基于ATM的MPLS域的可擴(kuò)展性研究

2019-11-05 01:08:21

字體：大中小

供稿：網(wǎng)友

1引言

多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)把基于標(biāo)簽的第二層技術(shù)和第三層路由技術(shù)結(jié)合起來，在無連接的ip中引入了面向連接的機(jī)制，通過采用一個短的、固定長度的稱為“標(biāo)簽”的標(biāo)識符，利用標(biāo)簽交換機(jī)制轉(zhuǎn)發(fā)分組。MPLS所采用的這種轉(zhuǎn)發(fā)方式與ATM交換機(jī)所使用的依據(jù)VPI/VCI進(jìn)行交換的方式十分相似，因此可以很方便地用ATM交換實(shí)現(xiàn)MPLS技術(shù)。當(dāng)基于ATM交換硬件實(shí)現(xiàn)MPLS時，標(biāo)簽要封裝在ATM交換硬件可以訪問的域中(VPI/VCI)，這在一定程度上決定了ATM標(biāo)簽交換路由器(ATM-LSR)可支持標(biāo)簽的最大數(shù)量。ATM-LSR先要把到達(dá)分組的IP路由信息映射成ATM標(biāo)簽(VPI/VCI)，才能轉(zhuǎn)發(fā)信元。有多種方法可以完成映射功能:［1~5］①無合并。它把每一個源/目的地址對映射到一個唯一的VC，使接收端能很輕易地識別信源并重組分組。②VP合并。VP合并將多條輸入VP合并成一條輸出VP，通過輸出VP中的不同VC標(biāo)識來區(qū)分合并流中信元所屬的分組。③VC合并。把多個去往相同目的地的到達(dá)VC映射到相同的輸出VC。

比較上述幾種映射方式，第一種方法接收端最輕易進(jìn)行信元重組，但比較浪費(fèi)資源，對一個有N個數(shù)據(jù)源/目的地的網(wǎng)絡(luò)，極限情況下需要O(N2)個標(biāo)簽，顯然不適合擴(kuò)展到大型骨干網(wǎng)。VP合并在去往同一目的地的VP中，通過VC的不同來區(qū)分發(fā)送源以進(jìn)行信元重組，對于一個給定的目的地，ATM-LSR需要維護(hù)治理O(e)個標(biāo)記(e指的是交換機(jī)端口數(shù)目)，對一個有N個數(shù)據(jù)源/目的地的網(wǎng)絡(luò)，每個ATM-LSR需

要維護(hù)治理O(Ne)個標(biāo)記，所以VP方式較第一種方式大大節(jié)省了標(biāo)簽，但是MPLS在ATM中的標(biāo)簽封裝中，VP最多只有12比特，VP的標(biāo)碼空間最多惟4 096，所以VP合并對于核心骨干網(wǎng)而言可擴(kuò)展性還是不夠強(qiáng)。VC合并接收端不易區(qū)分信元，但可大大節(jié)省標(biāo)簽，改善網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性。

2 改善MPLS網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性的幾種方法

2.1基于要求請求建立標(biāo)簽交換通道

標(biāo)簽交換通道的建立有事先在所有端點(diǎn)間建立標(biāo)簽交換通道和基于要求請求建立兩種。在一條鏈路上各種數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)流都處于活動狀態(tài)的很少，而且某種業(yè)務(wù)只在某幾個節(jié)點(diǎn)之間出現(xiàn)，即業(yè)務(wù)有局部性，基于要求請求建立標(biāo)簽交換通道可以利用這種局部性來改善網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性。

2.2虛標(biāo)簽空間

“虛標(biāo)簽空間”是指在“熱點(diǎn)”處使用多條并行的物理連接而不是使用一條物理連接。例如：在骨干網(wǎng)的某些“熱點(diǎn)”處，將L條鏈路分配于兩個LSR的L個端口之間，那么可用的標(biāo)簽總量的大小將會是只用一條鏈路可支持的標(biāo)簽空間大小的L倍。

2.3VP合并

“VP合并”是指交換機(jī)在某些輸入VPI接收到信元，而在一個輸出VPI上將這些信元發(fā)送出去的過程。VP合并答應(yīng)多個VPI合并為一個VPI，并且在合并而得的VP中使用不同的VCI區(qū)別數(shù)據(jù)流或分組。當(dāng)采用VP合并時，可用標(biāo)簽總數(shù)與采用整個VPI/VCI空間作為標(biāo)簽空間的可用標(biāo)簽數(shù)相同。但因?yàn)樵诖朔绞街惺褂肰PI完成轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)根據(jù)足夠解決信元交叉的需要來劃分VCI，所以VP合并利用數(shù)據(jù)流的局部性改善了網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性。

