一種動態mpls衛星網絡中的標籤交換方法

2023-05-10 13:30:31 1

一種動態mpls衛星網絡中的標籤交換方法
【專利摘要】本發明公開了一種動態MPLS衛星網絡中的標籤交換方法，包括步驟1：標籤分發協議過程中的對等體發現，其具體實現是通過Hello消息鄰居的實時更新進行對等體發現；步驟2：建立與維護標籤分發協議的會話；步驟3：建立與維護標籤交換路徑。利用本發明提供的衛星MPLS網絡中的標籤交換方法，能夠有效地解決MPLS標籤交換路徑上因為衛星通信網絡的鏈路環境、網絡拓撲結構變化所導致的衛星鏈路斷開從而使數據無法轉發的問題，能夠很好的適用於衛星網環境。本發明的實現簡單，效果良好，具有廣泛的應用前景。
【專利說明】-種動態MPLS衛星網絡中的標籤交換方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於衛星多協議標籤交換（MPLS)【技術領域】，特別涉及一種衛星上動態 MPLS網絡中的標籤交換方法。
[0002]

【背景技術】
[0003] 隨著衛星通信技術的發展，衛星已由原來的透明轉發發展到具有星上交換處理的 能力。目前星載交換體制主要有星載ATM交換和星載IP交換等。星載ATM交換方式協議開 銷較大、可擴展能力不強、信令複雜，且不能與地面IP網絡實現無縫連接。星載IP交換基 於逐跳的轉發策略，每一跳都要進行IP的最長前綴匹配查表，導致星上轉發速率慢，且單 純的IP交換QoS保證能力薄弱，與異步傳輸ATM不同的是：MPLS技術不能單獨構成網絡體 繫結構，必須依託IP協議才能使用。參考地面網絡交換技術的發展，多協議標籤交換技術 是為使TCP/IP協議體系結構中的鏈路層與的網絡層相結合而提出的，使針對網絡層的全 部複雜的操作都可以映射為對標籤的操作，有效避免IP協議與網絡節點的交互問題。近年 國內展開了將MPLS交換技術應用在衛星通信網絡中的研究，以滿足衛星通信發展的需求。
[0004] 相比與地面通信環境，衛星通信環境具有鮮明特點： (1) 具有特殊的拓撲時變性。由於衛星節點運動的規律性，因此網絡拓撲的變化具有周 期性和可預測性，這種特點可用來優化衛星MPLS網絡中LSP的路由計算或標籤的初始化 和維護策略； (2) 具有很大的傳輸時延特性。由於衛星節點分布於很大的空間中，節點間的傳輸時延 比地面網絡節點間的傳輸時延大得多，成為網絡通信時延的主要部分。這種長時延特性對 於衛星MPLS網絡業務QoS保證、MPLS對等體的發現與維護、LDP信息交換以及基於約束的 LSP路徑的建立等方面都帶來了新的問題； (3) 星上計算資源有限性。由於受供能、體積等因素的限制，衛星節點的計算能力往往 遠遠低於地面節點，這種特性對於衛星MPLS各種算法的複雜度、協議複雜度以及LER、LSR 的分布策略等都提出了新的要求。
[0005] 由於上述衛星通信環境，衛星通信網絡的應用面臨的挑戰有： (1) 可變、長時延鏈路。不同種類的應用業務對時延的敏感程度不同，根據業務傳輸特 點選擇全局較優的傳輸路徑是衛星通信網絡研究的熱點之一； (2) 網絡拓撲頻繁變化。由於衛星節點的高速運動導致網絡拓撲變化，應用數據流量的 傳輸路徑需要隨著網絡拓撲變化而變化； (3) 衛星通信網絡資源受限。星際鏈路與星地鏈路容量有限，帶寬較低，如何解決衛星 通信網絡資源稀缺與衛星應用業務需求增加的矛盾是今後衛星通信研究的一個方向； (4) 異構網絡互連。異構網絡互連問題一直是衛星通信的一大難題，多協議標籤交換 (MPLS)技術能適應不同的數據鏈路層，為異構網絡之間互連提供可能。
