彭燕妮[1]2004年在《MPLS及其网络优化算法的研究》文中提出随着Internet的快速发展，网络中的流量成几何级数递增，而且不同类型的业务流要求获得不同等级的服务质量(QoS)保证。在这种情况下，需要对整个网络的流量进行均衡分派，并调节全网资源的利用，使资源利用达到最优。但是传统的基于最短路径优先的路由方法不具备这样的全网络范围的流量分派和资源管理能力。而流量工程正是这样一种网络工程技术，它能把流量均衡地分派到网络的物理拓扑中去，且能够实现全网资源利用的最优化。 流量工程的概念来源于通过对网络资源和流量的综合管理，优化网络的性能，提高网络的可用性和费效比，网络的资源得到最大化的利用，网络的运行得到最大的可靠性和有效性。因此，在大型网络中引入流量工程机制成为促进当前Internet进一步发展的基础，而多协议标签交换(MPLS)正是IETF针对这一问题提出的解决方案。 MPLS是当前IT界广泛关注的一种快速转发技术，它利用基于约束路由的标签交换协议CR-LDP建立的标签交换路径LSP将面向连接的机制加入到非连接的IP路由中，并在网络核心用第二层的标签交换代替第叁层的路由转发，同时它还支持显式路由，所以当前普遍认为MPLS是实现流量工程的最好技术。 本文的研究重点是MPLS流量工程机制及其路由方法，对流量工程机制中的路由方法进行了详细的讨论和研究，着重探讨了在MPLS网络环境下利用遗传算法对网络资源进行优化配置的方法。文中还为MPLS网络中所有与资源优化相关的网元和要素都建立了相应的数学模型描述，并利用这些初步的模型建立了相应的软件模型对象。在本文中网络资源优化的算法中，采用了遗传算法作为网络优化算法的基础。遗传算法便于模块化，使网络优化算法的结构清晰，其所具有的隐并行性赋予了网络优化算法较高的运算效率。在本文中，改进了传统的Dijkstra算法，分别将跳数、时延、带宽及代价转化为权值进行路由，然后将得到的候选路径作为种群，用遗传算法进行路径优化，选择进化出一个最大频带利用率最小的配置。将这种方法进行仿真，得到了良好的效果。
张育峰[2]2008年在《基于MPLS的QoS机制研究及其实现》文中进行了进一步梳理传统的IP网络是为了进行高效的数据传输而设计的,使用的TCP/IP协议族是一种无连接的、基于数据报的传输模式,提供的是“尽力而为”的服务,本身不具备QoS保障能力。随着实时业务和多媒体业务在网络中的应用不断增加,它们对网络服务质量的要求也日益增高,原有的IP QoS机制已经不能完全满足新业务对QoS的需求,因此,对QoS的实现机制展开研究已刻不容缓。本论文基于MPLS网络技术对解决QoS问题的相关技术进行了较深入地研究分析。首先,论文对现有的QoS实现机制进行了分析,包括MPLS技术的工作原理及其相关技术,讨论比较了尽力而为、综合服务(IntServ)和区分服务(DiffServ)模型的优缺点,还讨论了IntServ和DiffServ模型相结合的网络模型以及在MPLS网络中实现IntServ和DiffServ模型的具体方案。区分服务感知的流量工程(DS-TE)技术将MPLS流量工程技术和DiffServ模型相结合,具有良好的可扩展性和有效的路由策略,是解决骨干网QoS的有效解决方案之一。接着,本论文对DS-TE环境下的抢占机制进行了重点研究。针对V-PREPT算法存在的不足,给出了两种基于V-PREPT的改进算法:最优化带宽算法和ImprvN-V-PREPT算法。最优化带宽算法将避免带宽浪费放在首位,采用层层逼近的方法,提高了对带宽的约束程度,优化了在被抢占带宽方面的性能。ImprvN-V-PREPT算法,采用枚举方式,通过对所有能满足需求的LSP组合的抢占代价进行比较,选取具有最小代价的LSP组合。同时为了保证网络的稳定性,设定了能被抢占的LSP条数的阈值。通过MATLAB仿真比较,结果表明这两种改进算法比V-PREPT具有更好的性能。然后,本论文还基于OPNET Modeler对MPLS TE和MPLS DiffServ技术进行了仿真,结果表明MPLS TE和MPLS DiffServ具有较好的QoS保证能力。同时提出了在MPLS VPN基础上实现MPLS DiffServ实验方案,测试结果表明MPLS DiffServ能有效保证高优先级业务的高服务质量要求,提高网络的QoS保证能力。最后,对本文的工作进行了总结,并对下一步工作提出了展望。
