ATM中IP电话的业务流量控制

时间：2019-09-17 08:11 作者：admin 分享到：

ATM中IP电话流量控制的主要作用是保证网络和用户叫以实现预先规定的网络性能，以满足应用在业务流量和QoS方面的需求。概括地说，流量控制是指网络为了避免阻塞所采取的一系列操作。阻塞是由不可预测的业务流量统计波动或ATM中IP电话网络内的一些错误状态所致，这些错误状态可能会引起过多的信元丢失或不可接受的端到端信元传输时延。流量控制的另一个作用是优化网络资源的使用以取得较好的网络效率。为达到上述目标而设计的控制机制，称为业务流量管理机制，连接接纳控制（CAC)和用户/网络参数控制 (UPC/NPC)这两个功能是ATM中IP电话网络中实现业务量管理和控制的前提。它分为基于连接的控制和基于逐个信元的管理，它们分别在宏观和微观上管理业务流量的行为。
(1) 基于连接的控制
①连接接纳控制
连接接纳控制（CAC)是在呼叫建立阶段网络所执行的一组操作，用以接受或拒绝一个ATM中IP电话连接。对一个给定的呼叫来说，连接要求只有在网络具有足够的可用资源时才能被接受，这种可用资源能够按所要求的业务质量（QoS)将新的连接在整个网络范围内传送，并同时保证网络中已建立的连接的业务质量。在连接建立过程.即呼叫建立阶段，需要在“用户”和“网络”之间协商业务流量参数和业务质量参数和并取得一致，以使 CAC对连接接受/拒绝作出正确的决定。
其业务流量参数主要包括峰值信元速率、持续信元速率、最大突发尺度和最小信元速率。
这组业务流量参数构成了信息源业务流量的说明和描述。
•峰值信元速率:峰值信元速率（PCR)定义了源端可能发送的峰值带宽，它以每秒信元为单位。ATM中IP电话论坛定义了一个连续状态漏桶算法(也称为通用信元速率算法）来测量PCR。这个算法包含一个假想的漏桶，并设这个漏桶以速率漏过信元，漏桶能装入信元的数目为X。如果业务源端符合PCR=R，则这个桶不应出现上溢。
•可持续信元速率：可持续信元速率（SCR)定义了概念性的业务源发送的平均数据速率，它以每秒信元作为单位。
•最大突发长度：最大突发长度（MBS)粗略地定义了能以PCR速率发送信元的最大信元数目。MBS正比于漏桶大小，后者与SCR的定义相关。
•最小信元速率：最小信元速率（MCR)的引入与ABR业务有关，它是为ABR连接所保证的最小带宽。MCR可以设为零。如果端点符合了业务流量协定，那么网络就要求保证应用的QoS。关键的QoS参数包括最大信元传送时延、信元时延抖动和信元丢失率。
•最大信元传送时延：最大信元传送时延（CTD)规定了从源端UNI出发到离开宿端UNI时信元所经历的时间。一条连接的最大CTD被定义为一个统计担保，具打个概率参数a(—般很小，比如为1(T6)。网络要保证以（l — a)的概率满足最大CTD要求。
•逐个峰值信元时延抖动：信元时延变化(CDV)规范了 ATM中IP电话网络中发生的时延抖动，是一条连接中所有信元的CTD中的最大差值。由于CDV是定义在网络中两个分离点之间（源端UNI和宿端UNI)，因此也称为两点CDV。在数值上，CDV 等于最大CTD减最小CTD。
•信元丢失率：信元丢失率（CLR)规定了连接中信元的丢失概率，它等于连接过程中总的丢失信元数与所发送信元数之比。
②网络资源管理
在ATM中IP电话网络中，存在两套关键性资源，一个为带宽，另一个为缓冲区。网络资源管理（NRM)，就是在连接建立阶段，按连接请求为一个应用分配带宽和缓冲区。NRM 要在沿物理路径上的所有经历的交换设备中，管理可利用的带宽和缓冲区，以便对所有的连接而言网络资源不会发生过度承付，从而为所有连接确保QoS。为了简化具有相同业务流量和相同QoS需求的业务的识别，NRM具有给同类业务分配相同VPI的功能。
(2) 基于逐个信元的管理
当一条连接建立好之后，为确保所建立的业务流量协定在连接的生存期内得以遵守，有必要对逐个信元的传输行为进行监测和控制。只有这样，所有的应用才能够获得对资源的合理占用，才能使其性能得到相应的保障。
① 用法/网络参数控制
用法参数控制和网络参数控制（UPC/NPC)分别在用户网络接口（UNI)和网络网络接口（NNI)上进行，它们是网络执行的一系列操作，在信元流量大小和信元选路的有效性等方面监视和控制ATM中IP电话连接的流量。其主要目的是监控每一个ATM中IP电话连接与其已协商好的流量协议之间的一致性。
一个理想的UPC/NPC算法应该具有以下特性：
•能够检测任何非法的流量状态；
•对参数违例作出快速的响应；
•实现简单。
UPC/NPC的目的是控制ATM中IP电话连接的业务流量，以使得ATM中IP电话连接与约定的流量协议保持一致，防止用户超出其流量协议。
② 调度
调度以逐个信元为基础，为每个连接分配带宽.一般在ATM中IP电话交换机的输出端口实现。调度的目标是为不同类别的服务支持特定的QoS。一个应用分配一个输出排队缓冲区，并以循环顺序逐个排队服务一次（发送一个信元），这样的调度算法称为循环算法。根据相对带宽为每个排队设定服务次数权重，就得到了加权循环算法。
③ 缓冲器管理
缓冲器管理是一种在ATM中IP电话交换机中分配缓冲器资源的管理机制。FIFO调度是在每个输出端口设立单个排队，并采用FCFB(先到先缓冲）排队算法的个方式。FCFB简单易于实现，但只为应用提供一种类别的服务，在ATM中IP电话网络中有明显的缺点。对于像 IP这样的高层协议，由于IP分组在向网络发送之前，要拆分为多个ATM中IP电话信元，因此，信元丢失在分组层次可能发生概率放大效应。
ATM中IP电话网络中，基于分组的缓冲器管理机制也称为选择式信元抛弃。其基本思想是，当排队出现溢出，某个分组的某个信元被丢失后，所有后续的从属于同一分组的其他信元
将全部被丢弃。
显然，-个分组出现部分信元丢弃后，已发送的分组信元也是无效的。更有效的方法是在缓冲器接近溢出时，从新到分组的每一个信元开始，将所有同属于-个分组的信元全部丢弃。这种丢弃全部分组的方法，称为提早分组丢弃。
④ CLP控制
ATM中IP电话信元头中的CLP比特，提供了一种简单的指示信元优先级的途径。CLP = 0 表示正常优先级，CLP=1则表示低优先级。通常在源端CLP默认为0。CLP=1表明当网络发生拥塞时，这类信元可以被丢弃。
UPC在判别出业务流的源头超出了业务流量协定时，可以将信元的CLP设为1，这个过程称为信元标记，沿物理路径上的任何一个交换机，在感受到拥塞时都可以丢弃那些被标记的信元。