[0006] 正是由於衛星網與地面網的這些差異導致地面上很多的協議直接應用於衛星上 會出現各種不可預見的問題，包括如MPLS。在運用MPLS技術的網絡中，需要將相同屬性的 業務流聚合，採用統一的轉發等價類FEC (Forwarding Equivalence Class)標識，並為聚 合業務流建立可行路徑。應用業務進入MPLS網絡域邊緣時，邊緣路由器根據業務數據報文 的IP首部信息將數據報文歸類於FEC，同時為FEC搜索標籤轉發路徑LSP (Label Switch Path)。當業務數據流進入MPLS網絡域中間轉發路由器後，中間轉發路由器根據標籤對數 據報文進行轉發，而無需複雜的IP路由轉發，提高了轉發效率。隨著衛星網絡技術的發展， 如何在衛星網絡中實現MPLS技術將成為衛星通信網絡的一個新的研究方向。
[0007] 目前，MPLS技術在衛星通信網絡中的研究取得了一定的進步： (1) 衛星MPLS組網方案，即MPLS域的劃分，目前一般採用地面站或者應用型低軌道衛 星作為MPLS網絡的邊緣路由器，同步軌道衛星作為中間路由器； (2) 借鑑地面Internet網絡，在TCP/IP協議體系下對基於MPLS的衛星通信網絡進行 相關應用研究； (3) MPLS/IP框架下衛星應用業務QoS的路由，例如Karapantazis等人提出了在低軌 道衛星LE0星座中的QoS的路由方案，翟立君等人提出的衛星MPLS網絡關鍵技術研究和袁 天提出的基於遺傳算法的衛星MPLS網絡路由協議研究等等； (4) 基於MPLS模式下衛星通信網絡的流量工程的架構； (5) 衛星MPLS網絡中的標籤檢驗方法。
[0008] 當前對MPLS衛星網絡的研究主要集中在相對靜止的GE0骨幹網絡，沒有針對衛星 通信網絡的鏈路環境、網絡拓撲結構變化特點，考慮動態衛星網絡中的標籤分發方法。
[0009] MPLS是一種將第3層IP和第2層交換結合的交換技術，其核心就是對分組進行分 類，依據不同的類別為分組打上不同的標籤，建立交換路徑，隨後僅根據標籤在預先建立好 的交換路徑上傳輸分組。實現MPLS並提供各種高級擴展功能的關鍵問題就在於如何對分 組分類、如何建立和維護標籤交換路徑，這些都由標籤分發協議解決。在運用MPLS技術的 網絡中，需要將相同屬性的業務流聚合，採用統一的轉發等價類FEC標識，並為聚合業務流 建立可行路徑。應用業務進入MPLS網絡域邊緣時，邊緣路由器根據業務數據報文的IP首 部信息將數據報文歸類於FEC，同時為FEC搜索標籤轉發路徑LSP。當業務數據流進入MPLS 網絡域中間轉發路由器後，中間轉發路由器根據標籤對數據報文進行轉發，而無需複雜的 IP路由轉發，提高了轉發效率。隨著衛星網絡技術的發展，如何在衛星網絡中實現MPLS技 術將成為衛星通信網絡的一個新的研究方向。
[0010] 為了在MPLS網絡域中使用標籤交換處理轉發數據報文，轉發路徑上的邊緣標籤 交換路由器節點必須建立下一跳轉發路由表項（NHLFE)，其中包含轉發數據報文所需的標 籤信息、接口信息與IP位址信息，這個過程成為標籤分發。
[0011] 在MPLS標準文檔中並沒規定在邊緣標籤交換路由器節點之間標籤分發的信號 協議，在MPLS網絡中有多種協議實現標籤的分發，如：邊界網關協議（BGP)、標記分發協議 (LDP, Label Distribution Protocol)與資源預留協議（RSVP)等等。邊界網關協議與標記 分發協議採用了 TCP協議傳輸分發標記信息的數據報文，能夠保證標籤分發的可靠性。
