引言
能源緊缺和環(huán)境污染成為世界高度關注問題。為實現(xiàn)低碳安全能源供應，智能電網(wǎng)（Smart Grid）和分布式發(fā)電（Distributed Generation）技術被各國廣泛深入研究和支持。分布式電源以微網(wǎng)的形式接入到大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，并實現(xiàn)實時監(jiān)測和智能化控制，最終構成智能電網(wǎng)，將能夠極大程度提高電力系統(tǒng)運行的可靠性和清潔能源利用率。
在智能電網(wǎng)中，眾多的二次設備利用電子技術、通信技術和信號處理技術并入數(shù)據(jù)網(wǎng)中，通過可靠通信網(wǎng)絡實現(xiàn)對電氣量的監(jiān)測和控制。因此建立符合電力運行需求的通信網(wǎng)絡和傳輸協(xié)議將成為智能電網(wǎng)運行的關鍵因素。
IETF（Internet Engineering Task Force）制定并提供的多標記交換技術（Multiple ProtocolsLabel Switching , MPLS）標準，能夠很好的支持快速且保證QoS 服務的通信，成為電力數(shù)字傳輸網(wǎng)絡的首選技術之一。
但隨著各種二次設備的并網(wǎng)，網(wǎng)絡中業(yè)務類型和數(shù)據(jù)量指數(shù)增漲，呈現(xiàn)泛在特性；微網(wǎng)依照供能需求而并網(wǎng)/孤島運行使得整個智能電網(wǎng)具有動態(tài)自組織特定；同時，智能控制需要獲取多類二次設備的型感知數(shù)據(jù)，綜合判斷決策。單一點對點的單播傳輸模式將不能滿足網(wǎng)絡需求，因此如何有效的實現(xiàn)MPLS 動態(tài)多播機制已成為目前網(wǎng)絡研究的熱點。
動態(tài)多播路由是多播通信特有的問題，因參與多播的組成員可以隨時加入或離開，使得通信成員具有動態(tài)性。動態(tài)性使得動態(tài)多播路由問題比靜態(tài)多播路由優(yōu)化問題更難解決。MPLS 動態(tài)多播模型的關鍵性技術包括標記交換的發(fā)起方式、信令的選擇、多播路由協(xié)議行為對MPLS 多播實現(xiàn)技術的影響等。本文研究了泛在傳感網(wǎng)絡的多播標記分配機制，并提出基于RSVP 協(xié)議動態(tài)多播成員加入機制有效控制標記分配，同時RSVP 機制為實現(xiàn)基于QoS 需求的MPLS 多播路由提供了基礎。
1 相關問題分析
1.1 MPLS 和LDP 協(xié)議
MPLS 技術能夠很好的支持快速且保證QoS 服務的通信，現(xiàn)已成為電力數(shù)字傳輸網(wǎng)絡的首選技術之一。其中標簽分配協(xié)議（Label Distribution Protocol, LDP）對單播有很好的支持，基于轉(zhuǎn)發(fā)等價類（Forwarding Equivalence Class, FEC）對同類數(shù)據(jù)流進行控制消息流驅(qū)動轉(zhuǎn)發(fā)[4][5]。
1.2 MPLS 多播
多播是一種點對多點或多點對多點的通信模式。隨著流媒體在網(wǎng)絡中的傳輸，多播應用日益廣泛。同樣在智能電網(wǎng)中，不同類型分布式電源的間歇運行和負荷變化需要靈活控制微網(wǎng)的接入或孤島運行，控制指令的準確傳輸則需要動態(tài)多播機制保證，即允許多播組中的成員可以隨時動態(tài)加入或離開，因此需要多播機制能夠針對組成員改變適時更新路由，且保證組成員變更時不影響其他成員通信，故動態(tài)路由是多播通信特有的問題。
動態(tài)多播路由在極端情況下，可以在每次組成員變化后用靜態(tài)啟發(fā)式算法來重新運算多播樹，但是這樣必將計算時間長、多播樹的重構也會造成正在傳送的分組的丟失。因此一個理想的算法應是能夠使得每次加入或離開事件后多播樹的變化最小、多播樹的費用最小、而且每次更新事件的時間復雜度較低。但目前動態(tài)多播路由算法相應的研究較少，文獻[6]提出了應用于WDM 光網(wǎng)絡的動態(tài)路由算法，具有一定的拓展性。
2 基于 PULL 技術的動態(tài)多播成員加入機制
由上分析可見，LDP 協(xié)議并不適合于MPLS 動態(tài)多播路由。在動態(tài)多播中，一個上游LSR 可能有多個下游LSR。如果采用基于消息流的標簽分配機制，當有成員請求加入多播時，一個上游LSR 要向每個面向下游LSR 的輸出端口發(fā)送一個Label-Request 消息，而每個下游LSR 要向該上游LSR 發(fā)送一個Label-Mapping 消息作為響應．由于這些下游LSR 是獨立進行消息響應，所以對同一類FEC 可能有多個不同的綁定，故該上游LSR 必須在收到的多個標簽綁定中選擇其一。若多播樹有多層，則網(wǎng)絡中的控制消息流量將很大，標簽交換路徑(Label Switched Path, LSP)的建立時間也會隨著多播樹層次的增加而急劇加大，降低網(wǎng)絡的動態(tài)性和可擴展性。
