Оптимальная ремаршрутизация потоков в компьютерных сетях с технологией MPLS

Abstract

Рассмотрена задача оперативного управления трафиками разных категорий в сетях с технологией MPLS. Данная задача сформулирована как задача ремаршрутизации потоков разных классов сервиса при отказах каналов и узлов сети и обеспечении заданного качества обслуживания. Построена математическая модель задачи и разработан ее алгоритм, позволяющий оперативно определить новые маршруты требований, получивших отказ в обслуживании и перераспределить их по новым маршрутам так, чтобы обеспечить максимальную величину передаваемого скорректированного потока. Для оценки эффективности предложенного алгоритма оперативного управления трафиком и ремаршрутизации потоков в сети были проведены экспериментальные исследования. Решена задача оптимального выбора пропускных способностей и распределения потоков. Смоделированы отказовые состояния и осуществлена ремаршрутизация потоков по предложенному алгоритму, определено новое распределение потоков и общая величина скорректированного потока по каждому классу сервиса. Анализ результатов подтвердил, что применение оперативного управления трафиком в виде ремаршрутизации позволяет существенно повысить общую пропускную способность сети и величину передаваемого потока сети в случае отказов элементов сети.

Розглянуто задачу оперативного керування трафіками різних категорій у комп’ютерних мережах з технологією MPLS. Цю задачу сформульовано як задачу ремаршрутизації потоків різних класів сервісу при відмовах каналів і вузлів мережі та забезпеченні заданої якості обслуговування. Побудовано математичну модель задачі й розроблено алгоритм її вирішення, що дозволяє оперативно визначити нові маршрути вимог, які одержали відмову в обслуговуванні й перерозподілити їх за новими маршрутами так, щоб забезпечити максимальну величину переданого скорегованого потоку. Для оцінки ефективності запропонованого алгоритму оперативного управління трафіком і ремаршрутизації потоків у мережі було проведено експериментальні дослідження. Вирішено задачу оптимального вибору пропускних спроможностей і розподілу потоків. Змодельовано стани відмов і здійснено ремаршрутизацію потоків за запропонованим алгоритмом, визначено новий розподіл потоків і загальну величину скорегованого потоку з кожного класу сервісу. Аналіз результатів підтвердив, що застосування оперативного управління трафіком у вигляді ремаршрутизації дозволяє істотно підвищити загальну пропускну спроможність мережі і величину потоку при відмовах.

The problem of traffic management of different classes of service in MPLS computer networks is considered. This problem is formulated as a rerouting problem of flows of different service classes under failures of channels and nodes while preserving the quality of service (QoS). The mathematical model of this problem is constructed and the algorithm to solve it is suggested. This algorithm allows to determine new routes for requests which were rejected due to failures and reroute them over new virtual routes so that to maximize the value of transmitted global flow. Experimental studies were conducted to estimate the efficiency of the suggested algorithm of traffic management of different classes of service. The problem of optimal choice of carrying capacities and flows distribution was solved. Further fault states were simulated and flows rerouting was performed using the suggested algorithm, the new flow distribution and the total value of the corrected flow from every service class were determined. The results analysis confirms that application of operative traffic management as a rerouting allows to promote the general capacity of a network and increase the total flow value in a case of faults of network elements.