NGN中基于MPLS實現(xiàn)MPLS

摘要：隨著IPv4向IPv6的演進，具有固定IPv6地址的移動終端必將成為主流網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

1 引言
隨著IPv4向IPv6的演進，具有固定IPv6地址的移動終端必將成為主流網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。而MPLS作為第三代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將ATM交換技術(shù)和IP動態(tài)路由協(xié)議有機結(jié)合起來，具備面向連接、簡單高速交換、支持QoS和流量工程等特點，可靈活組建出各種極具擴展性的網(wǎng)絡(luò)。向移動IP網(wǎng)絡(luò)引入MPLS功能將成為構(gòu)造移動IP網(wǎng)絡(luò)的重要解決方案之一，不但能支持ATM，IP，F(xiàn)R，TDM，X.25，SDH，DWDM，保證了多種網(wǎng)絡(luò)的互連互通，并且具有良好的擴展性。目前各大運營商紛紛建設(shè)基于MPLS的數(shù)據(jù)承載網(wǎng)，為下一代網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)承載做準(zhǔn)備。

基于MPLS的移動IP稱為MIPoMPLS（MIP over MPLS）。本文首先對MPLS和移動IPv6進行簡單介紹，然后說明在下一代網(wǎng)絡(luò)中采用MIPoMPLS的原因和重要性，最后簡述MIPoMPLS的基本原理和優(yōu)點。

2 MPLS簡介
MPLS屬于第2.5層交換技術(shù)，是集成式的IP over ATM技術(shù)，使用標(biāo)記交換（Label Switching）把選路和轉(zhuǎn)發(fā)分開，網(wǎng)絡(luò)路由器只需要判別標(biāo)記即可進行轉(zhuǎn)送處理。MPLS承載IP分組，標(biāo)簽作為IP報頭在網(wǎng)絡(luò)中的替代品而存在，MPLS在數(shù)據(jù)包所經(jīng)過的路徑中通過交換標(biāo)簽來實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)；當(dāng)數(shù)據(jù)包要退出MPLS網(wǎng)絡(luò)時，數(shù)據(jù)包被解開封裝，繼續(xù)按照IP包的路由方式到達(dá)目的地。

MPLS網(wǎng)絡(luò)包含一些基本的元素，在網(wǎng)絡(luò)邊緣的節(jié)點被稱作標(biāo)簽邊緣路由器（LER），而網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點稱為標(biāo)簽交換路由器（LSR）。LER作為MPLS的入口/出口路由器，執(zhí)行全部的第三層功能以及由于運行標(biāo)記分發(fā)協(xié)議（LDP）而產(chǎn)生的標(biāo)記綁定功能。數(shù)據(jù)分組在LER處進行等效前傳類（FEC）映射，并分配一個固定長度的標(biāo)記，生成標(biāo)記棧。LER連接到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的LSR。LSR執(zhí)行標(biāo)記交換，在LSR處不再檢查分組頭，只需對分組標(biāo)記棧的頂部標(biāo)記進行處理，檢索一個包含出口和新標(biāo)記的標(biāo)記表并用新標(biāo)記替換舊標(biāo)記完成標(biāo)記交換。LER和LSR之間的LSP通過LDP協(xié)議建立。

MPLS作為第三代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，支持VPN和流量工程，因此MPLS越來越受到人們的重視，在未來的通信發(fā)展中應(yīng)用廣泛，如在光網(wǎng)和傳輸網(wǎng)的應(yīng)用GMPLS，在無線移動通信的應(yīng)用WMPLS等。

3 MIPv6
移動IP技術(shù)是實現(xiàn)移動節(jié)點接入異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層融合技術(shù)。移動IP在當(dāng)前因特網(wǎng)基于網(wǎng)絡(luò)前綴路由的前提下，使移動節(jié)點MN在不同網(wǎng)絡(luò)間移動時仍然保持通信，是基于網(wǎng)絡(luò)層而提供移動支持的一種解決方案。MN可以通過一個永久的IP地址連接到任何鏈路上。當(dāng)MN改變其網(wǎng)絡(luò)接入路由器時，可從新的接入路由器獲得一個新的轉(zhuǎn)交地址CoA，而其家鄉(xiāng)地址保持不變。隨后，MN與其家鄉(xiāng)代理HA和通信對端CN分別執(zhí)行綁定更新過程以通知其轉(zhuǎn)交地址的改變，使HA和CN能夠采用新的CoA與之通信，從而保持通信的連續(xù)性。

移動IP的操作可以概括為三個基本功能：代理搜索，即MN通過代理搜索判定它的當(dāng)前位置，并獲得一個CoA；然后通過注冊過程，MN通知HA和CN它的當(dāng)前轉(zhuǎn)交地址；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)則是當(dāng)MN連接在外地網(wǎng)絡(luò)上時，對它發(fā)出的或發(fā)往它的數(shù)據(jù)進行路由。

作為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，移動IP協(xié)議與下層數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議無關(guān)，對上層協(xié)議保持透明。移動IP技術(shù)能夠很好地支持異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)互通，但是網(wǎng)絡(luò)層之間的切換必然帶來較長的切換時延。

4 NGN需要MIPoMPLS
4.1 移動IPv6面臨的問題
在NGN復(fù)雜無線環(huán)境下，移動IPv6主要面臨快速切換、QoS路由和安全問題。NGN要求給用戶提供語音、數(shù)據(jù)、圖像、視頻等具有多QoS級別的多媒體業(yè)務(wù)，大量IPv6節(jié)點在異構(gòu)無線環(huán)境下移動，基于移動IPv6節(jié)點需要保證切換的快速和平滑。MIP操作通過代理通告、注冊綁定、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等三個獨立又關(guān)聯(lián)活動來完成位置檢測、地址注冊和數(shù)據(jù)分發(fā)，以維持通信的連續(xù)，但是基于三層的代理發(fā)現(xiàn)和注冊綁定過程不可避免地增大了切換的時延。另外，盡管在QoS保證方面，提出IntServ與DiffServ相結(jié)合的QoS框架，但對于每種業(yè)務(wù)的端到端QoS保證仍存在業(yè)務(wù)等級協(xié)商SLA動態(tài)識別等問題。移動中的安全認(rèn)證也不完善。