汪 偉

(淮北職業(yè)技術學院 計算機科學技術系，安徽 淮北 235000)

在下一代互聯網中，IP/MPLS over WDM被認為是最理想的應用形式，而“網絡融合”是未來網絡發(fā)展的主流思想[1]。優(yōu)化組網傳輸機制是眾多研究學者的研究重點，其中，文獻[2]基于總鏈路時延合理值和總鏈路時延誤差值，介紹了混合組網下SV報文傳輸時延測量方法，通過選取就地化保護專網的專項測試分析，設計了一種SV數據傳輸時延實時測量及補償的方法，應用于智能站“三網共口”就地化保護專網等場合。文獻[3]提出了利用 Lora無線網絡對皮帶運輸過程進行監(jiān)控的技術方案，以 Lora鏈式組網方式確定節(jié)點之間數據訪問關系，以主節(jié)點和子節(jié)點設計為從傳輸方式，能滿足無線網絡中運輸監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸功能要求。

將標簽交換技術、 IP虛擬專網(IPVPN)和傳統(tǒng)路由技術相結合，以滿足多種靈活的業(yè)務需求為目的，構建寬帶內外網。本文結合以上技術優(yōu)勢，設計一個基于MPLSVPN架構與AR技術的三層組網傳輸方法。

1 三層組網框架

構建基于MPLSVPN架構與AR技術的三層組網，框架如圖1所示。

由圖1可以看出，基于MPLSVPN架構與AR技術的三層組網框架由三個平面協(xié)作實現，分為控制平面，數據平面和管理平面。數據傳輸流程如下：

步驟1：接收物理層所傳輸的資源，并對其初始化。例如讀取進程的 ID等信息，讀取外部屬性值，對節(jié)點的屬性進行初始化。

步驟2：如果收到的中斷消息是由 IP保護模塊發(fā)送的一條消息造成的，表明已收到一條信令消息，則讀取消息中的屬性值，根據情況更新服務記錄，并調用子進程進入相應的處理狀態(tài)。

步驟3：當 RC路由控制模塊發(fā)送消息時，讀取消息中的屬性值，然后根據這些屬性值調用子進程判斷中斷的類型，選擇不同的處理狀態(tài)。

步驟4：當 LRM鏈接資源管理模塊收到中斷消息時，根據資源配置判斷是否成功地跳轉到了子進程的響應模塊。

步驟5：當 CC模塊的子進程發(fā)送收到的中斷消息時，根據子進程的響應結果選擇相應的服務記錄，并進行持續(xù)刷新，解釋具體內容。

在整個數據傳輸過程中，主要對數據傳輸隊列模型及動態(tài)刷新機制進行詳細設計。

2 數據傳輸隊列模型構建

在這一部分，主要構建了數據傳輸隊列模型。在構建之前，使用資源預留協(xié)議快速建立端到端路徑，以保證相應的服務質量。然后，基于MPLSVPN技術，建立資源預留協(xié)議，對預約請求和響應進行處理。會話包括目標地址、目標端口號(也稱為流)和傳輸層協(xié)議類型。為了建立一個端到端的進程，兩個端點之間的所有路由器必須保留每個進程的資源。

發(fā)送方在發(fā)送數據之前發(fā)送消息，以與接收器建立傳輸路徑。每個路由器都記錄流標識符并為其保存資源。當接收器接收到消息時，它使用相同的流標識符響應發(fā)送消息。消息沿相同的路徑發(fā)送給發(fā)送者，并在消息通過每個路由器時被確認[4-5]。繼而，數據流將通過該路徑在發(fā)送方和接收方之間傳輸，每條路由將為數據流預留資源，并提供協(xié)商和轉發(fā)服務。

但是，單一的信號控制并不能單獨實現網絡的端到端控制，要實現對網絡的有效控制，需要多個構件的協(xié)同工作。對網絡中的任何一個跳數為N的路徑而言，長度為Q的數據幀，其路由轉發(fā)延遲可以表示為

(1)

其中，di表示每一個節(jié)點i的排隊延遲，xi表示每跳的交換時間延遲，Bi表示端到端控制次序閾值。

在上述端到端路徑建立完成之后，設計滿足多業(yè)務等級的、分組網絡需求的傳送節(jié)點隊列模型[6-10],如圖2所示。

圖2中，通過多序列的傳送節(jié)點隊列管理與調度，調整帶寬。但是，如果只對不同的隊列進行優(yōu)先級排序，則可以確保先處理關鍵服務。然而，當高優(yōu)先級的包速率總是高于接口的包速率時，低優(yōu)先級的包將不會被發(fā)送。為了解決這一問題，采用MPLSVPN結構將隊列的優(yōu)先級與可用帶寬聯系起來。MPLSVPN的工作過程如圖3所示。

