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面对Internet的诸多制约，如何实现端到端的转发和控制、如何实现QoS机制困扰着人们。
基于标记交换，不断有公司提出自己的方案。
然而，这一切不仅未解决IP问题，反而使网络本身变得更加复杂。
直到多协议标记交换（MPLS）的出现，提出了将ATM特性与IP结合的新模式，终于——MPLS为网络带来转机作为七家运营商之一的中国网通推出了其基于MPLS技术的IP-VPN服务。
网通与实达集团在福州正式签约，网通将为实达集团在全国的11个办公地点提供MPLS VPN接入服务。
在刚刚结束的电信展上，加拿大环球电讯公司也全面展示了其MPLS IP VPN业务。
一时间，MPLS成为业界倍受瞩目的焦点。
网络的需求多协议标记交换（Multiprotocol Label Switching，MPLS）是一种介于第二层和第三层之间的标记交换技术，是专门为IP设计的，可以将第二层的高速交换能力和第三层的灵活特性结合起来，使IP网具备高速交换、流量控制、QoS等性能。
它的产生伴随着网络的发展。
多年以前，人们期盼ATM能做任何事情，随着Internet的发展，人们试图通过ATM传语音、传图像，但由于A TM自身的一些限制，使得它无法适应Internet高速发展的今天。
同时，由于点到点的连接，人们难以承受其高昂价格以及对带宽资源的严重浪费。
然而，由于IP网的开放性，人们又很难实现端到端的连接，同时，语音数据包的传输也带来了很多问题。
因而，将A TM网和IP网合二为一是人们早期的一个初衷当时最早采用的方式是IP over ATM，但遇到了非常多的问题和困难，如IP地址与ATM地址之间的映射问题。
A TM的优点在于其固定长度的包，主要特点用硬件实现转发，因为固定长度的包，只看到包头的这些转发信息就可直接转发。
因此，硬把两个协议捆绑在一起不能成功，也不能真正推广。
后来，另外一些人试图尝试把两种协议的优势结合起来，即将传统的ATM网的转发机制和IP网的寻址和路由的机制结合起来，这就产生了IP交换技术，进而通过IETE组织推出了MPLS 协议。
ATM-MPLS网络QoS研究及组网方案设计的开题报告一、研究背景随着网络应用服务不断增长，对网络服务质量（QoS）的要求也越来越高。
在现有的多协议标签交换（MPLS）网络中，端到端的QoS保证成为了当前网络研究和实践中的难点，因此需要针对ATM-MPLS网络的QoS研究和组网方案设计进行深入探讨和研究。
二、研究目的本研究旨在：1）探究ATM-MPLS网络中的QoS技术和机制；2）分析ATM-MPLS网络中QoS的实现方法，特别是QoS的调度算法；3）设计ATM-MPLS网络的组网方案以及对其进行性能测试和优化，以提高网络的运行效率和服务质量。
三、研究内容1、ATM-MPLS网络中的QoS技术和机制。
通过学习ATM-MPLS网络的基础知识，深入研究其QoS技术和机制，包括完整性保障、可靠性保障、带宽保障等方面的相关技术和机制，并分析其现状和优缺点。
2、ATM-MPLS网络中QoS的实现方法，特别是QoS的调度算法。
探究ATM-MPLS网络中的QoS调度算法，了解其实现原理，为ATM-MPLS网络QoS的优化提供理论支持。
3、设计ATM-MPLS网络的组网方案通过研究ATM-MPLS网络的特性和其QoS技术，设计一个适合ATM-MPLS网络的组网方案，分析网络拓扑结构的安排方案，及网络调度算法的选择，提高网络服务质量。
4、性能测试与优化评估ATM-MPLS网络的性能，并进行优化，通过模拟实验，对ATM-MPLS网络的性能进行分析，发现网络瓶颈，提高网络服务质量和运行效率。
四、研究意义本研究将有助于深入理解ATM-MPLS网络的QoS技术和机制，探究QoS的实现方法和调度算法，设计一个适合ATM-MPLS网络的组网方案，从而提高网络的服务质量和运行效率，具有重要的现实应用价值和推广意义。
五、进度安排第1-4周：文献综述，明确研究内容和范围；第5-6周：ATM-MPLS网络QoS技术和机制的研究；第7-8周：ATM-MPLS网络QoS的实现方法，特别是调度算法的研究；第9-10周：ATM-MPLS网络组网方案的设设计；第11-13周：性能测试，提高网络服务质量和运行效率；第14周：撰写论文，整理实验数据，完成开题报告。
基于MPLS流量工程的网络仿真技术
陈勇;陈建勋;张勇
【期刊名称】《武汉科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2006(029)003
【摘要】流量工程是ISP中最难处理的问题之一.ISP要求现有的IP网络具有流量工程管理的能力,并要求IP over ATM方式下的流量工程在纯IP结构的网络中也能得到体现.MPLS正是一种ATM和纯IP网共存情况下提供流量工程,并且避免两个分立网络的技术.但是考虑到成本等因素,对MPLS流量工程的研究很难用真实的物理设备进行,一般采用网络仿真软件降低研究成本.介绍使用NS2网络仿真软件对MPLS流量工程的仿真技术,并提供了一种低成本的研究方法.