孟维嘉[3]2007年在《MPLS流量工程及网络优化算法的研究》文中指出随着互联网用户和流量的爆炸性增长，网络资源不足及网络拥塞问题日益严重，而各种新的多媒体业务的出现又对网络的服务质量提出了新的要求。流量工程就是为了解决这些问题而提出的，它希望在己有网络资源的基础上，通过优化网络资源利用，来达到减小拥塞、提高网络性能的目的。而MPLS被公认为是目前实现流量工程的最有力工具。本文的研究结论和主要创新：本论文主要研究了如何在MPLS网络中实现流量工程，并着重于研究路由问题。网络资源分配的不合理会导致网络节点状态发生变化，当这种变化超过一定范围时，选路算法所选择的路径就会产生错误更加剧了网络性能的恶化，从而导致拥塞产生。因此，本文主要从路由算法对网络资源的利用角度进行研究，通过为业务合理分配网络资源来保证网络资源的合理利用。(1)提出了一种基于量子遗传算法的优化网络资源利用的多约束QoS路由选择算法。本文将一种新的优化算法—量子遗传算法应用于解决QoS路由问题，并提出了将网络资源消耗和负载分布作为目标函数进行优化。此目标函数包含了带宽，跳数，费用，时延等QoS参数，力求在消耗网络资源最小的基础上，使负载尽量均衡分布，达到合理利用网络资源，降低网络的拥塞，提高网络吞吐量的目的。仿真计算的结果表明，该算法在解决多目标规划问题上是一个有效、可行的方法。(2)论文利用OPNET网络仿真软件设计了一个基于MPLS网络的流量工程分析试验，包含了从拓扑结构，业务源，链路到路由节点的所有模块。仿真比较了进行MPLS流量工程前后的网络模型。从结果中可以看到MPLS技术在网络的流量管理、负载均衡等方面都有着很大的效率，比“尽力而为”型的传统IP网络在使用网络资源、处理网络新业务上表现出了更大的优势。
张洁[4]2010年在《IP（MPLS）/SDH/WDM光网络中静动态业务联合选路与资源优化算法的研究》文中研究指明用户需求多样性、网络演进和运营商保护投资等因素导致两层结构的IP(MPLS)/WDM、IP/SDH和SDH/WDM以及叁层结构的IP(MPLS)/SDH/WDM等多种网络结构将在一段时期内并存,研究在上述网络中对业务进行联合选路和资源优化,具有重要的理论意义和应用价值。本文结合国家高技术研究发展计划(863计划)项目“基于PCE的多层多域光网络关键技术研究与试验系统”,考虑了网络现有结构和未来发展的特点,提出一种适合于多层网络静动态业务的联合选路与资源优化算法框架。本文采用数学建模的方式描述网络模型和问题,考虑了网络的分层化、不同层次网络间的相互作用和不同用户业务属性的差异,通过提出的两种策略实现了网络整体资源的优化利用,重点研究提出的基于蚁群的动态业务选路策略和应用禁忌搜索算法的静态业务疏导策略。设计与实现了提出的业务疏导与选路策略的软件,依据计算机仿真结果,从多方面对所提策略进行了性能分析和验证。最后,作者总结全文,提出下一步研究工作的方向。
海天翔[5]2014年在《基于MPLS的智能电网通信抗毁性与实时性研究》文中认为在电网的规模与数量不断扩大的同时，电力系统运行的不确定因素有所增加，建立一个安全、可靠、高实时性的通信网络是促进智能电网发展的重要因素。现有的电力通信网拓扑结构较为固定，抗毁性较差，难以抵抗外界的攻击与破坏；而现有的通信技术主要以IP为主，不能较好地支持服务质量，难以保证通信业务的实时性。因此，建立一个高抗毁性并能够同时保证业务实时性的通信网络，对解决智能电网现有问题具有重要意义。本文结合电力通信的特点，从抗毁性及实时性两个方面进行研究。首先，对智能电网通信体系及MPLS（Multi-protocol Label Switching）技术进行介绍，对MPLS优越性进行研究。根据电力通信网的特点对其进行结构划分，分析了电力通信网采用MPLS的必要性。在此基础上，对电力通信设备进行了MPLS类别划分，并在OPNET仿真软件中进行了MPLS优越性仿真，验证其在负载均衡方面具有的优越性。