网络通信 频道

移动MPLS及其关键技术

  (1)切换前建立LSP机制这种快速切换机制的基本思想是在MH移动到新的外地子网或外地域之前建立新的LSP。在分级移动MPLS中,若MH在相邻子网中移动,则在MH移动到相邻子网之前就在相邻子网内建立起LSP;若MH在相邻域间移动,则在MH移动到相邻域之前就在相邻域中建立起LSP。此机制中引入了主动LSP和被动LSP,主动LSP是指从FDA到MH当前所在外地子网FA的正用于传送数据的LSP,被动LSP是指从FDA到MH当前所在外地子网所有相邻子网的FA的尚未使用的LSP。如果MH知道它将要访问的子网,就可以使用FA发现协议得到相邻子网内FA的IP地址,然后向这些FA发送带有访问时间的访问请求消息,这些FA收到访问请求消息后就可与FDA建立一条被动LSP。访问时间是指MH估计的从当前子网移动至某子网所需的时间。如果MH在访问时间超时前没有发送任何访问请求刷新消息,也没有移动到该子网,标签表中相应的被动LSP条目就会被删除。MH移动到一个新的子网后,将向原来子网的FA发送一条更新消息,FA再将其发送到FDA,这时中间路由器会将它们所保存的LSP状态从主动LSP改为被动LSP。同时,MH将向新FA发送一条更新消息,该FA收到后也将其发送到FDA,中间路由器将它们所保存的LSP状态从被动LSP改为主动LSP。在切换前建立LSP的机制中,切换发生时仅需通过一条消息就可完成LSP的切换,大大减小了MH从一个子网移动到另一个子网的切换时延。该机制可以扩展到MH在不同MPLS域间切换的情况。

  (2)基于组播的快速切换机制  这种快速切换机制是在FDA和当前MH所在子网的FA之间,以及所有与该子网相邻的子网的FA之间均建立LSP,这些LSP形成一个组。当FDA收到MH进行切换的请求后,将所有来自通信节点的数据包通过事先建立好的LSP向所有相邻子网的FA进行组播。这样当MH移动到新的子网时,就可以立即收到来自通信节点的数据包。切换过程完成后,网络也会根据切换过程中的信息进行调整,登记新使用的LSP,删除不需要的LSP。

  2. “三角路由”问题解决方案  在移动MPLS中,从通信节点发往MH的数据包首先被发送到HA,然后再由HA沿LSP转发到MH,这就是所谓的“三角路由”问题。因为数据包的转发不是通过最优的LSP送往MH,而必须通过HA进行转发,既浪费网络资源,又导致较高的传输时延。如果通信节点能够获得MH当前所在子网的COA,并在通信节点和FA之间建立LSP,数据包就不必经过HA,可以直接通过通信节点和FA之间的LSP进行转发,从而解决了“三角路由”问题。

  (1)COA缓存机制   

  COA缓存机制是在通信节点中对MH所在的一个或多个子网的COA进行缓存。当通信节点有数据要发往MH时,首先查找COA缓存表中与MH相对应的项,如果找到与MH绑定的COA,就用该COA在通信节点和MH当前所在子网的FA之间建立LSP,并通过通信节点与FA之间的LSP发送数据包,而无需通过HA转发。开始时通信节点中不存在与MH相关的COA缓存,送往MH的数据包还是要通过HA转发。但是根据MH在子网间移动时所进行的注册过程,HA中含有MH目前所在子网的COA信息。所以,当数据包到达HA后,HA会查找MH当前所在子网的COA,并通过HA和FA之间已经建立的LSP转发数据。同时,HA根据收到的数据包找出数据发送方的地址和数据目的地址所对应的COA,并向数据的发送方通信节点发送MH及其COA的绑定信息。通信节点收到该绑定信息后将其放入缓存,并利用该绑定信息与MH当前所在子网的FA间直接建立LSP。此后通信节点发往MH的数据包就不再需要HA转发,而直接通过通信节点和FA之间的LSP发送。通信节点所缓存的有关MH的COA信息可以定时或通过MH移动时HA向通信节点发送的更新消息进行刷新,以保证COA信息的准确性。

  (2)基于特征数据(profile)的机制   

  基于用户行为的机制是通过对MH移动特性的预测来解决“三角路由”问题的。在这种机制下,每个MH都对应着一组描述用户行为信息的特征数据,这些特征数据包括用户的移动特点、旅行计划和可能的通信需求等。当通信节点需要向MH发送数据时,首先设法获得MH的移动特征数据,并据此推断出MH所在子网的COA,然后通过COA在通信节点和FA之间建立LSP,最后通过LSP发送数据。获得MH特征数据的机制包括分布式和集中式两种。通信节点获得MH的特征数据后,可推断出MH当前所在子网的COA,并据此建立与FA间的LSP。根据MH特征数据推断出的COA信息可能不够精确,但可通过分级移动MPLS机制进行完善。