【总页数】4页(P273-276)
【作者】陈勇;陈建勋;张勇
【作者单位】武汉科技大学计算机科学与技术学院,湖北,武汉,430081;武汉科技大学计算机科学与技术学院,湖北,武汉,430081;武汉科技大学计算机科学与技术学院,湖北,武汉,430081
【正文语种】中文
【中图分类】TP393.01
【相关文献】
1.MPLS网络中基于信息反馈的流量工程路径计算 [J], 徐方;赵国涛;
2.MPLS网络中基于信息反馈的流量工程路径计算 [J], 徐方;赵国涛
3.基于计算机网络MPLS的流量工程及其路由方法的研究 [J], 徐征
4.一种基于网络最大流的MPLS流量工程动态路由算法 [J], 姜继海;邱昆;凌云
5.MPLS宽带网络技术讲座第6讲MPLS流量工程 [J], 倪县乐;周卫华;等
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atm网络中mpls问题处理案例1、巳GP/MPLSVPN在ATM链路上无法正常工作的处理故障现象：当两台PE设备通过ATM链路进行通信时，VPN用户通过MPLS无法进行通信。
故障分析：BGP/MPLSVPN的实现时通过两个协议完成：BGP 动态路由协议可以完成两台PE设备之间只有TCP连接〔无直接的物理连接〕的状况下相互传递路由的功能，而PE设备上的各个虚拟路有器之间也就是只存在规律上的TCP连接。
VPN就是利用BGP的这种特性在不同或相同几台设备上的虚拟路由器间传递路由，再加上BGP 强大的路由过滤功能，可实现不同VPN间路由的隔离和IP地址的可重叠。
MPLS标签交换协议可以完成在不同路由器间传递数据时通过交换标签来完成，而并不用靠三层交换进行数据包的转2、发，从而实现VPN用户的数据报文在PE间传递时可隐藏自己的私网IP地址，私网报文和公网报文的隔离。
通过上面所说的特性我们可以通过两方面去考虑问题：1、路由问题，两台设备上的虚拟路由器间的路由是否已经建立。
2、链路问题，两台设备间的MPLS连接是否建立。
故障处理：1、分别在两台PE设备上用Displayiproute-vpnxxx检查两台pe上的虚拟路由器上的学到的路由：ne40dispiprovpnvpn-avpn-aRouteInformationRoutingTable:vpn-a Route-Distinguisher:3.3.3.3:10Destination/MaskProtocolPreCo stNexthop3、Interface172.16.3.0/24DIRECT00172.16.3.1LoopBackIO172.16.3. 1/32DIRECT00127.0.0.1InLoopBackO172.16.3.255/32DIRECT00127.0.0.1InLoopBackOVPNRoutingTable:fromremote〉Route-Distinguisher:1.1.1.1:10172.16.1.0/30BGP25601.1.1.1In LoopBackOVPNRoutingTable:fromremote〉Route-Distinguisher:2.2.2.2:10172.16.2.0/24BGP25602.2.2.2 4、InLoopBackO发觉虚拟路由器上的路由学习的都很正确。
解析MPLS技术：融合路由器和ATM交换机在IPOA技术的发展过程中，陆续出现了CIPOA（经典IPOA，即ATM上的传统lP）、LANE（局域网仿真）、MPOA（ATM上的多协议传输）、IP交换、CSR（信元交换路由器技术）、ARIS（集成IP交换技术）、TapSwitching（标签交换技术）、MPLS等技术。
