分析研究MPLSVPN技術通過WLAN接入到分組域中的應用

李江波 王偉

【摘 要】在無線局域網的技術領域內，WLAN是最有效的蜂窩網絡的數據分流流量的手段。訪問WLAN的運營商已經是分組域事業中的焦點。采用多個協議標簽作為交流技術的虛擬獨有網的MPLSVPN，其維護管理起來很簡單，有比較高的安全性能，而且還能夠用在Qos等流量類的工程上。MPLS中的負載均衡是一項非常適用的應用，本篇提出的VPN組網的方式，就是利用了MPLSVPN通過WLAN接入到分組域組網內的一個應用，并給出了在多LSP網絡的基礎上建立起的優化方案，做出了對應優化的模型，通過這個模型研究在現實生活中網絡的流量分配方法。

【關鍵詞】無線局域網；負載均衡；MPLSVPN；分組域組網

【中圖分類號】TP393.1【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0099-01

通信行業面臨著蓬勃發展的移動互聯網的重大挑戰，爆發增長的數據類流量給各大運營商的成本帶來了非常大的壓力。飛速普及的智能終端，以及智能終端在多個互聯網上的應用和寬帶化的移動類網絡使得流量業務能夠飛速的發展。飛速增長的流量數據給運營商的接入網絡和核心網絡都給出了更高層次的需求，也對網絡的投資和經營造成了非常大的壓力。廣大網絡經營商普遍面臨著怎么樣才能經營好流量，在滿足客戶的要求并保證流量能夠公平平等的使用，減少建設網絡的費用同經營的成本間如何尋找較好的均衡。在無線寬帶的技術中，WLAN即Wireless Local Area Network是無線局域網內的一個杰出代表，它是一種接入無線網絡的方式，由于它的寬帶比較高，成本比較低，免費的頻帶，組網方式的多樣，容易擴展等多個優點，使得WLAN得到了什么廣泛的使用。WLAN也能夠同蜂窩網絡非常巧妙的整合，網絡終端利用WLAN可以辦理非常大流量數據的Internet事務，從而降低了蜂窩網的壓力，利用WLAN瀏覽經營商分組域的事務，并通過蜂窩網絡電信級別的能力來補充像認證和計費等WLAN的功能，同時也提高了接入網絡的安全性能。3GPP即第三代的合作伙伴的計劃等組織列出了利用WLAN來瀏覽蜂窩網的分組域的標準，不過這些標準對終端和網絡都有非常高的要求。網絡設備和終端則必須有GTP、IPSec等支持隧道的能力，而網絡必須有TTG、PDG等設備。在MPLS基礎上的VPN技術是利用數據包標簽和轉發的表的交流互換來實現構建VPN的手段，它優化了轉發IP等數據包的程序。

一、基于MPLSVPN技術的WLAN接入分組域方案

1.1系統架構

WLAN系統架構包括終端、AP（AccessPoint）、PAC（Public Access Control，公共接入控制）Gateway、AAAServer（Authentication、Authori zation、AccountingServer，認證、授權和計費服務器）。為使WLAN接入分組域，訪問運營商通過分組域提供的數據業務，考慮在PACGateway和分組域業務網關之間建立便捷通道?；贛PLS的VPN隧道對終端要求低，網絡設備支持性好，安全性高，適合網絡組網。因此建立基于MPLSVPN的PACG ateway與業務網關之間的組網方式。WLAN用戶通過PACG ateway接入網絡，在AAA Server完成對用戶的鑒權之后，PACGateway根據用戶的請求，對數據進行分流。若為Internet請求，則直接通過PACG ateway訪問；若為分組域數據業務請求，則通過PACGateway與業務網關之間的VPN隧道訪問分組域業務。