在MPLSVPN架構中，每一種事件處理程序都是一種狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，使用子進程可以進一步細化處理細節(jié)。當處理完成時，它返回到狀態(tài)轉換進程，在此過程中，中斷狀態(tài)轉換進程以繼續(xù)或安排新進程執(zhí)行。假設等級隊列可表示為與每一個等價的隊列所占用的帶寬，即

(2)

在此基礎上，為衡量網絡對實時服務的影響，延遲偏差定義如下：

(3)

其中，T表示網絡中分組的數目，ti為分組i的時延。

利用上述設計方法構造數據傳輸隊列模型，在不同的業(yè)務層次上獲得合理的帶寬，既保證了關鍵業(yè)務的優(yōu)先級，又避免了對非關鍵業(yè)務的過度限制。

3 動態(tài)刷新機制構建

在上述數據傳輸隊列模型構建完成的基礎上，建立動態(tài)刷新機制。引入刷新周期，以進行動態(tài)刷新調整，將刷新周期記作R,對定時器時間間隔進行動態(tài)調整[11-15]，為不同級別的業(yè)務提供保障?；谶B接控制模塊的動態(tài)刷新機制工作流程如圖4所示：

在具體應用時，需要考慮狀態(tài)被接收后的情況，R值存儲于本地狀態(tài)中，本地生存時間的值S是由刷新周期來決定的。為了表示方便，定義發(fā)送者源端指示符號，其表達式如下：

(4)

其中，addr(j)代表節(jié)點j的地址。sender_addr代表以發(fā)件人地址的形式定義的狀態(tài)歸屬指示符號，此時，資源等級為

(5)

其中，Sj代表節(jié)點i的狀態(tài)鏈表。

同時，為避免丟失狀態(tài)，需要搶占資源，過程如圖5所示。

圖5中，為了在本地最壞情況下，保證動態(tài)刷新機制，即任意狀態(tài)的丟失都不會對狀態(tài)鏈表的傳輸過程產生影響，鏈表不被刪除，要求節(jié)點的生存期滿足

(6)

式中K為正整數。

通過上述過程搶占資源，保證了數據傳輸的完整性。

最后，為了提高三層組網傳輸的協(xié)同效果，將AR技術應用于三層組網傳輸。借助AR技術，實現現場廠商和虛擬場景的疊加，從而形成了一個新的虛擬世界。

采用AR技術作為現場操作平臺，不僅可以進行現場巡檢操作，還可以進入遠程輔助交互模式，向專家發(fā)送信息，接收專家發(fā)送的指導信息。通過以上過程，在MPLSVPN體系結構和AR技術的基礎上，實現了三層組網數據傳輸。

4 實驗

為了驗證本文提出的基于MPLSVPN架構與AR技術的三層組網傳輸方法的有效性，將傳統(tǒng)的傳輸方法(文獻[2]方法)與此次研究的傳輸方法進行了實驗對比。

4.1 阻塞率對比

阻塞率是指網絡穩(wěn)定后，網絡中出現新連接建立請求失敗的概率。設置五次實驗，每個實驗對應的新連接數量分別為10、20、30、40、50個，鏈路數量={MSC 用戶容量×提交、接受信息占用字節(jié)數量×8}/(64×1 024)，對所轄組網信令分區(qū)間的業(yè)務量進行確定，取定2條2M高速鏈路，以設備容量和網絡規(guī)模為依據，確定4、8或16條64k鏈路。其對比結果如圖6所示：

分析圖6可知，隨著業(yè)務量的增加，傳統(tǒng)方法只尋找跳數最小的路徑，不考慮鏈路負載，所以傳統(tǒng)方法具有較高的阻塞率。但本文方法的阻塞率較低，因為本文提出的傳輸方法可以同時考慮路徑跳變和鏈路擁塞，找出最優(yōu)路徑，并根據鏈路剩余帶寬率控制參數，從而更有效地降低了同一組網的阻塞率。

4.2 數據時延對比

數據時延是從應用發(fā)送數據到服務器的時間，將該指標作為驗證傳輸方法應用效果的標準，其對比結果如圖7所示。

由圖7可以看出，在有傳輸請求時，本文提出的傳輸方法能夠以較快的速度傳輸數據，而傳統(tǒng)方法數據時延較多，需要的傳輸時間較長。

4.3 業(yè)務中斷率對比

業(yè)務中斷率代表傳輸業(yè)務建立成功后出現的中斷情況，對比結果如圖8所示。

由圖8可知，應用本文提出的傳輸方法后，業(yè)務中斷率明顯較傳統(tǒng)傳輸方法低，主要是因為本文方法對動態(tài)刷新機制進行了詳細設計，從而提高了傳輸效果。

5 結語

本文設計了一個基于MPLSVPN架構與AR技術的三層組網傳輸方法，有效降低了阻塞率、業(yè)務中斷率，并減少了數據時延情況，提高了用戶的體驗質量。在以后研究中，將對組網保護與數據恢復技術的性能進行重新評估，進一步提高三層組網傳輸方式的應用效果。