这些IPOA技术可以分为两类，即重叠模型和集成模型。
集成模式既采用MPLS技术作为解决方案。
MPLS是一种新的网络标准，此项技术已得到了广泛的认可。
提出这种技术的出发点是把路由器和ATM交换机融为一体，从而提高IP 包的传送速度，简化网络，并作为L3Switching(三层交换)技术的国际标准。
MPLS网络由标记边缘路由器（LER）和标记交换路由器（LSR）组成（如图1所示）。
在LSR内，MPLS控制模块以IP功能为中心，转发模块基于标记交换算法，并通过标记分发协议（LDP）在节点间完成标记信息以及相关信令的发送。
LDP信令以及标记绑定信息只在MPLS相邻节点间传递。
LSR之间或LSR与LER之间依然需要运行标准的路由协议，并由此来获得拓扑信息。
通过这些信息LSR可以明确选取报文的下一跳并可最终建立特定的标记交换路径（LSP）。
MPLS使用控制驱动模型，即基于拓扑驱动方式对用于建立LSP的标记绑定信息的分配及转发进行初始化。
LSP属于单向传输路径，因而全双工业务需要两条LSP，每条LSP负责一个方向上的业务。
MPLS网络图一个数据在具有MPLS功能的网络中传递可由以下四步完成。
第一步：网络可自动生成路由表，因为路由器或ATM交换机可参与内部网关协议如OSPF/ISIS信息交换。
LDP使用路由表中的信息去建立相邻设备的标记值，这个标准创建了LSP，预先设置了与最终目的地之间的对应关系，不象ATM永久虚电路，需要人工设置VPI/VCI，MPLS的标记是自动分配的。
第二步：一个数据包进入边缘LER时，它会被处理，决定需要哪种第三层的业务，如QoS和带宽管理。
在传统ATM交换机上实现MPLS及其关键技术
虞红芳;胡钢;李乐民
【期刊名称】《电子科技大学学报》
【年(卷),期】2000(029)004
【摘要】介绍了多协议标记交换(MPLS)的基本原理和工作流程;详细分析了在ATM(异步传输模式)交换机上实现MPLS的方法,在此基础上提出了一个初步的框架和涉及的关键机制;深入探讨了利用ATM成熟的服务质量和流量管理来实现IP 服务质量和流量管理的技术.分析表明MPLS是一种较好的IP Over ATM的解决方案,它结合了ATM和IP技术的优点.
【总页数】6页(P434-439)
【作者】虞红芳;胡钢;李乐民
【作者单位】电子科技大学宽带光纤传输与通信系统技术国家重点实验室,成都,610054;电子科技大学宽带光纤传输与通信系统技术国家重点实验室,成
都,610054;电子科技大学宽带光纤传输与通信系统技术国家重点实验室,成
都,610054
【正文语种】中文
【中图分类】TN91
【相关文献】
1.MPLS VPN与传统VPN对于VPN可升级性支持上的比较 [J], 姚晓勇
2.在基于MPLS的ATM交换机上RIO算法实现的研究 [J], 景志钢;李乐民;孙海荣
3.MPLS/ATM交换机的设计与实现 [J], 刘玉贞
4.电信级MPLS VPN的关键技术与实现 [J], 孙晖
5.基于ATM实现MPLS的关键技术探讨 [J], 邵旭;丁炜
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基于ATM的MPLS网络设计
崔丽珍
【期刊名称】《无线电通信技术》
【年(卷),期】2001(027)004
【摘要】在当前IP核心网的建设中,普遍认为采用MPLS(多协议标签交换)是最有
前途的方案之一.本文介绍了基于ATM进行的MPLS网络设计,包括设计PoP结构、度量网络的主干链路、设计IP Routing、度量MPLS标签的VC空间等.