  3.移动MPLS中QoS的实现

  MPLS主要通过DiffServ和IntServ两种服务模型来实现QoS,这两种方法同样适用于移动MPLS,为实时移动多媒体业务提供质量保证。

  (1)用DiffServ提供QoS

  在DiffServ服务模型中,业务流在网络边缘被分成三种类型,分别是:加快转发(EF)、确定转发(AF)和尽力而为,每一种类型均对应一个类型标志,即区分服务码点(DSCP)。网络中的核心节点通过查看业务流的DSCP值确定相应数据包的每跳行为(PHB)。

  在使用DiffServ的移动MPLS网中,每个MH在其家乡代理注册自己的业务类型,这些业务类型信息保存在HA上。每当MH移动到其它域的子网时,其业务类型信息也会被HA转发到相应域。根据MH的业务类型,可以在外地域中建立符合MH业务类型相应QoS要求的LSP。以分级移动MPLS为例,当MH第一次移动到一个外地域时,注册消息会通过FDA传送到HA,HA则向FDA回送注册应答消息,此时HA就可以把有关MH的业务类型信息发送给FDA,FDA将此信息存储起来。显然,FDA应保存目前漫游在本域的所有MH的业务类型信息。FDA向FA发送注册应答消息时,也可以把MH的业务类型信息发送给FA,使FA可以利用MH的业务类型信息与通信节点建立E-LSP以实现QoS。

  作为E-LSP的入口LER,FA和通信节点具有MPLS/DiffServ功能。它们根据业务流的特点对数据流进行定时、整形、DSCP值分配等,并给数据包加标签。MPLS网络的中间节点(如FDA)根据所收到数据包的DSCP值选择相应的PHB对数据进行转发。在使用DiffServ的移动MPLS中,注册信息和业务类型信息可以在预先建立好的用于传送信令的LSP上传送,业务流可以在HA和FDA间以及FDA和FA间预先建立的多条符合业务类型相应QoS要求的LSP上传送。使用DiffServ的移动MPLS有两个特点:一是网络内部节点服务机制比较简单,内部节点只进行简单的调度转发,流状态信息的保存与流监控机制只在边界节点进行;二是网络内部节点的服务对象是流聚集而非单流,单流信息只在网络边界保存,因此具有较好的扩展性和鲁棒性。

  (2)用IntServ提供QoS   

  在IntServ服务模型中,资源预留协议(RSVP)为每个流逐段建立资源预留软状态,并依靠接纳控制决定链路或网络节点是否有足够的资源满足QoS要求。RSVP的两条主要消息是PATH和RESV,PATH是从发送方到接收方的消息,RESV消息中包含了每个流的流量特征和分类。当接收方收到PATH消息后,回送RESV消息,消息中包含了QoS的要求。为了在移动MPLS中使用IntServ支持QoS,RESV消息中增加了标签信息,这样在RSVP在网络中进行资源预留的同时,也建立了满足QoS要求的LSP。以分级移动MPLS为例,当通信节点向MH发送PATH消息时,PATH消息被转发到FDA,FDA接着把PATH消息转发到MH当前所在子网的FA。FA根据PATH中的信息分配一个标签作为其入标签,然后向FDA回送包含该标签值的RESV消息。FDA收到FA发来的RESV消息后,先把消息中的标签值和收到RESV的端口作为FDA与FA之间LSP的出标签和出端口,然后分配一个标签作为入标签,并向通信节点转发带有FDA分配的标签信息的RESV消息。当RESV到达通信节点后,通信节点把消息中的标签值和收到RESV的端口作为通信节点与FDA之间LSP的出标签和出端口。至此,从通信节点到MH的符合QoS要求的LSP就建立起来了。MH移动到新子网时,新子网的FA向FDA发送RESV消息,通过相似过程在FA和FDA之间建立新的满足业务流QoS要求的LSP。由于FDA和通信节点之间已经有满足业务流QoS要求的LSP存在,因此在FDA上只需修改相应LSP的出标签和出端口即可。在使用IntServ的移动MPLS中,PATH和RESV消息可以在预先建立的信令LSP上传送。使用IntServ的移动MPLS具有较高的灵活性和较好的服务质量保证,但在资源预留、调度和缓冲管理上系统开销大,可扩展性较差。

  三、结 语   

  移动MPLS是一个新的研究领域,今后的研究方向包括:①研究新的网络架构,在不改变或尽量少地改变现有网络设施的基础上,在MPLS网络上实现移动MPLS的功能;②如何实现基于移动MPLS的VPN业务;③如何实现移动MPLS流量工程;④研究相关控制流程和控制消息格式等。

0
相关文章