其次，对电力通信网进行抗毁性分析及优化。从可靠性的一个方面—抗毁性的角度出发，提出了一种可以提供多径路由的人工蛛网结构，运用新的抗毁度分析方法对不同类型的拓扑结构进行计算，并对两种电力通信组网方案进行计算比较及筛选，对实际电力通信拓扑进行抗毁性优化，验证了算法的正确性。再次，基于人工蛛网结构，设计了一种基于MPLS的全网平均带宽路由算法。对算法的参数及路由选择进行了说明，并通过对比仿真证明了该路由算法可以进行负载均衡，减小网络延时；并将该算法应用于实际电力通信网，结合电网实际业务进行OPNET仿真，证明了该算法可进行负载均衡及故障自恢复，提高电力通信的实时性。最后，对智能变电站内部通信存在的问题，进行了仿真与实物验证。设计了一种基于蛛网结构的双交换机热备份组网方案，并进行虚拟局域网的划分及热备份路由协议的设置。在OPNET软件中，将该方案与传统单交换机网络场景进行仿真对比，证明了本文提出的通信方案的优越性。在交换机实验平台上进行了实物验证，添加MPLS设置，对仿真进行了补充。实验结果表明：该通信方案能够保证通信的安全性、实时性、可靠性。
龚大跃[6]2010年在《IP网络优化算法的研究与实现》文中研究指明随着IP骨干网上的流量急剧增加,传统的IP路由方法不能对流量进行合理的分配,导致网络的某些链路有可能出现拥塞而同时其他链路未被充分利用。网络拥塞不仅会降低网络性能,而且会使互联网服务提供商(ISP)无法保证客户的服务质量(QoS)要求。为了更充分利用网络资源,提供更好的服务,使用高效的流量分配方法非常重要,IETF(Internet工程任务组)提出了流量工程和区分服务模型。大型IP网络主要使用OSPF协议或者IS-IS作为其内部网关协议,流量路由的计算和分组转发是通过一组链路权重引导的,因此优化配置链路的权重对网络中负载均衡和资源的有效利用具有决定性作用。近年来出现了许多启发式搜索算法来寻找最优的权重设置,例如遗传算法和禁忌搜索算法等。单链路失效严重影响网络的性能,在网络优化时希望配置的链路权重能有效的应付单链路失效,并且优化算法在计算复杂度和网络规模上的可扩展性好。本文主要针对IP网络中存在诸如带宽需求、时延、成本、ECMP等多种复杂约束下,对无失效场景和单链路失效场景下的链路权重设置进行了相关优化研究。本文首先在第二章中针对IP网络权重设置优化问题的NP-Hard特性,用遗传算法、禁忌搜索和HillHopping等优化算法来对IP网络权重进行优化,并分析对比了其优化性能。第叁章作者研究了IP网络无失效场景下的多目标优化问题,提出了基于遗传算法的多目标优化算法,其优化目标为保证负载均衡同时让路由跳数和尽量小。第四章对出现单链路失效的网络进行了优化研究。首先介绍了IP骨干网络中失效的统计特征和分类。然后,针对部分关键链路引发网络拥塞的特点,提出一种基于关键链路资源预留的优化算法,仿真表明该算法使得网络的生存性得到了显着提高。第五章描述了用于IP网络优化研究所开发的仿真软件平台。该平台使用方便,通用性好,适用于实际的IP网络权重优化配置中。
徐文婷[7]2010年在《IP（MPLS）/SDH/WDM光网络中静态业务联合选路与资源优化算法的研究》文中研究说明随着光网络的发展、WDM技术的逐步成熟和IP业务需求的扩大,越来越需要宽带和智能的光传送网(OTN)。本文综合考虑实际应用中SDH网络和技术的存在,研究IP(MPLS)/SDH/WDM光网络中的静态业务量疏导问题,并提出一种改进的基于禁忌搜索算法的联合选路与资源优化算法。为光网络规划提供了切实有效的方案和策略,具有一定的理论价值和应用前景。本文总结了多层网络的发展与现状,归纳了光网络规划的方法及其关键技术,并综述了用于解决多层多域网络中域间路由问题的路径计算单元(PCE)技术。结合国家高技术研究发展计划(863计划)重点课题“基于PCE的多层多域光网络关键技术研究与实验系统”,在课题组已有研究的基础上,针对IP(MPLS)/SDH/WDM叁层光网络中静态业务的联合选路与资源优化问题,建立数学模型,并应用启发式算法——禁忌搜索算法解决大规模网络中的选路与资源优化问题。本文设计与实现了算法仿真程序,通过对比和分析仿真结果研究了算法的性能,包括吞吐量和消耗的网络资源总量等,并对软件输入输出界面进行了初步架构。最后,在总结已有研究成果的基础上,提出了下一步研究的方向。