[0012] 標籤分發協議LDP是MPLS體系中的一種主要協議。在MPLS網絡中，兩個邊緣標 籤交換路由器節點必須用在它們之間或通過它們轉發流量的標籤上達成一致。標籤分發協 議定義了一組程序和消息，通過它們一個邊緣標籤交換路由器節點可以通知另一個邊緣標 籤交換路由器節點其已經形成的標籤捆綁。通過網絡層路由信息與數據鏈路層交換路徑之 間的直接映射，邊緣標籤交換路由器節點可以使用標籤分發協議通過網絡來建立標籤交換 路徑。標籤分發協議啟動的時候首先發現標籤分發協議對等實體，接著觸發標籤分發協議 會話的初始化，之後在2個對等實體之間建立標籤分發協議會話並使用各種機制對其進行 維護，根據在MPLS域中各邊緣標籤交換路由器節點上的路由表和有關標籤分發協議的配 置，觸發標記分發過程，形成標籤交換路徑，並對這些路徑進行管理和維護。通過使用標籤 分發協議，邊緣標籤交換路由器節點就可以把不同的特定的分組映射到相應的標籤交換路 徑上，把網絡層的路由信息直接映射到數據鏈路層的交換路徑上，從而實現了二、三層的緊 密結合。
[0013] 傳統的標籤分發協議是MPLS的核心控制協議，並未考慮衛星網絡拓撲變化的特 點。由於衛星網與地面網的差異，有必要結合衛星網的特點，對標籤分發協議進行適應性改 進，提出新的標籤分發方法。
[0014]


【發明內容】

[0015] 本發明的目的是提供一種衛星MPLS網絡中的標籤分發方法。本發明通過借鑑地 面MPLS的標籤分發方法，對其進行適應性改進，從而實現衛星MPLS網絡的標籤分發。
[0016] 本發明所採用的技術方案是：一種動態MPLS衛星網絡中的標籤交換方法，其特徵 在於，包括以下步驟： 步驟1 :標籤分發協議過程中的對等體發現，其具體實現是通過實時更新標籤分發協 議的對等體之間的Hello消息進行對等體發現； 步驟2 :建立與維護標籤分發協議的會話； 步驟3 :建立與維護標籤交換路徑，其具體實現包括以下子步驟： 步驟3. 1 :建立實時的網絡拓撲，搜索正確標籤交換路徑，其具體實現是數據鏈路層根 據最強導頻信號選擇底層的鏈路連結關係，據此連結關係構建網絡拓撲結構； 步驟3. 2 :在MPLS網絡中建立標籤交換路徑； 步驟3. 3 :標籤交換路徑的重路由。
[0017] 作為優選，步驟1中所述的Hello消息鄰居的實時更新，其具體實現過程是當標籤 交換路徑的重路由引發標籤重新分發時，首先檢索鄰居節點信息中的Hello消息是否包含 下一跳的鄰居信息，若包含，則直接向鄰居請求標籤；若不包含，則啟動MPLS鄰居發現進程 從而發現鄰居，更新hello鄰居信息，更新成功後向鄰居請求標籤。
[0018] 作為優選，步驟2中所述的建立與維護標籤分發協議的會話，其具體實現包括以 下子步驟： 步驟2. 1 :首先在標籤分發協議的對等體之間建立TCP連接； 步驟2. 2 :然後協商標籤分發協議的對等體之間的會話參數。
[0019] 作為優選，步驟3. 1中所述的建立實時的網絡拓撲，搜索正確標籤交換路徑，其具 體實現包括以下子步驟： 步驟3. 1. 1 :首先確定在一個周期內的所有連結的鏈路，根據當前連結確定所需要的 標籤受換路徑； 步驟3. 1. 2 :然後根據鏈路層拓撲信息，在不同時間段內修改標籤轉發路徑的權重，即 改變標籤交換路徑的使用權限，使其在不同的網絡拓撲結構中使用不同的標籤交換路徑。