2.4VC合并

“VC合并”就是將通往同一目的地址的輸入VC標(biāo)簽映射為同樣的輸出VC標(biāo)簽。VC合并可以將標(biāo)簽數(shù)減少至N(端點(diǎn)數(shù))，但是使用VC合并使通往同一目的地址的信元在交換機(jī)的輸出處不可區(qū)分，因而不能將屬于同一目的地址的不同分組的信元區(qū)分開來，即接收端不能重組分組。為了解決此問題，下面討論VC合并的幾種方法。

3 VC合并技術(shù)

3.1捷徑（CutThroug）機(jī)制

要在VC合并時避免信元交織，最簡單的辦法就是把同屬一個數(shù)據(jù)包的信元一個接一個地傳送，直到出現(xiàn)EOP字段發(fā)送完畢，再發(fā)送另一個數(shù)據(jù)包，這就需要進(jìn)行緩存。在輸入進(jìn)行緩存的例子。這種方式類似幀交換，靈活性不夠，也不能滿足QoS要求。

3.2重組緩存RB(Reassembly Buffer)機(jī)制

這是一種在輸出緩存的例子。交換機(jī)由一個無阻塞交換結(jié)構(gòu)和輸出模塊組成，輸出模塊由重組緩存器和輸出緩存器組成。同捷徑方式一樣，它需要將一個分組的信元先緩存在重組緩存器中，等最后一個信元到達(dá)之后再同時以高速轉(zhuǎn)發(fā)到輸出緩存器，若不支持VC合并，則只有輸出緩存器。這種方法需要一定數(shù)量的緩存器并帶來一定延遲。因分組結(jié)束要看EOP標(biāo)志，若丟失會造成等待VC中的信元阻塞，為此需設(shè)計(jì)一個定時器來進(jìn)行超時控制。

3.3基于GPS(General PRocessor Share)算法的MPLS流合并調(diào)度器

這種方法利用了ATM信元頭的PT(Payload Type)域，PT域現(xiàn)有3位，其中一位用于分組結(jié)束標(biāo)志，GPS算法利用剩下的兩位作為合并標(biāo)志，通過合并標(biāo)志置不同的值，來區(qū)分合并VC的順序，從而區(qū)分發(fā)送源。其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)方法簡單，不需要額外的重組緩存;缺點(diǎn)是當(dāng)調(diào)度隊(duì)列為空時存在帶寬浪費(fèi)。

3.4一種支持VC融合的緩存模型

一種支持VC融合的緩存。VC 融合緩存模塊由輸入調(diào)度器SI、重組緩存器(RB) 、融合調(diào)度器SR、輸出緩存器OB和輸出調(diào)度器SO 等5部分組成。其中SI 根據(jù)接收信元的VPI/VCI來區(qū)分不同的FEC，再送到相應(yīng)的RBx中，RBx 重整數(shù)據(jù)分組，SR將RBx中完整的分組輸出到OB中，OB的作用是接收并緩存來自RBx的數(shù)據(jù)分組等待輸出，SO將OB中信元按固定時隙轉(zhuǎn)換成同樣的VPI/VCI。RB的數(shù)量由融合的流數(shù)量來決定，一般選用交換機(jī)的端口數(shù)N。RB和OB采用鏈表技術(shù)組成FIFO的隊(duì)列結(jié)構(gòu)，全部緩存器共享一個物理存儲器。只要RBx中有一個完整的分組，RB就向SR發(fā)出請求，SR接收到RBx的請求后，采用先來先服務(wù)(FCFS)的順序服務(wù)策略，將某個RB分組串接到OB隊(duì)列尾上，由于只涉及到指針操作，一個或多個分組從RBx輸出到OB隊(duì)列的時間非常短，一個信元周期內(nèi)可以完成許多這樣的操作，可以忽略操作時間。對于OB來說，它的信元到

達(dá)是一個批到達(dá)過程。基于以上的調(diào)度策略，OB中的信元是按照完整分組順序排列的，從而消除了信元交織問題，在離開OB時,所有的信元都換成同一個VPI/ VCI。

上一篇：區(qū)分服務(wù)與MPLS的區(qū)別

下一篇：MPLS OAM技術(shù)(1)