【总页数】3页(P4-6)
【作者】崔丽珍
【作者单位】信息产业部电子第54研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN91
【相关文献】
1.基于MPLS的电力通信网络设计与实现 [J], 颜萍
2.基于MPLS技术企业VPN网络设计 [J], 吕明
3.基于MPLS VPN和MSDP的跨域组播网络设计 [J], 陶骏;匡磊;徐旺;颜云生;万
家山
4.MPLS宽带网络技术讲座——第5讲基于ATM和帧中继实现MPLS [J], 张宏志;徐鹏;等
5.基于MPLS技术企业VPN网络设计 [J], 吕明
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基于ATM的MPLS仿真模型的总体设计在网络性能仿真研究方面，OPNET公司作为世界最为成熟的网络仿真工具公司，为网络运营商和技术研究人员提供了先进的仿真工具软件和大量的各种仿真模型库。
但在MPLS 仿真模型方面，由于各种原因目前的标准模型库（OPNET 8.1A PL3）里面没有基于ATM的MPLS（ATM-MPLS）仿真模型。
但是，OPNET的仿真工具OPNET MODELER为我们提供了开发自己模型的工具和方法。
由于OPNET的设备模型都是非常复杂的，要实现ATM-MPLS模型涉及各方面的知识和问题。
在工作中，我们进行了ATM-MPLS及其仿真模型设计研究，并利用OPNET工具和基于IP的MPLS （IP-MPLS）模型进行了ATM-MPLS 模型的实现探索。
设计完成的ATM-MPLS模型能够完成基本的ATM-MPLS功能和MPLS 的VPN功能以及Diff_Serv功能等多种功能研究。
下面的部分将讨论有关ATM-MPLS模型整体设计的问题,不涉及具体细节。
二、设计基础1. ATM-MPLS交换机结构ATM-MPLS 交换机用OSPF、LDP等控制协议来取代ATM的PNNI、Q.2931等控制协议，同时采用ATM交换机的硬件来完成交换处理工作。
ATM交换机硬件直接使用MPLS LDP 分配的标签进行交换处理,使用OSPF完成路由选择和寻址处理。
ATM-MPLS的LER结构如图1。
A TM-MPLS LSR结构相对LER来说没有FEC划分模块。
ATM-MPLS交换机中有多种实现方式，我们在研究ATM-MPLS交换模型的时候将实现下列情况的MPLS交换机的模型：(1)使用于采用直接连接方式连接网络。
不混合ATM;(2)非MPLS包，通过默认VPI/VCI=0/32信元传送;(3)选用LDP为控制信令;(4)选用OSPF和BGP为路由协议;(5)交换机不支持VC标签合并;(6)MPLS包和非MPLS包都使用RFC2684中AAL5的NULL封装。
LDP信令模式运行模式情况如下：(1)下游按需请求有序控制的标签分发方式;(2)保守标签保持方式;(3)支持ATM-MPLS中TTL处理机制;(4)支持ATM-MPLS中分布路径向量环路检测机制。
2. IP-MPLS模型OPNET中具有基于IP的MPLS标准模型（IP-MPLS模型）。
它也是基于标签来完成交换的，而且在交换中只是标签有效，其它IP包的字段无效，这和ATM-MPLS交换是一致的。
因此，在设计ATM-MPLS仿真模型中可以参考借用IP-MPLS仿真模型。
IP-MPLS模型中有许多模块和模块下面的进程模型可以直接利用或者改进后用于ATM-MPLS模型当中。
原来的IP-MPLS模型实际是一个非常复杂的设备模型，可以支持多种功能。
在实现上面描述的ATM-MPLS模型时，只是需要其中的一部分模块和进程模型。
图2是要使用部分的IP-MPLS模型的整体模型内部拓扑。
