时支持 MPLS 和 ATM 控制协议 - -IP 业务的业务量工程 - -利用现有投资 - -支持 VPN 业务 - QoS 保证 3 基于 A T M的 M P L S域的可扩展性概述 多协议标签交换( M P L S ) 把基于标签的第二层技术和第三层路由技术结合起来在无连接的 I P 中引入了面向连接的机制通过采用一个短的固定长度的称为标签的标识符利用标签交换机制转发分组M P L S 所采用的这种转发方式与 A T M 交换机所使用的依据 V P I / V C I 进行交换的方式十分相似因此可以很方便地用 A T M 交换实现 M P L S 技术 当基于 A T M 交换硬件
6、实现 M P L S时标签要封装在 A T M 交换硬件可以访问的域中( V P I / V C I ) 这在一定程度上决定了 A T M 标签交换路由器( A T M - L S R ) 可支持标签的最大数量A T M - L S R 先要把到达分组的 I P 路由信息映射成 A T M 标签( V P I / V C I ) 才能转发信元有多种方法可以完成映射功能: 无合并它把每一个源/ 目的地址对映射到一个唯一的 V C 使接收端能很容易地识别信源并重组分组 V P合并V P合并将多条输入 V P合并成一条输出 V P 通过输出 V P中的不同 V C 标识来区分合并流中信元所属的分组
7、V C 合并把多个去往相同目的地的到达 V C 映射到相同的输出 V C 比较上述几种映射方式第一种方法接收端最容易进行信元重组但比较浪费资源对一个有N 个数据源/ 目的地的网络极限情况下需要O ( N2 ) 个标签显然不适合扩展到大型骨干网V P合并在去往同一目的地的 V P 中通过 V C 的不同来区分发送源以进行信元重组对于一个给定的目的地A T M - L S R需要维护管理 O ( e ) 个标记( e 指的是交换机端口数目) 对一个有N 个数据源/ 目的地的网络每个 A T M - L S R需 要维护管理O ( N e ) 个标记所以 V P方式较第一种方式大大节省了标签但是 M
8、 P L S在 A T M 中的标签封装中V P 最多只有 1 2 比特V P 的标码空间最多惟 4 0 9 6所以 V P合并对于核心骨干网而言可扩展性还是不够强V C合并接收端不易区分信元但可大大节省标签改善网络的扩展性 2 改善 M P L S网络扩展性的几种方法 2 . 1 基于要求请求建立标签交换通道 标签交换通道的建立有事先在所有端点间建立标签交换通道和基于要求请求建立两种 在一条链路上各种数据类型的数据流都处于活动状态的很少而且某种业务只在某几个节点之间出现即业务有局部性基于要求请求建立标签交换通道可以利用这种局部性来改善网络的扩展性 2 . 2 虚标签空间 虚标签空间是指在热点
9、处使用多条并行的物理连接而不是使用一条物理连接例如在骨干网的某些热点处将 L条链路分配于两个 L S R 的 L 个端口之间那么可用的标签总量的大小将会是只用一条链路可支持的标签空间大小的 L 倍 2 . 3 V P 合并 V P 合并是指交换机在某些输入 V P I 接收到信元 而在一个输出 V P I上将这些信元发送出去的过程V P 合并允许多个 V P I 合并为一个 V P I 并且在合并而得的 V P 中使用不同的 V C I 区别数据流或分组当采用 V P 合并时可用标签总数与采用整个 V P I / V C I空间作为标签空间的可用标签数相同但因为在此方式中使用 V P I完成转
10、发应根据足够解决信元交叉的需要来划分V C I 所以 V P 合并利用数据流的局部性改善了网络的扩展性 2 . 4 V C 合并 V C 合并就是将通往同一目的地址的输入V C 标签映射为同样的输出V C 标签V C 合并可以将标签数减少至N ( 端点数) 但是使用 V C 合并使通往同一目的地址的信元在交换机的输出处不可区分因而不能将属于同一目的地址的不同分组的信元区分开来即接收端不能重组分组为了解决此问题下面讨论 V C 合并的几种方法 3 V C合并技术 3 . 1 捷径C u t T h r o u g 机制 要在 V C合并时避免信元交织最简单的办法就是把同属一个数据包的信元一个接一
11、个地传送直到出现 E O P 字段发送完毕再发送另一个数据包这就需要进行缓存在输入进行缓存的例子这种方式类似帧交换灵活性不够也不能满足 Q o S 要求 3 . 2 重组缓存 R B ( R e a s s e m b l y B u f f e r ) 机制 这是一种在输出缓存的例子 交换机由一个无阻塞交换结构和输出模块组成输出模块由重组缓存器和输出缓存器组成同捷径方式一样它需要将一个分组的信元先缓存在重组缓存器中等最后一个信元到达之后再同时以高速转发到输出缓存器若不支持 V C 合并则只有输出缓存器这种方法需要一定数量的缓存器并带来一定延迟因分组结束要看 E O P标志若丢失会造成等待 V
12、 C 中的信元阻塞为此需设计一个定时器来进行超时控制 3 . 3 基于 G P S ( G e n e r a l P r o c e s s o r S h a r e ) 算法的 M P L S 流合并调度器 这种方法利用了 A T M 信元头的 P T ( P a y l o a d T y p e ) 域P T 域现有 3 位其中一位用于分组结束标志G P S算法利用剩下的两位作为合并标志通过合并标志置不同的值来区分合并 V C 的顺序从而区分发送源其优点是实现方法简单不需要额外的重组缓存; 缺点是当调度队列为空时存在带宽浪费 3 . 4 一种支持 V C 融合的缓存模型 一种支持 V
13、 C融合的缓存V C 融合缓存模块由输入调度器 S I 重组缓存器( R B ) 融合调度器 S R 输出缓存器 O B 和输出调度器 S O 等 5 部分组成其中 S I 根据接收信元的 V P I / V C I 来区分不同的 F E C 再送到相应的 R B x 中R B x 重整数据分组S R 将 R B x 中完整的分组输出到 O B 中O B 的作用是接收并缓存来自 R B x的数据分组等待输出S O将 O B中信元按固定时隙转换成同样的 V P I / V C I R B的数量由融合的流数量来决定一般选用交换机的端口数NR B和 O B采用链表技术组成 F I F O的队列结构全
14、部缓存器共享一个物理存储器只要 R B x 中有一个完整的分组R B 就向 S R 发出请求S R 接收到 R B x 的请求后采用先来先服务( F C F S ) 的顺序服务策略将某个 R B 分组串接到 O B队列尾上由于只涉及到指针操作一个或多个分组从 R B x输出到O B 队列的时间非常短一个信元周期内可以完成许多这样的操作可以忽略操作时间对于 O B来说它的信元到 达是一个批到达过程基于以上的调度策略 O B 中的信元是按照完整分组顺序排列的 从而消除了信元交织问题在离开 O B 时, 所有的信元都换成同一个 V P I / V C I 4 结论 本文对改善 M P L S 网络扩展性的几种方法进行讨论其中 V C 合并是 M P L S扩展性得到保证的最好方法文中分析了实现 V C 合并的几种方法并对它们的工作机制特点进行分析和总结 中国网通集团上海分公司 梁超 2 0 0 5 年 3 月 1 0 日