[0020] 作為優選，步驟3. 1中所述的建立實時的網絡拓撲，在原有地面標籤分發協議進 程模型中添加了拓撲更新中斷，此中斷類型為遠程中斷，拓撲更新中斷響應函數的作用是： 當MPLS的標籤分發協議的進程收到鏈路層進程發送的連結關係時，更新當前的網絡拓撲； 更新當前網絡拓撲的具體實現包括以下子步驟： 步驟A :建立並初始化鄰接表； 步驟B :響應拓撲更新中斷，進入中斷響應函數； 步驟C :判斷鏈路信息中的兩個端點是否存在於鄰接表的頂點表中； 若否，則將此端點添加到鄰接表的頂點表中； 若是，則順序執行下述的步驟D ; 步驟D:判斷鏈路信息中的鏈路狀態是否有效，更新鄰接表中的邊表信息。
[0021] 作為優選，步驟3. 1中所述的更新鄰接表中的邊表信息，其具體實現過程是： 若鏈路信息中的鏈路狀態有效，則判斷邊表中是否存在此端點信息；若是，則不用在邊 表中插入此端點；若否，則將此端點插入邊表中； 若鏈路信息中的鏈路狀態無效，則判斷邊表中是否存在此端點信息；若是，則此端節點 從邊表中刪除；若否，邊表中不存在此端點，不進行刪除操作。
[0022] 作為優選，步驟3. 3中所述的標籤交換路徑的重路由，其具體實現包括以下子步 驟： 步驟3. 3. 1 :構建衛星MPLS網絡在不同時間段內所需要的標籤交換路徑； 步驟3. 3. 2 :初始化所有的標籤交換路徑的權重； 步驟3. 3. 3 :遍歷全局變量，判斷是否有標籤分發路徑狀態變化； 步驟3. 3. 4 :修改狀態變化的標籤分發路徑的權重。
[0023] 利用本發明提供的衛星MPLS網絡中的標籤交換方法，能夠有效地解決MPLS標籤 交換路徑上因為衛星通信網絡的鏈路環境、網絡拓撲結構變化所導致的衛星鏈路斷開從而 使數據無法轉發的問題，能夠很好的適用於衛星網環境。本發明的實現簡單，效果良好，具 有廣泛的應用前景。
[0024]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 附圖1 :本發明實施例的Hello消息的信息更新處理流程； 附圖2 :本發明實施例的更新當前網絡拓撲的流程圖； 附圖3 :本發明實施例的標籤交換路徑重路由的處理流程； 附圖4 :本發明實施例的動態MPLS衛星網絡仿真場景不意圖； 附圖5 :本發明實施例的標籤路逕入流量速率統計圖； 附圖6 :本發明實施例的標籤路徑出流量速率統計圖。
[0026]

【具體實施方式】
[0027] 為了便於本領域普通技術人員理解和實施本發明，下面結合附圖及實施例對本發 明作進一步的詳細描述，應當理解，此處所描述的實施示例僅用於說明和解釋本發明，並不 用於限定本發明。
[0028] 本發明所採用的技術方案是：一種動態MPLS衛星網絡中的標籤交換方法，包括以 下步驟： 步驟1 :標籤分發協議過程中的對等體發現，其具體實現是通過Hello消息鄰居的實時 更新進行對等體發現； 標籤分發過程中對等體是指相互之間使用標籤分發協議來交換標籤/FEC映射關係的 兩個邊緣標籤交換路由器節點。兩個標籤分發對等體可以同時通過一個標籤分發協議會話 獲得對方的標籤映射消息，即標籤分發是雙向的。
[0029] 希望建立會話的邊緣標籤交換路由器節點會向相鄰邊緣標籤交換路由器節點周 期性地發送Hello消息，通告自己的存在。通過Hello消息，邊緣標籤交換路由器節點可以 自動發現它周圍的邊緣標籤交換路由器節點鄰居，並與其建立Hello鄰接關係。地面MPLS 網絡拓撲結構相對固定，建立的hello鄰居節點相對比較固定，而對於衛星MPLS網絡中的 低軌道衛星節點不斷運動，導致網絡拓撲處於不斷變化，使標籤分發協議的對等體之間廣 播的Hello消息需要不斷的更新變化，影響了已建立會話的通斷性。因此，需要對維護、更 新標籤分發協議的對等體之間的Hello消息信息，對更新的Hello消息重新建立會話。