下面是设计中涉及到修改的模块功能介绍：(1)IP模块：完成IP转发处理、ICMP处理等处理以及IP-MPLS中的MPLS标签交换处理的整个过程。
这个模块是IP-MPLS模型的核心部分。
它统一协调整个模型的运行，整个模型的全局数据也在这个模块模型中定义维护：接口表，路由转发表，标签空间，LSP的NHLFE表等。
这些全局的数据结构定义为Ip_Rte_Module_Data类型的数据结构指针变量。
通过在模块根进程(ip_dispatch)中实现为QP_level memory。
本模块里面的所有进程可以直接访问，其他模块下面的进程通过OPNET的process registry技术来完成访问。
(2)LDP模块：完成基于IP的MPLS的控制信令功能。
分配的标签结果和建立的LSP将被IP模块访问使用。
ATM-MPLS和IP-MPLS的最大不同点在于: 传送包格式不同；信令(LDP等)包传送处理方式不同；出入栈时的MPLS处理不同；LDP工作方式不同；TTL处理方式不同。
其中前面三者是关键，是关乎整体的，下面的模型设计描述中，将着重描述前面三者。
三、ATM-MPLS模型设计1总体设计思想在IP-MPLS模型基础上来实现ATM-MPLS模型时，可以充分利用OPNET的IP-MPLS 模型中的MPLS处理功能和LDP标签分发功能。
但同时由于ATM-MPLS和IP-MPLS在交换机硬件结构和协议工作模式以及MPLS实现上有所不同，在设计中需要总体上重新设计,使得满足前面叙述的ATM-MPLS交换机的情况。
为了实现ATM-MPLS交换机模型，整体设计如下：（1）使用IP-MPLS模型中ip包的模型（ip_dgram_v4）来模拟各种ATM信元，这样可以利用IP-MPLS中IP模块中的交换功能和MPLS处理功能。
ATM-MPLS模型中IP数据包也使用ip_dgram_v4模型来模拟。
到底仿真的是那一种包(IP)或者信元(ATM)，使用ip_dgram_v4模型的中识别字段来标识。
这就需要对包格式进行扩展并且动态修改包长度来使得实际长度符合信元或者IP包应该有的实际长度。
LSR完成ATM信元标签交换时仍使用中MPLS Shim Header字段中的VPI/VCI值进行交换。
各个字段含义在两种情况下各不相同。
（2）在ATM-MPLS中需要完成对到达的IP包或者MPLS包进行分段封装的功能，这就需要增加一个完成AAL5的分段封装以及组装功能的接口模块。
考虑到充分利用IP-MPLS 模型，特别是在IP模块中要集成IP处理和对ATM信元的MPLS处理和拓扑结构，在LER 模型中还要对IP包进行MPLS处理，因此封装模块将被放在IP模块和收发模块之间。
模块中可能传递上述描述的两种包模型，模块根据不同的包类型（由识别字段指出）进行不同的处理。
（3）在ATM-MPLS交换机中，对于LDP、路由信令包(LDP等)的传输和IP-MPLS很不相同，这里需要通过默认VPI/VCI（0/32）标签的ATM信元来传输，到下一个站需要进行重组。
ATM-MPLS模型设计中，对于默认VPI/VCI的信元使用专门的包类型完成（由识别字段指出），它们和使用LDP分配VPI/VCI值的信元就是通过不同的包类型来区别的。
（4）IP模块原来只是完成IP包的转发处理和对IP的MPLS处理。
现在，它要完成IP 处理，对IP包的MPLS处理，对ATM信元的交换处理。
其中MPLS处理在边缘LER处针对IP包工作，同时要完成针对ATM信元的出栈重组等处理；在中间LSR将针对ATM信元进行交换处理。
这就需要修改IP模块内部IP处理进程和MPLS处理进程，使得它们符合ATM-MPLS的情况。
（5）由于两种MPLS中LDP的工作方式不同，因此需要修改LDP模块里面的进程模型，使得LDP的工作模式适合ATM-MPLS工作模式。