1.2 MPLSVPN組網方式

運營商PACG ateway設備較多，PACG ateway與業務網關之間存在多對多的連接關系，為考慮規劃及維護的簡單性，可以采用多個PACG ateway對應一個業務網關的組網方式。PACG ateway與業務網關之間的組網方式采用MPLSVPN的另一個優勢就是路由的可實時更新。業務網關更新業務IP地址路由表后，CE可以通過OSPF等路由協議學習更新路由表。同樣，PE也可以通過OSPF、BGP等協議獲取路由更新。在MPLS內部PE與PE之間，通過MP-BGP路由協議更新PE間的路由。利用路由器的動態學習能力，可以實現路由的快速更新。為業務地址更新和新業務部署帶來了便利。

二、MPLSVPN中基于多LSP的負載均衡

2.1 多LSP優化方案

LSP（LabelSwitchedPath，標記交換路徑）是標記分發協議建立起來的分組轉發路徑。在MPLSVPN網絡中由入口PE、出口PE和兩者之間的一系列P路由器以及他們之間的鏈路構成。MPLS網絡中的LSP通過路由協議獲得最優路徑得到。因此，同一VPN內部的流量將通過相同的LSP隧道轉發。同時，入口PE和出口PE相同的不同VPN之間也通過同一個LSP隧道承載流量，有利于網絡的擴展性。但不同VPN的數據都匯集到一個LSP隧道傳輸，PE之間的路由器只能看到標記棧中的頂層標記，不能識別BGP協議分配的VPN標記，因此很難區分不同的VPN流量，容易造成網絡擁堵。這將導致流量分布不均勻，網絡資源出現浪費。另一方面，在WLAN網絡中，不同PACGateway間的流量也可能不同，其它PACGateway上的用戶的QoS得不到保證。結合WLAN網絡PACGateway對數據流的可分類性，提出了在PE間建立多LSP隧道的方案來分擔VPN流量，以實現網絡的負載均衡，提高網絡資源利用率。

2.2 網絡優化實現

要實現優化目標，必須解決多LSP路徑的路由選擇問題以及流量分配問題。多路徑路由問題可以轉化為前K條最短路徑問題，有關該問題的研究很多，比如DeletionAlgorithm刪除算法。算法核心是通過在有向圖中已有的最短路徑上刪除某條弧，并尋找替換的弧來尋找下一條可選的最短路徑。

多LSP優化方案是在WLAN接入分組域網絡部署MPLSVPN 中提出的，最終目標是為了實現WLAN 接入分組域網絡的負載均衡，提高網絡資源的利用率，為用戶提供更好的業務服務體驗。由于WLAN 網絡中同一VPN下的PAC Gateway可以通過不同的IP地址段對用戶流量進行分類，也可以根據分組域不同業務種類進行流量分類，兩者都可以實現流量在多LSP間的合理分配[6]。流量分配方式及LSP的選擇：

（1）基于不同PAC Gateway 的IP地址方式：該方式根據PAC Gateway上劃分的IP地址段，也即根據IP 源地址進行流量分配。同一地址段的流量始終沿著一條LSP 路徑轉發?？梢愿鶕刂范瘟髁康拇笮討B選擇路徑較短的LSP。該種方式適合某些PAC Gateway流量較大情況，比如部署在熱點地區。

（2）基于業務類型方式：不同的業務類型可以通過IP 地址來區分，也即根據IP 目的地址進行流量分配。同一目的地址的流量沿著一條LSP 路徑轉發。對于流量較大的業務，選擇路徑較短的LSP，以實現更好的網絡負載均衡。該方式適合某些熱門業務。

總而言之，在移動的互聯網急速發展的今天，數據的業務也出現了爆炸式增長。不斷普遍的智能化終端，在用戶通過不同的網絡連接方式的情況下，也能夠為消費者提供同時訪問所有的網絡數據事務的服務。為了比較好的解決網絡的負載均衡這一問題，本篇利用MPLSVPN的組網方法接入到WLAN的分組域內，給出了MPLSVPN內基于多LSP網絡的負載均衡的優化草案，組建了相關的模型。并在實際的網絡中實現網絡的優化。經過優化可以有比較好網絡的負載均衡，從而網絡資源的利用效率得到提高。