[0030] 通過Hello消息鄰居的實時更新進行對等體發現，其重點在於節點何時發起鄰居 發現更新鄰居的Hello消息信息。我們通過需求性自中斷的方式，即拓撲變化引起標籤路 徑重路由時，判斷鄰居節點的Hello消息中是否存在完整的下一跳節點信息，若不存在，則 啟動MPLS發現管理進程，重新發現鄰居、更新Hello消息的信息、重新與鄰居間建立會話。 其優點在於只在需要此鄰居節點時，更新鄰居節點，建立會話，避免因為hello消息導致的 網絡性能下降。本發明中採用需求性自中斷更新鄰居信息的Hello消息。
[0031] 請見圖1，為本發明實施例的Hello消息的信息更新處理流程，當標籤交換路徑的 重路由引發標籤重新分發時，首先檢索鄰居節點信息中的Hello消息是否包含下一跳的鄰 居信息，若包含，則直接向鄰居請求標籤；若不包含，則啟動MPLS鄰居發現進程從而發現鄰 居，更新hello鄰居信息，更新成功後向鄰居請求標籤。
[0032] 步驟2 :建立與維護標籤分發協議的會話；其具體實現包括以下子步驟： 步驟2. 1 :首先在標籤分發協議的對等體之間建立TCP連接； 步驟2. 2 :然後協商標籤分發協議的對等體之間的會話參數。
[0033] 標籤分發協議的對等體發現完成之後，在本地節點上會建立一個鄰居節點列表的 Hello消息，即用於保存標籤分發協議的對等體之間的會話信息。從而本地節點與標籤分發 協議的對等體建立會話。
[0034] 步驟3 :建立與維護標籤交換路徑，其具體實現包括以下子步驟： (1)建立鏈路層拓撲，搜索標籤分發路徑的可行路徑； 在衛星網絡中，數據鏈路層根據最強導頻信號選擇底層的鏈路連結關係，此連結關係 真正的反應了網絡的拓撲結構。本發明在原有地面標籤分發協議進程模型中添加了拓撲更 新中斷，此中斷類型為遠程中斷，拓撲更新中斷響應函數的作用是：當MPLS的標籤分發協 議的進程收到鏈路層進程發送的連結關係時，更新當前的網絡拓撲。更新當前網絡拓撲的 流程如附圖2所示，其步驟如下所示： ① 建立並初始化鄰接表。全局的網絡拓撲信息用圖的方式組織，採用的數據結構為 鄰接表，全局網絡中的節點共享此鄰接表； ② 響應拓撲更新中斷，進入中斷響應函數； ③ 判斷鏈路信息中的兩個端點是否存在於鄰接表的頂點表中；鄰接表的頂點表中包 含當前網絡拓撲中的所有頂點，並且對此頂點只有一次記錄。因此，若鄰接表的頂點表中包 含了當前更新鏈路信息中的某個端點，則如需添加此端點到頂點表中，否則，應該添加此端 點到頂點表中； ④ 根據鏈路信息中的鏈路狀態信息，更新鄰接表中的邊表信息；鏈路信息中標誌了 當前鏈路狀態，為〇時標誌此鏈路處於連通狀態，為1時標誌此鏈路處於斷開狀態。當鏈路 連通，需要修改鄰接表中對應頂點的邊表；當鏈路斷開，需要在鄰接表中對應頂點的邊表中 刪除此端點。
[0035] (2 )在MPLS網絡中建立標籤交換路徑； 在MPLS網絡中建立標籤交換的路徑，當標籤交換路徑中的某個節點或者某條鏈路失 效後，將導致標籤交換路徑失效，之後標籤交換路徑重新建立，若不能建立，則標籤交換路 徑建立失敗，不再建立此條標籤交換路徑。
