移动MPLS及其关键技术

移动数据业务是最具市场前景的电信业务之一,它既能满足各种移动终端用户随时随地访问互联网的需求,又能满足他们之间进行数据和多媒体通信的需求 。移动IP是实现移动数据业务的要害技术之一,它支持具有固定IP地址的移动终端在互联网中自由移动,并保持移动过程中通信不间断 。多协议标签交换(MPLS)是将三层的IP路由技术和二层的交换技术结合在一起的一种快速包交换技术,它在网络边缘对数据进行分类,并为每类数据添加标签,在网络中仅对标签进行交换,从而实现了数据包的快速交换 。MPLS克服了传统IP网仅提供尽力而为(best effort?服务的缺点,可以保证用户的QoS要求,并通过应用流量工程提高了网络资源的利用率 。为提供高质量的有QoS保证的移动数据业务,移动MPLS技术应运而生 。它将移动IP和MPLS结合起来,在MPLS网中支持IP移动性,不仅能够满足用户的移动性要求,而且能在用户服务质量和充分利用网络资源等方面提供很好的保证,具有巨大的市场潜力和商业前景 。
一、移动MPLS原理
基本的MPLS并不支持移动性治理,移动IP和MPLS结合形成的移动MPLS使MPLS网具备了支持IP移动性的能力 。目前有两种移动MPLS技术:基本移动MPLS和分级移动MPLS(即H-MPLS) 。基本移动MPLS只考虑了IP用户在一个较大范围内移动相对较慢的情况,当无线接入网中因使用微蜂窝而造成IP用户在子网间频繁切换时,切换时延较大,轻易引起通信中断 。分级移动MPLS克服了基本移动MPLS的缺点,具备微蜂窝移动性治理的能力 。
1.基本移动MPLS
在基本移动MPLS机制中,当一个移动主机(MH)进入一个非家乡子网时,会发送一条注册消息给该子网的外地代理(FA),FA把这条注册消息通过正常的IP路由转发给MH的家乡代理(HA),HA收到注册消息的同时得到了MH的转交地址(COA) 。COA可以是FA的IP地址,也可以是FA动态分配给MH的一个临时IP地址 。然后HA向FA发送标签分发协议(LDP)的标签请求消息,FA则向HA回送LDP的标签映射消息,当标签映射消息到达HA后,HA和FA间的标签交换路径(PLS)就建立了 。接着,HA通过查找标签表,找到以MH的家乡地址为转发等价类(FEC)的行,并把该行的出端口和出标签改为HA和FA间LSP所使用的端口和标签值 。最后,HA通过其与FA之间已经建立的LSP发送注册应答消息给FA 。FA收到注册应答消息后,在其标签表中增加一行,并把收到的标签值和端口值填到该行的入标签域和入端口域 。
之后,若有通信节点(CN)向MH发送数据包,数据包会被路由到MH的家乡网,并被HA截获,正如移动IP协议中所描述的一样 。作为LSP入口的标签边缘路由器(LER),HA会以收到的数据包中所包含的IP地址为索引,在标签表中查找该数据包的出标签和出端口 。根据查找到的出标签和出端口,该数据包被加上相应的标签,并沿着HA和FA之间的LSP以标签交换的方式传送 。FA收到数据包后将查找它的标签表(因为FA是该LSP的出口,所以标签表中相应的出标签和出端口为空) 。作为LSP出口LER的FA去掉数据包的标签,并把该数据包通过IP层送往MH 。
至此,MH就收到了通信节点发送给它的数据包 。在基本移动MPLS中,每当MH移动到一个新的MPLS子网时,都要通过新子网的FA向其HA发送注册消息,并在新的FA和HA之间建立一条新的LSP 。建立新LSP并将数据传送切换至新LSP所需的时间称为切换时延 。假如LSP切换时延较大,通信节点和MH之间的数据通信就会中断,造成数据丢失 。为减少切换时延,并保证切换过程中的通信,引入了分级移动MPLS 。

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