但由于它的修改只是涉及LDP模块内部进程，而且不改的话不影响验证模型其它部分的设计。
（6）由于ATM-MPLS模型中LER和LSR要完成不同的工作，因此，在两种情况下，各个模块（特别是IP模块以及ATM-MPLS模块）执行的操作不同。
但是它们都通过模块下面的相同进程完成，具体通过节点属性来控制不同代码段执行完成不同功能。
这使用两种属性：ATM-MPLS-LSR和ATM-MPLS-LER。
2 模型结构设计基于上面的设计思想，ATM-MPLS LSR设计拓扑框图如图3所示。
LER模型在节点层次上基本和LSR相同，不同点在于同时提供IP接口。
IP接口通过将IP模块和收发模块直接相连。
IP 模块下面的进程模型能够根据到达的不同包进行区别对待，对它们进行不同的处理。
在模型设计中，对实现ATM-MPLS模型中的关键模块（以及下面进程模型概况）设计情况如下：（1）IP模块：基于IP-MPLS模型中的IP模块模型和进程模型开发，名称仍然为IP。
它仍然维护着整个节点的运行，所有的节点接口数据，共享数据。
在ATM-MPLS模型中，该模块和下面的进程模型改为同时实现IP层处理和对ATM信元的MPLS交换处理以及对IP包的MPLS处理功能。
在新的模块模型设计中，关键要完成IP和MPLS处理的模块内部分离问题。
1）在完成IP层处理功能时，LER和LSR分别完成如下功能：在LER节点中，完成IP层的整个转发处理功能，包括完成IP数据包接纳、转发、排队和丢弃等处理功能。
IP模块读取IP数据包头中的目的地址信息和其它相关字段信息，通过查找路由表将数据包转发至相应接口模块，或者将从接口模块接收到的数据包转发至上层IP封装模块。
在LSR节点中，完成IP层的部分功能，主要是IP的数据包（主要是LDP等信令包）转发功能。
完成信令包等到ATM接口的适配、转发功能，使得它们可以通过默认VPI/VCI 信元进行传送。
2）在完成MPLS处理功能时，LER和LSR分别完成如下功能：在LER节点中，这个模块完成MPLS层次的基本处理，比如FEC的划分，FEC到LSP 的解析,以及NHFLE的创建和维护。
通信中完成流量合约的检查，TTL的处理，以及用于ATM-MPLS的标签入栈（这里预分配标签，然后通知ATM-MPLS模块中插入到ATM信元）处理，出栈处理，以及出栈时的重组处理。
通信中的处理和IP-MPLS模型不同，需要对mpls-mgr进程修改。
在LSR节点中，这个模块中要完成MPLS层次的基本处理，比如FEC的划分，根据LDP模块情况完成FEC到LSP的解析,以及NHFLE的创建和维护。
通信中完成ATM-MPLS 信元的VPI/VCI交换功能。
3）修改后模块模型，主要通过3种进程来实现：ip_dispatch 进程：模块根进程，完成数据结构出初始化和整体维护以及子进程的创建。
这里只需要修改一点使得能够同步ATM-MPLS模型中的进程的初始化和执行过程。
ip_rte_central_cpu: 完成IP的处理和转发功能。
同时由于原来IP-MPLS中MPLS处理的包也需要经它转交到mpls_mgr进程，这里需要修改，使得适应对IP和MPLS两种处理分离的情况。
这是一个关键点。
mpls_mgr:完成MPLS处理功能。
在LER节点中，相对IP-MPLS模型增加对TTL的特殊处理，出入栈的处理方式改变，出栈的重组。
这里是修改重点。
（2）LDP模块：基于IP-MPLS模型中的LDP模块的进程模型实现。
完成LDP标签分发协议规定功能的仿真模拟。
通过会话消息数据包在交换节点模型之间协商MPLS标签交换空间，为节点模型中的FEC转发等价类分发转发标签，完成建立MPLS标签交换路径LSP 的功能,通知IP模块中mpls_mgr进程使用。
修改后LDP的工作模式将和前面描述的模式相同，在这里不在详细叙述。