黄赫[8]2011年在《基于多拓扑路由的流量工程研究》文中研究表明近年来,Internet正由点对点尽最大努力的通信服务向支持多种业务的网络转变。流量工程是Internet网络提供者寻求优化网络效能和流量传输的重要机制。典型的流量工程目标包括负载均衡,最小化网络延迟等。传统的流量工程在一个网络拓扑中对不同的业务存在性能折中,无法满足其承载的所有业务的优化目标要求。而多拓扑路由技术允许路由器保存多个网络拓扑,可以在不同拓扑中针对不同业务进行路由权重优化。这使流量工程在QoS区分服务领域有了更广阔的应用。本文的主要研究方法是利用启发式算法进行网络链路权重优化,并研究它们在多拓扑QoS区分服务方面的应用。多拓扑路由能够避免等待网络重收敛,以往的多拓扑路由方面的研究大多集中在网络失效快速恢复。本文则利用多拓扑来对不同优先级业务进行权重优化,使各种业务在不同的拓扑中路由时,能够满足它们的性能要求。第一章首先介绍了流量工程的研究背景。第二章以网络负载均衡并提高网络吞吐量为目标,分析了典型的启发式算法优化链路权重。第叁章对利用多拓扑实现QoS区分服务进行了研究。提出了一种新算法考虑每个高优先级业务的延迟要求,引入了一种松弛机制,实验结果证明该算法能够为每个高优先级需求的服务层协定(SLA)提供保证,有效降低全网总时延或提高网络吞吐量。第四章针对失效时难以保证QoS的问题,提出合理优化多拓扑的方法。实验结果证明该方法不仅可以增强通信的可靠性,也可以改善失效时业务的QoS。第五章针对在基于IP路由的多拓扑QoS区分服务方案无法保证所有业务的QoS的问题,提出了采用MPLS方式来支持部分业务。实验结果证明,使用恰当的CSPF算法重分配流量可以达到提高SLA达标业务数的目的。第六章总结全文与展望未来。
杨涛[9]2009年在《MPLS流量工程中QoS路由算法的研究与仿真》文中研究指明网络体系结构的改进和宽带技术的提高推动并加快了传统网络向下一代网络(NGN)的演进,用户对网络服务质量(QoS)的要求也越来越高。MPLS流量工程是下一代网络的重要组成部分,它能够使资源利用和网络性能达到最优化,减少网络拥塞的发生,同时提供有效的QoS保证,是目前下一代网络研究的热点领域。QoS路由是MPLS流量工程中的重要问题。QoS路由的目标就是在满足业务的QoS要求的同时,提高网络资源利用率,改善整个网络的性能。本文主要研究MPLS流量工程中QoS路由相关技术,包括QoS路由策略研究,QoS单播路由算法研究及QoS组播路由算法研究。本文研究并分析了MPLS流量工程中的QoS路由策略,包括MPLS技术、MPLS流量工程技术和MPLS流量工程中的QoS路由策略,重点研究了MPLS工作原理、MPLS流量工程的实施框架及MPLS流量工程中QoS的实现。QoS单播路由是路由问题的重要分支。本文提出了K路径标号算法(KPLA)。该算法能够有效地避免忽视掉重要的非关键链路和避免选择过长的路径,并减少了计算复杂度。在NS2中将KPLA算法与MIRA算法等进行仿真实验对比。仿真结果显示KPLA算法提高了路由成功率,增加网络的吞吐量,降低链路上数据传输的时延和抖动,从而改善了网络的整体性能。QoS组播路由是路由问题的另一重要分支。本文提出了QoS组播路由算法TPMA,该算法对粒子群优化技术进行了改进,并与禁忌搜索技术进行了有机融合,利用禁忌搜索的邻域搜索技术增强了粒子群算法的全局搜索能力。仿真结果表明该算法能够满足在一定QoS约束条件下的组播树构建要求,取得了性能上的明显改进。
