Разработка и исследование алгоритмов оптимизации сетей с многопротокольной коммутацией по меткам

• Автор: Будылдина, Надежда Вениаминовна
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 212 с. : ил.

Глава 1. Принципы построения сетей с использованием технологии

MPLS и задачи их оптимизации

1.1 .Определение основных целей и задач исследования. Общие понятия

1.2.Преимущества MPLS

1.3.Проблемы распределения трафика и безопасности в сетях MPLS

1.4.Формирование трафика

1.5.Управление трафиком

1.6. Обеспечение QoS (качество услуг)

1.7.0бзор методов оптимизации трафика в IP/MPLS сетях

1.8.Выводы

Глава 2. Разработка метода распределения многопродуктовых потоков

2.1 .Модель для оптимизации 5 О
2.2.Цели оптимизации
2.3.Методы оптимизации
2.4.Принцип максимального потока (минимального разреза)
2.5.Линейное программирование
2.6.Эвристический метод определения оптимального дизайна
2.7.Сравнение алгоритмов поиска оптимального дизайна
2.8.Выводы
Глава 3. Оптимизация сетей IP/MPLS с дифференциальным обслуживанием
3.1 Формулировка задачи оптимизации
3.2 Эвристический алгоритм оптимизации
3.3 Метод повторной оптимизации
3.4.Численный пример
3.5.Выводы
Глава 4. Программы для оптимизации распределения потоков трафика

в сетях IP/MPLS
4.1. Описание среды разработки программы
4.2. Назначение программы для определения оптимального дизайна LSP
4.3. Описание программного модуля для определения оптимального дизайна
4.4 Испытания сети IPMPLS
4.5.Выводы
Основные результаты работы
Библиографический список литературы
Приложения

Как отмечалось в [57] основным принципом работы протоколов маршрутизации в сетях с коммутацией пакетов, вот уже долгое время является выбор маршрута на основе топологии сети без учета информации о текущей загрузке. Для каждой пары «адрес источника - адрес назначения» такие протоколы выбирают единственный маршрут, не принимая во внимание информационные потоки, протекающие через сеть. В результате все потоки между парами конечных узлов идут по кратчайшему маршруту (в соответствии с некоторой метрикой). Выбранный маршрут может быть более рациональным, например, если в расчет принимается номинальная пропускная способность канала связи или вносимые ими задержки, либо менее рациональным, если учитывается только количество промежуточных маршрутизаторов между исходным и конечным узлами.
Такой подход приводит к тому, что даже если кратчайший путь перегружен, пакеты все равно посылаются по этому пути. Налицо явная ущербность методов распределения ресурсов сети - одни ресурсы работают с перегрузкой, а другие не используют вовсе. Традиционные методы борьбы с перегрузками эту проблему решить не могут, нужны качественно иные механизмы.
С этой целью на сетях связи осуществляется внедрение новых сетевых технологий, таких как, многопротокольная коммутацией по меткам (Multiprotocol Label Switching, MPLS), которая обеспечивает гарантированную среднюю пропускную способность в соответствии с принципами инжиниринга трафика [2-9,12-24,57]. Наряду с этим, необходимо предусмотреть чтобы, сети были спроектированы с учетом необходимых методов оптимизации, которые позволят провайдерам максимально эффективно использовать имеющуюся инфраструктуру.
Поэтому, для более эффективного использования сетевых ресурсов важными являются задачи оптимизации выбора алгоритмов маршрутизации, чтобы обеспечить производительность сети и сбалансировать нагрузку в случае

LSP, который оптимизирует распределение нагрузки в сети. Под дизайном LSP понимается некоторая совокупность всех LSP сети.
Для построения дизайна LSP используется один из основных компонентов сети MPLS - маршрутизатор LSR (Label Switched Router), который применяет протокол внутренней маршрутизации OSPF и протокол LDP. Дизайн LSP должен оперативно реагировать на изменения внутренней топологии сети. Следовательно, необходимо минимизировать время определения дизайна LSP.
Подобные задачи уже рассматривались в работах таких авторов как Kehang Wu, Douglas S. Reeves, Alpar Juttner, Balazs Szviatovszki, Aron Szentesi. В [29] задача оптимизации решается путем использования метода ослаблений Лагранжа, а в [30] рассматривается определение дизайна LSP по запросу. В то время как в данной работе предлагается алгоритм для определения оптимального дизайна LSP.
2.1.Модель для оптимизации
Выбор оптимального пути зависит от критериев, привлекаемых для его оценки. Для такой оценки можно использовать много различных параметров: число связей (звеньев), расстояние, задержку, битовую скорость передачи и стоимость.
При определении оптимального дизайна LSP в сети необходимо иметь некоторую оценку качества каждого звена, поскольку маловероятно, что все они одинаковы. Это достигается маркировкой каждого звена специальным весом, который должен вычисляться с применением определенной системы мер. Конкретная мера может, конечно, изменяться для разных сетей. Звенья с меньшим весом предпочтительнее звеньев с более высоким весом. Заметим также, что если единственной мерой является число звеньев, то все звенья считаются равными и имеющими одинаковый вес.
Следующим шагом, учитывающим взвешенность звеньев, является поиск оптимального пути. В простых сетях его можно найти с помощью обычного