因此，需要一種新的標簽分配機制來適應MPLS 對動態(tài)多播的支持。當新多播成員申請加入時，能夠有效的控制同一類FEC 標記有效的分配，從而降低多播樹上控制消息流量，提高網(wǎng)絡傳輸能力。本文采用PULL 技術設計新型的動態(tài)多播路由成員加入機制，描述如下：
?。?） 當t 時刻成員組Gi 申請加入現(xiàn)有多播組，則發(fā)送多播加入請求報文APR。
（2） 依據(jù)網(wǎng)絡層路由協(xié)議（如OSPF，BGP），每一個中間路由器轉(zhuǎn)發(fā)APR 到下一跳路由器，直到多播組中任一成員LSRi 接收到APR。
?。?） 依據(jù)APR:FEC 查找標記交換表，分配相應的輸出標記(OutLabel, OL)，輸出端口(Out Interface, OIF )即為APR 的輸入端口，并將此LST 增加到該LSRi 的標簽交換表中。
LST 格式為：
FEC IIF IL OIF OL AT其中： FEC: (Forwarding Equivalence Class)該數(shù)據(jù)包所屬的前向轉(zhuǎn)發(fā)等價類；IIF: (Input Interface) LSRi 對此類數(shù)據(jù)包的輸入端口；IL: (Input Label) 輸入標簽；OIF: (Output Interface) 該LSRi 對此類數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)端口；OL: (Output Label) 輸出標簽；AT: (Active Time) 此LST 所需保留時間。
LSRi 通過OIF 發(fā)送應答消息APP，并初始化探測時間TTL。每個中間LSRj 檢查路由請求，作是否資源預留判斷：若是，配置LST 并壓入LSRj 的標簽交換表中，轉(zhuǎn)發(fā)APP 到下一跳路由，直到G0；若拒絕，該LSR 發(fā)送Error 消息給G0 和LSRi，各中間LSRj 彈出相應的LST 條目。
3 PULL 動態(tài)多播成員加入實例和仿真
在典型分布式發(fā)電系統(tǒng)中配置基于MPLS 的電力通信網(wǎng)絡域，初始多播網(wǎng)絡群(S,G)有2 個接收工作組（多播組I 和多播組III）?，F(xiàn)考慮30KW 風機和部分負荷接入網(wǎng)絡。故需要通信網(wǎng)絡同步增加多播組II。
傳統(tǒng)的動態(tài)多播成員加入機制，即基于上游標記分發(fā)機制，主網(wǎng)解列點處路由器LSRDC首先需要為各空閑端口分配標記，建立此FEC 的多個LST，并壓入LSRDC 的標記交換表中；隨后將各新建標記推向下游每個路由器LSRA/LSRB/LSRC，直至多播組II。當下游路由器收到此類FEC 的標記時，同樣需要建立對應的LST，并刷新各自標記交換表。由此可見，動態(tài)多播成員加入過程中，將產(chǎn)生大量的LST。雖然只有最終到達多播組II 的標記是有效標簽，其余均為無效標簽，但一直存儲在各LSR 的標記交換表中，直到AT＝0 才被刪除。
而 PULL 動態(tài)多播成員加入機制是由多播組發(fā)起并發(fā)送多播加入請求APR，推向多播樹接入點LSRDC，所以各中間路由器LSRB 僅需為同一類FEC 分配單個LST 以完成LSP 建立。給出了新增多播組成員與所需LST 關系曲線。
4 結(jié)論
MPLS 技術被電力數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡廣泛應用，針對分布式能源并網(wǎng)運行，如何更好的支持多播服務以成為目前研究的熱點?，F(xiàn)有動態(tài)多播協(xié)議的成員加入多采用流入控制信息標記觸發(fā)模式，即是一種“推”的方式，由上游LSR 截取來自下游LSR 輸入控制消息，從而觸發(fā)LDP 向下游發(fā)送標記綁定請求。由于是上游LSR“推出”標記綁定請求，所以需要對每個輸出端口分配OL，導致標記的浪費。當多播樹規(guī)模不斷擴大時，問題越顯突出，因此限制了MPLS 多播實現(xiàn)的可擴展性。
本文通過對 MPLS 技術和現(xiàn)有的多播標簽的分配機制的分析，提出了基于PULL 動態(tài)多播成員加入?yún)f(xié)議采用流出控制信息觸發(fā)標記分發(fā)，是“拉”的方式，當下游LSR 向上游LSR 發(fā)出控制消息時，同時截獲輸出控制消息觸發(fā)LDP 向上游發(fā)送標記綁定請求，OL 的僅分配給多播加入成員，有效控制了成員加入過程控制流量過大的問題，使MPLS 動態(tài)多播具有很好的可擴展性。新型多播組成員加入機制對分布式能源系統(tǒng)的智能可靠并網(wǎng)供能提供了實現(xiàn)可能。