分析研究MPLSVPN技术通过WLAN接入到分组域中的应用

李江波 王伟

【摘 要】在无线局域网的技术领域内，WLAN是最有效的蜂窝网络的数据分流流量的手段。访问WLAN的运营商已经是分组域事业中的焦点。采用多个协议标签作为交流技术的虚拟独有网的MPLSVPN，其维护管理起来很简单，有比较高的安全性能，而且还能够用在Qos等流量类的工程上。MPLS中的负载均衡是一项非常适用的应用，本篇提出的VPN组网的方式，就是利用了MPLSVPN通过WLAN接入到分组域组网内的一个应用，并给出了在多LSP网络的基础上建立起的优化方案，做出了对应优化的模型，通过这个模型研究在现实生活中网络的流量分配方法。

【关键词】无线局域网；负载均衡；MPLSVPN；分组域组网

【中图分类号】TP393.1【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0099-01

通信行业面临着蓬勃发展的移动互联网的重大挑战，爆发增长的数据类流量给各大运营商的成本带来了非常大的压力。飞速普及的智能终端，以及智能终端在多个互联网上的应用和宽带化的移动类网络使得流量业务能够飞速的发展。飞速增长的流量数据给运营商的接入网络和核心网络都给出了更高层次的需求，也对网络的投资和经营造成了非常大的压力。广大网络经营商普遍面临着怎么样才能经营好流量，在满足客户的要求并保证流量能够公平平等的使用，减少建设网络的费用同经营的成本间如何寻找较好的均衡。在无线宽带的技术中，WLAN即Wireless Local Area Network是无线局域网内的一个杰出代表，它是一种接入无线网络的方式，由于它的宽带比较高，成本比较低，免费的频带，组网方式的多样，容易扩展等多个优点，使得WLAN得到了什么广泛的使用。WLAN也能够同蜂窝网络非常巧妙的整合，网络终端利用WLAN可以办理非常大流量数据的Internet事务，从而降低了蜂窝网的压力，利用WLAN浏览经营商分组域的事务，并通过蜂窝网络电信级别的能力来补充像认证和计费等WLAN的功能，同时也提高了接入网络的安全性能。3GPP即第三代的合作伙伴的计划等组织列出了利用WLAN来浏览蜂窝网的分组域的标准，不过这些标准对终端和网络都有非常高的要求。网络设备和终端则必须有GTP、IPSec等支持隧道的能力，而网络必须有TTG、PDG等设备。在MPLS基础上的VPN技术是利用数据包标签和转发的表的交流互换来实现构建VPN的手段，它优化了转发IP等数据包的程序。

一、基于MPLSVPN技术的WLAN接入分组域方案

1.1系统架构

WLAN系统架构包括终端、AP（AccessPoint）、PAC（Public Access Control，公共接入控制）Gateway、AAAServer（Authentication、Authori zation、AccountingServer，认证、授权和计费服务器）。为使WLAN接入分组域，访问运营商通过分组域提供的数据业务，考虑在PACGateway和分组域业务网关之间建立便捷通道。基于MPLS的VPN隧道对终端要求低，网络设备支持性好，安全性高，适合网络组网。因此建立基于MPLSVPN的PACG ateway与业务网关之间的组网方式。WLAN用户通过PACG ateway接入网络，在AAA Server完成对用户的鉴权之后，PACGateway根据用户的请求，对数据进行分流。若为Internet请求，则直接通过PACG ateway访问；若为分组域数据业务请求，则通过PACGateway与业务网关之间的VPN隧道访问分组域业务。

1.2 MPLSVPN组网方式

运营商PACG ateway设备较多，PACG ateway与业务网关之间存在多对多的连接关系，为考虑规划及维护的简单性，可以采用多个PACG ateway对应一个业务网关的组网方式。PACG ateway与业务网关之间的组网方式采用MPLSVPN的另一个优势就是路由的可实时更新。业务网关更新业务IP地址路由表后，CE可以通过OSPF等路由协议学习更新路由表。同样，PE也可以通过OSPF、BGP等协议获取路由更新。在MPLS内部PE与PE之间，通过MP-BGP路由协议更新PE间的路由。利用路由器的动态学习能力，可以实现路由的快速更新。为业务地址更新和新业务部署带来了便利。

二、MPLSVPN中基于多LSP的负载均衡

2.1 多LSP优化方案

LSP（LabelSwitchedPath，标记交换路径）是标记分发协议建立起来的分组转发路径。在MPLSVPN网络中由入口PE、出口PE和两者之间的一系列P路由器以及他们之间的链路构成。MPLS网络中的LSP通过路由协议获得最优路径得到。因此，同一VPN内部的流量将通过相同的LSP隧道转发。同时，入口PE和出口PE相同的不同VPN之间也通过同一个LSP隧道承载流量，有利于网络的扩展性。但不同VPN的数据都汇集到一个LSP隧道传输，PE之间的路由器只能看到标记栈中的顶层标记，不能识别BGP协议分配的VPN标记，因此很难区分不同的VPN流量，容易造成网络拥堵。这将导致流量分布不均匀，网络资源出现浪费。另一方面，在WLAN网络中，不同PACGateway间的流量也可能不同，其它PACGateway上的用户的QoS得不到保证。结合WLAN网络PACGateway对数据流的可分类性，提出了在PE间建立多LSP隧道的方案来分担VPN流量，以实现网络的负载均衡，提高网络资源利用率。

2.2 网络优化实现

要实现优化目标，必须解决多LSP路径的路由选择问题以及流量分配问题。多路径路由问题可以转化为前K条最短路径问题，有关该问题的研究很多，比如DeletionAlgorithm删除算法。算法核心是通过在有向图中已有的最短路径上删除某条弧，并寻找替换的弧来寻找下一条可选的最短路径。

多LSP优化方案是在WLAN接入分组域网络部署MPLSVPN 中提出的，最终目标是为了实现WLAN 接入分组域网络的负载均衡，提高网络资源的利用率，为用户提供更好的业务服务体验。由于WLAN 网络中同一VPN下的PAC Gateway可以通过不同的IP地址段对用户流量进行分类，也可以根据分组域不同业务种类进行流量分类，两者都可以实现流量在多LSP间的合理分配[6]。流量分配方式及LSP的选择：

（1）基于不同PAC Gateway 的IP地址方式：该方式根据PAC Gateway上划分的IP地址段，也即根据IP 源地址进行流量分配。同一地址段的流量始终沿着一条LSP 路径转发。可以根据地址段流量的大小动态选择路径较短的LSP。该种方式适合某些PAC Gateway流量较大情况，比如部署在热点地区。

（2）基于业务类型方式：不同的业务类型可以通过IP 地址来区分，也即根据IP 目的地址进行流量分配。同一目的地址的流量沿着一条LSP 路径转发。对于流量较大的业务，选择路径较短的LSP，以实现更好的网络负载均衡。该方式适合某些热门业务。

总而言之，在移动的互联网急速发展的今天，数据的业务也出现了爆炸式增长。不断普遍的智能化终端，在用户通过不同的网络连接方式的情况下，也能够为消费者提供同时访问所有的网络数据事务的服务。为了比较好的解决网络的负载均衡这一问题，本篇利用MPLSVPN的组网方法接入到WLAN的分组域内，给出了MPLSVPN内基于多LSP网络的负载均衡的优化草案，组建了相关的模型。并在实际的网络中实现网络的优化。经过优化可以有比较好网络的负载均衡，从而网络资源的利用效率得到提高。