[0036] ( 3 )標籤交換路徑的重路由； 標籤交換路徑的重路由的處理流程如附圖3所示，在MPLS的標籤分發協議的進程中 導致動態標籤交換路徑重路由的原因是低軌道衛星與同步軌道衛星之間的相對位置發生 變化，與當前使用的同步軌道衛星的鏈路斷開，而連結到另外一顆同步軌道衛星上，致使動 態標籤交換路徑需要重新路由，重新組織標籤分發路徑。標籤交換路徑的重路由的步驟如 下： ① 判斷此連結變化是否影響了網絡中的標籤交換路徑的連結狀態；由於衛星的運動 導致衛星網絡拓撲發生變化後，原始的連結狀態隨之改變，而此連結的變化是否影響了標 籤交換路徑的連結狀態，若不影響，即當前變化的連結不包含在標籤交換路徑中，則無需對 標籤交換路徑進行重路由；若影響了標籤交換路徑的狀態，則需要對此標籤交換路徑進行 重新路由、重新分發標籤、維護標籤交換路徑； ② 判斷當前節點是否為標籤交換路徑的入口邊緣標籤交換路由器節點；建立標籤交 換路徑的發起者是標籤交換路徑的入口邊緣標籤交換路由器節點，因此標籤交換路徑的重 路由，即重新組織標籤交換路徑必須在標籤交換路徑的入口邊緣標籤交換路由器節點上完 成。如果當前節點是標籤交換路徑的中間節點，則必須向上遊逐跳通告此標籤交換路徑的 狀態發生變化，直至此標籤交換路徑的入口邊緣標籤交換路由器節點； ③ 開始重路由；當標籤交換路徑的入口邊緣標籤交換路由器節點感知此標籤交換路 徑的連結狀態發生變化，首先設置此標籤交換路徑的權重為FAILED，然後調用路由切換函 數開始重新組織此標籤交換路徑； ④ 重路由完成，恢復此標籤交換路徑的權重；當完成標籤交換路徑的重路由過程，恢 復此標籤交換路徑的權重，此標籤交換路徑重新可以提供業務流的傳輸服務。
[0037] 下面結合仿真實例，說明本發明的使用方法和實施效果： 標籤分發協議通過發送標籤請求和標籤映射消息，在標籤分發協議對等體之間通告 FEC和標籤的綁定關係，從而建立標籤分發路徑。在衛星MPLS網絡環境中，節點利用地面通 用路由的路由協議建立的路由表信息不完整，而構建標籤分發路徑時依賴路由表信息建立 標籤路由，導致構建標籤路由失敗，標籤無法請求。因此需要建立正確的網絡拓撲信息，進 而能搜索到正確的標籤轉發路由，解決此問題的關鍵在於建立實時的網絡拓撲。在衛星網 絡中，數據鏈路層根據最強導頻信號選擇底層的鏈路連結關係，此連結關係真正的反應了 網絡的拓撲結構。
[0038] 為了讓對低軌道衛星的應用數據業務能在全時段內與地面站有連通鏈路，必須採 用多條標籤交換路徑協同工作，在不同時間段內採用不同的標籤交換路徑，提供全時段的 應用業務傳輸。
[0039] 對此本發明提出如下解決方案： (1) 首先確定在一個周期內的所有連結的鏈路，根據當前連結確定所需要的標籤交換 路徑； (2) 然後根據鏈路層拓撲信息，在不同時間段內修改標籤轉發路徑的權重，即改變標籤 交換路徑的使用權限，使其在不同的網絡拓撲結構中使用不同的標籤交換路徑。
[0040] 動態標籤交換路徑是通過標籤分發協議組織標籤交換路徑，分發標籤，分配交換 接口與所需的下一跳IP位址等等信息，所有有關標籤交換路徑信息的設定在網絡仿真中 動態組織。因此，當標籤交換路徑組織完成後，通過關注動態標籤路徑是否能正常分發標 籤，數據流量是否能通過標籤分發協議組織的標籤交換路徑進行轉發，從而分析衛星MPLS 網絡動態標籤路徑的可行性。
[0041] 請見圖4,為本實施例的動態MPLS衛星網絡仿真場景示意圖，其中應用型低軌道 衛星leo2_orbit2中的sever作為伺服器，國際海事衛星船舶地面站ground3中的client 作為客戶端，兩者之間進行視頻會議業務（Video Conferencing)，地球同步軌道衛星作為 中繼衛星，為此業務提供通信鏈路。因為地球同步軌道衛星之間相對運動，所以它們之間的 鏈路始終存在。
