SUPANET与MPLS互连技术研究

论文摘要

在下一代计算机网络的领域中,由于种种原因形成了网络的异构性,对异构网络的互连,互通,互操作的研究已经成为关注的热点。MPLS（Multi-Protocol Label Switching）,即多协议标签交换,作为下一代网络中的一项交换技术,正受到越来越多人的关注。MPLS技术是一种在开放的通信网上利用定长标签引导数据进行传输和交换的网络新技术。自1977年提出以来,MPLS技术以其高效率、超时代的特点得到了迅猛发展。MPLS将标签与一个前传等价类FEC相联系来提供服务质量。但是MPLS必须依赖于现有的下层协议,换句话说,MPLS技术并不能很好的提供QoS保障。针对现有的网络体系结构存在的不足,西南交通大学四川省网络通信技术重点实验室提出了“单物理层用户数据传输与交换平台体系结构”（SUPA—Single Physicallayer User-data transfer & switching Platform Architecture）,以SUPA体系结构构建的网络称作SUPANET。SUPANET采用带外信令控制思想将Internet现有的协议栈保留在其“信控管理平台”（S&M-platform）上,以保持与Internet的互连互通能力,而利用面向以太网的物理帧时槽交换（EPFTS-Ethernet-orientedPhysical Frame Timeslot Switching）技术将用户数据传输与交换平台（U-platform）简化为单物理层结构,为用户提供有服务质量保证的、面向连接的业务传输服务。虽然MPLS对服务质量保障存在着一定的问题,但是,作为NGN发展的重要网络技术,无论在技术上还是商业市场范围中,MPLS已经在当今广域网络中日益成熟,起着重要的作用。SUPANET作为下一代先进网络技术的代表,从技术上已经可以解决MPLS的问题。但是,下一代网络体系结构的研究是一个长期的探索过程。有关SUPA和EPFTS的研究工作仍处于前期阶段,距离像MPLS在广域网中的实际应用和产品化开发都需要一定的时间。由于充分考虑了保护在广域网上的投资问题,我们研究MPLS与SUPANET的互连技术,这样便能较容易地实现从MPLS向SUPANET的平滑过渡。本论文提出的SUPANET和MPLS互连的基本思想是:利用SUPANET带外信令的特性,在MPLS域和SUPANET域的边界半网关上对标签和虚线路标识符进行映射,建立一个“Label-VLI”映射表,当MPLS帧到达SUPANET边缘交换机时,边缘交换机根据标签来查找对应的虚连接,从而可直接将MPLS帧封装为EPF帧,在SUPANET网内传输。论文中的互连技术需要在MPLS与SUPANET交换机之间的信令的支持。信令主要用来定义MPLS和SUPANET交换机之间的信息交互的规则和过程,完成MPLS到SUPANET的高效互连。在进行理论研究的同时,本文利用OPNET网络仿真软件对所提出的互连机制进行了仿真实验。建立了一个简化的SUPA网络拓扑结构,对网络中的信令流程进行了仿真统计,仿真结果基本符合互连工作流程,验证了该互连机制的正确性和可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究背景
• 1.2 SUPANET与物理帧时槽交换技术
• 1.2.1 SUPANET网络体系结构
• 1.2.2 SUPANET的SUPA模式下的工作过程
• 1.2.3 面向以太网物理帧时槽交换技术
• 1.3 本课题研究的内容
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 网络互连相关概念及技术
• 2.1 系统和网络的异构性
• 2.2 系统互操作要求互连环境
• 2.2.1 系统的互操作性
• 2.2.2 互连环境（Interworking Environment）
• 2.3 网间连接要为网络互连互通服务
• 2.3.1 网间连接与网络连接
• 2.3.2 网络服务功能
• 2.4 网络互连体系结构
• 2.4.1 网络互连体制类别
• 2.4.2 互连体制的比较与选择
• 第三章 MPLS和SUPANET相关协议
• 3.1 MPLS原理及相关协议
• 3.1.1 基本原理
• 3.1.2 信令的实现
• 3.1.3 标签分发协议（LDP）
• 3.1.4 LDP消息
• 3.1.5 LDP的功能与操作
• 3.2 SUPANET中的相关协议
• 3.2.1 QoSNP协议概述
• 3.2.2 QoSNP的PDU格式
• 3.2.3 QoSNP的协商流程
• 3.3 MPLS的不足
• 3.4 互连让MPLS向SUPANET平滑过渡
• 第四章 SUPANET与MPLS互连技术
• 4.1 SUPANET与MPLS网络互连的组网模式
• 4.2 HGW（Half-Gateway）实现的必要条件
• 4.3 SUPANET与MPLS互连的数据传输过程
• 4.3.1 连接建立过程
• 4.3.2 "Label—VLI"的映射表
• 4.3.3 数据传输过程
• 4.3.4 连接释放过程
• 4.4 不同MPLS标签封装格式与VLI映射的问题
• 4.5 MPLS与SUPANET互连信令控制流程
• 4.5.1 MPLS与SUPANET网络互连信令过程
• 4.5.2 改进的MPLS与SUPANET网络互连的信令过程
• 4.6 本章小结
• 第五章 互连的仿真实现
• 5.1 互连仿真模型设计
• 5.1.1 网络拓扑结构模型
• 5.1.2 QoSNP与LDP PDU格式建模
• 5.1.3 LSR节点模型功能设计与建模
• 5.1.4 SUPANET域内中间节点模型功能设计与建模
• 5.1.5 边界网关（半网关HGW）模型功能设计与建模
• 5.2 仿真过程及结果
• 5.2.1 仿真参数设置
• 5.2.2 建立互连连接消息传递的流程仿真
• 5.2.3 连接建立过程以及"Label-VLI"映射表的仿真
• 5.2.4 两种信令流程的时延比较
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文