王华[10]2003年在《MPLS及IP网络流量工程的研究》文中进行了进一步梳理随着信息技术的快速发展，计算机网络的广泛使用，网络信息高度膨胀。网络设备的升级速度远远赶不上信息的增长速度，因此网络传输过程中出现了大量的拥塞。与此同时由于网络设计的不合理，或者说由于传统IP网络的固有缺点，许多网络链路和网络设备没有得到充分的利用，也是造成网络拥塞的一个主要原因。如何提高网络资源的利用率，提高网络的整体性能，这是当前网络发展中急需解决的问题，也是流量工程解决的问题。本文对提高网络性能的多个有意义的课题进行了深入研究。 我们认为进行流量工程研究主要有两个原因：1)更有效地利用网络设备可以得到明显的经济效益；2)随着MPLS(Multiprotocol Label Switching)的出现，使得在传统IP网络中提供面向连接的服务成为可能。 在流量工程的研究中，MPLS所提供的最大的优点是能够将IP分组路由到一条标签交换路径LSP(Label Switched Paths)上。一对源-目的地址之间可以建立多条(包括一条)不同的LSP，每条LSP的路由可以独立指定。另外，MPLS可以分割整体的数据流为不同的可路由子集(FECs)，每一FEC都可以路由到多条路径上(LSPs)以达到优化的目的。 本文的研究目标是提出一系列基于MPLS以及传统IP上流量工程的解决方案，这些方案的目标就是最大化地提高网络资源的利用率，或者是满足某些特定的条件约束下流量的最优负载平衡。本文的理论基础是现代网络优化理论，其中包括图论、最优化方法、运筹学、离散数学及代数结构学。它所采用的计算机技术主要是IP网络上的MPLS技术， 本文首先对流量工程给出了一个全面的数学定义，将网络的拓扑、流量、需求、路由、网络状态等问题抽象为数学问题。其次，本文从流量工程的角度分析了目前IP网络的体系结构的几个主要的缺点，从流量工程的角度总结了MPLS的背景知识和体系结构，并归纳了使用MPLS实现流量工程的关键技术。然后介绍了流量工程的沿革与目前的研究，分析了传统IP路由、QoS路由方面的研究过程，汇总了目前MPLS流量工程问题的最新研究成果。本文还概括了网络优化的相关理论，阐述了可用于流量工程和基于约束路由的优化方法，按照目标函数、决策变量和约束条件分类，提出了几种不同类型的优化问题及解决方法，就典型的网络优化问题进行了归纳总结。 在改善网络流量传输的研究上本文独立提出了若干优化方法。即：1)MPLS网络最大流传输问题，包括基于弧的最大流解决方案、基于路径的最大流解决方案，分流与不分流的最大流处理方法以及多源多汇最大流解决方案；2)最大可靠性传输问摘要博士论文题:3)基于弧的求解流量负载平衡问题的线性规划方法;4)基于路径的流量负载平衡方法以及其他负载均衡问题;5)在MPLS路径保护的思想和方法的基础上，提出了基于MPLS的若干新的路径保护方法，即N一t。一1、N一t。一M的不分流、分流和区分服务的保护方法，并给出了部分仿真结果，同时提出了一种新的用于N一t小M路径保护的数学规划方法。6)基于作者所负责的省级科研项目，实现了一个网络应用层的流量负载平衡方案，本文概括介绍了该课题的设计思想和实施方法。
参考文献：
[1]. MPLS及其网络优化算法的研究[D]. 彭燕妮. 重庆大学. 2004
[2]. 基于MPLS的QoS机制研究及其实现[D]. 张育峰. 浙江大学. 2008
[3]. MPLS流量工程及网络优化算法的研究[D]. 孟维嘉. 哈尔滨工程大学. 2007
[4]. IP（MPLS）/SDH/WDM光网络中静动态业务联合选路与资源优化算法的研究[D]. 张洁. 西安电子科技大学. 2010
[5]. 基于MPLS的智能电网通信抗毁性与实时性研究[D]. 海天翔. 哈尔滨工业大学. 2014
[6]. IP网络优化算法的研究与实现[D]. 龚大跃. 电子科技大学. 2010
[7]. IP（MPLS）/SDH/WDM光网络中静态业务联合选路与资源优化算法的研究[D]. 徐文婷. 西安电子科技大学. 2010
[8]. 基于多拓扑路由的流量工程研究[D]. 黄赫. 电子科技大学. 2011
[9]. MPLS流量工程中QoS路由算法的研究与仿真[D]. 杨涛. 沈阳航空工业学院. 2009
[10]. MPLS及IP网络流量工程的研究[D]. 王华. 南京理工大学. 2003
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