[0042] 動態標籤交換路徑MPLS仿真實驗的步驟如下： ①設計動態標籤受換路徑； 動態標籤交換路徑可以根據實時網絡拓撲結構組織標籤交換路徑，動態標籤路 徑 leo2_orbit2-geo2_ground_subnet3 建立一條從低軌道衛星 leo2_orbit2 到地面站 ground3_subnet 的路徑。
[0043] ②配置業務模型相關參數； 應用視頻會議業務（Video Conferencing)的參數配置：輸入輸出巾貞周期發送時間間隔 為10s秒鐘發送一幀數據；輸入輸出幀的大小為86. 4kbps。
[0044] ③配置MPLS相關參數； 動態標籤交換路徑適應性修改方案配置的業務類型參數，（1)定義了兩個轉發等價類 FEC ; (2)流主幹（Traffic Trunks)是標籤交換路徑屬性的設置，其中Trunk Details是對 流主幹細節的設置，包含以下幾點屬性：Maximum Bit Rate、Average Bit Rate、Peak Burst Size、Maximum Burst Size。
[0045] 完成上述仿真實驗配置後，統計網絡性能參數。為驗證動態標籤交換路徑適應性 修改方案的可行性，本實驗中收集的網絡性能參數有：（1) Flows，表徵經LSP轉發的流量， 流入流量或者流出流量；（2)視頻會議數據流量的發送速率、接收速率與端到端的延時。
[0046] 在使用動態標籤交換路徑傳輸視頻會議流量的場景下，動態標籤交換路逕入流量 與出流量的統計圖。其中藍色統計線條表示通過標籤交換路徑（ground_router - space_ router )的數據流量，在整個仿真過程中只有一條標籤交換路徑。
[0047] 請見附圖5與附圖6,流入LSP流量的速率與流出LSP流量的速率大致相等，但是 在幾個時間點上出現下降後恢復。其原因是：網絡拓撲鏈路發生變化導致使用的標籤交換 路徑失效，需要採取標籤交換路徑重新路由，重新組織標籤交換路徑，而經原標籤交換路徑 中傳輸的數據丟失，導致流出標籤交換路徑流量的速率下降，當標籤交換路徑重新建立後， 流出標籤交換路徑流量的速率隨之恢復。
[0048] 應當理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬於現有技術。
[〇〇49] 應當理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細，並不能因此而認為是對本 發明專利保護範圍的限制，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明權 利要求所保護的範圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發明的保護範圍之內，本發 明的請求保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1. 一種動態MPLS衛星網絡中的標籤交換方法，其特徵在於，包括以下步驟： 步驟1 :標籤分發協議過程中的對等體發現，其具體實現是通過Hello消息鄰居的實時 更新進行對等體發現； 步驟2 :建立與維護標籤分發協議的會話； 步驟3 :建立與維護標籤交換路徑，其具體實現包括以下子步驟： 步驟3. 1 :建立實時的網絡拓撲搜索正確標籤交換路徑，其具體實現是數據鏈路層根 據最強導頻信號選擇底層的鏈路連結關係，據此連結關係構建網絡拓撲結構； 步驟3. 2 :在MPLS網絡中建立標籤交換路徑； 步驟3. 3 :標籤交換路徑的重路由。
2. 根據權利要求1所述的動態MPLS衛星網絡中的標籤交換方法，其特徵在於：步驟 1中所述的Hello消息鄰居的實時更新，其具體實現過程是當標籤交換路徑的重路由引發 標籤重新分發時，首先檢索鄰居節點信息中的Hello消息是否包含下一跳的鄰居信息，若 包含，則直接向鄰居請求標籤；若不包含，則啟動MPLS鄰居發現進程從而發現鄰居，更新 hello鄰居信息，更新成功後向鄰居請求標籤。
3. 根據權利要求1所述的動態MPLS衛星網絡中的標籤交換方法，其特徵在於：步驟2 中所述的建立與維護標籤分發協議的會話，其具體實現包括以下子步驟： 步驟2. 1 :首先在標籤分發協議的對等體之間建立TCP連接； 步驟2. 2 :然後協商標籤分發協議的對等體之間的會話參數。
4. 根據權利要求1所述的動態MPLS衛星網絡中的標籤交換方法，其特徵在於：步驟 3. 1中所述的建立實時的網絡拓撲搜索正確標籤交換路徑，其具體實現包括以下子步驟： 步驟3. 1. 1 :首先確定在一個周期內的所有連結的鏈路，根據當前連結確定所需要的 標籤受換路徑； 步驟3. 1. 2 :然後根據鏈路層拓撲信息，在不同時間段內修改標籤轉發路徑的權重，即 改變標籤交換路徑的使用權限，使其在不同的網絡拓撲結構中使用不同的標籤交換路徑。
5. 根據權利要求4所述的動態MPLS衛星網絡中的標籤交換方法，其特徵在於：步驟 3. 1中所述的建立實時的網絡拓撲，在原有地面標籤分發協議進程模型中添加了拓撲更新 中斷，此中斷類型為遠程中斷，拓撲更新中斷響應函數的作用是：當MPLS的標籤分發協議 的進程收到鏈路層進程發送的連結關係時，更新當前的網絡拓撲；更新當前網絡拓撲的具 體實現包括以下子步驟： 步驟A :建立並初始化鄰接表； 步驟B :響應拓撲更新中斷，進入中斷響應函數； 步驟C :判斷鏈路信息中的兩個端點是否存在於鄰接表的頂點表中； 若否，則將此端點添加到鄰接表的頂點表中； 若是，則順序執行下述的步驟D ; 步驟D:判斷鏈路信息中的鏈路狀態是否有效，更新鄰接表中的邊表信息。
6. 根據權利要求5所述的動態MPLS衛星網絡中的標籤交換方法，其特徵在於：步驟 3. 1中所述的更新鄰接表中的邊表信息，其具體實現過程是： 若鏈路信息中的鏈路狀態有效，則判斷邊表中是否存在此端點信息；若是，則不用在邊 表中插入此端點；若否，則將此端點插入邊表中； 若鏈路信息中的鏈路狀態無效，則判斷邊表中是否存在此端點信息；若是，則此端節點 從邊表中刪除；若否，邊表中不存在此端點，不進行刪除操作。
7.根據權利要求1所述的動態MPLS衛星網絡中的標籤交換方法，其特徵在於：步驟 3. 3中所述的標籤交換路徑的重路由，其具體實現包括以下子步驟： 步驟3. 3. 1 :構建衛星MPLS網絡在不同時間段內所需要的標籤交換路徑； 步驟3. 3. 2 :初始化所有的標籤交換路徑的權重； 步驟3. 3. 3 :遍歷全局變量，判斷是否有標籤分發路徑狀態變化； 步驟3. 3. 4 :修改狀態變化的標籤分發路徑的權重。
【文檔編號】H04L12/723GK104065576SQ201410319739
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月7日 優先權日:2014年7月7日
【發明者】吳靜, 張媛媛, 羅威, 鄧福興, 江昊, 周建國 申請人:武漢大學