ADSL流量控制原理淺析

劉劍剛

貴州遵義電信公司數(shù)據(jù)中心



　　摘 要 本文簡(jiǎn)要介紹了ADSL的傳輸技術(shù)和相應(yīng)的ATM業(yè)務(wù)類(lèi)型，闡述了流量控制的原理以及實(shí)現(xiàn)方式。


　　關(guān)鍵詞 ADSL ATM UPC 業(yè)務(wù)類(lèi)型 流量控制 漏桶算法



1 前言


　　目前ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line）已經(jīng)成為最熱門(mén)、最流行和發(fā)展最快的Internet接入方式。我們知道，對(duì)于ADSL業(yè)務(wù)，不同的速率對(duì)應(yīng)不同的資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，這使運(yùn)營(yíng)商增加了業(yè)務(wù)的種類(lèi)，給用戶(hù)也提供了多種選擇。本文就分析如何進(jìn)行ADSL流量控制實(shí)現(xiàn)不同的上網(wǎng)速率。


2 ADSL傳輸方式和ATM業(yè)務(wù)類(lèi)型


　　ADSL是基于ATM（Asynchronous Transfer Mode）的一項(xiàng)物理層點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，可支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。常見(jiàn)的ADSL接入封裝協(xié)議有IPoA（IP over ATM）、PPPoA（PPP over ATM）、IPoEoA（IP over Ethernet over ATM）、PPPoEoA（PPP over Ethernet over ATM）等等，不論何種協(xié)議，最終都是把 IP包封裝成ATM信元。一般來(lái)說(shuō)，上行的數(shù)據(jù)信號(hào)在ADSL Modem中通過(guò)AAL5 SAR （ATM Adaptation Layer 5 Segmentation and Reassembly）功能實(shí)現(xiàn)Ethernet幀到ATM信元之間的轉(zhuǎn)換，經(jīng)調(diào)制后，信號(hào)通過(guò)普通電話(huà)線(xiàn)傳到DSLAM（DSL Access Multiplexer），DSLAM對(duì)ADSL信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，并恢復(fù)成ATM信元格式。下行的信號(hào)是DSLAM對(duì)ATM信元進(jìn)行ADSL信號(hào)調(diào)制后通過(guò)普通電話(huà)線(xiàn)傳到ADSL Modem中。


　　由此可見(jiàn)，由于ADSL是基于ATM的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，DSLAM就是基于ATM技術(shù)設(shè)計(jì)，它支持多種ATM業(yè)務(wù)：CBR、rt-VBR、nrt-VBR、UBR，對(duì)這些業(yè)務(wù)DSLAM分別提供不同的處理措施和不同的緩存空間、調(diào)度優(yōu)先級(jí)，對(duì)不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型提供不同級(jí)別的業(yè)務(wù)整形功能，使得不同的ATM業(yè)務(wù)類(lèi)型在傳輸線(xiàn)路中，得到與該業(yè)務(wù)類(lèi)型相適應(yīng)的帶寬，從而保證了高性能的QoS（Quality of Service）支持。


　　ATM業(yè)務(wù)類(lèi)型有以下幾種：


　�。�1）恒定比特率業(yè)務(wù)（CBR，Constant Bit Rate）


　　用于需要靜態(tài)帶寬的連接，并且要求提供最高優(yōu)先級(jí)。其特點(diǎn)是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流穩(wěn)定，突發(fā)性很小。向網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)CBR業(yè)務(wù)時(shí)需要提供的參數(shù)只有一個(gè)PCR （峰值信元速率）。源端可以以協(xié)商的PCR或者低于PCR（也可能停止發(fā)送）的速率發(fā)送信元。典型應(yīng)用是電路、仿真語(yǔ)音。


　�。�2）實(shí)時(shí)可變比特率業(yè)務(wù)（rt-VBR，Real-Time Variable Bit Rate）


　　對(duì)數(shù)據(jù)流的時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)非常敏感。和CBR比較類(lèi)似，但是rt-VBR業(yè)務(wù)容許一定的突發(fā)性，在不同的時(shí)間源端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率可以不同。向網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)rt-VBR業(yè)務(wù)時(shí)需要提供的參數(shù)有：PCR（峰值信元速率）、SCR（平均信元速率）、MBS（最大突發(fā)長(zhǎng)度）和CDVT（信元時(shí)延容限）。典型應(yīng)用如語(yǔ)音和交互式視頻業(yè)務(wù)。


　　（3）非實(shí)時(shí)可變比特率業(yè)務(wù)（nrt-VBR，Non-Real-Time Variable Bit Rate）


　　適用于有突發(fā)特性的非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。和rt-VBR業(yè)務(wù)相比較，nrt-VBR最大的特點(diǎn)就是對(duì)業(yè)務(wù)本身的實(shí)時(shí)性要求不高，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)端處理的優(yōu)先級(jí)也比rt-VBR低。向網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)nrt-VBR業(yè)務(wù)時(shí)需要提供的參數(shù)與rt-VBR業(yè)務(wù)一樣，包括PCR（峰值信元速率）、SCR（平均信元速率）、MBS（最大突發(fā)長(zhǎng)度）和CDVT（信元時(shí)延容限）。


　�。�4）未定義比特率業(yè)務(wù)（UBR，Unspecified Bit Rate）


　　適用于實(shí)時(shí)性不高、突發(fā)性較大的應(yīng)用業(yè)務(wù)類(lèi)型。但是UBR用戶(hù)只是要求網(wǎng)絡(luò)側(cè)盡最大努力為自己服務(wù)，提出業(yè)務(wù)申請(qǐng)時(shí)不附帶任何服務(wù)質(zhì)量參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)側(cè)對(duì)UBR業(yè)務(wù)也不提供任何服務(wù)質(zhì)量保證，網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)UBR信元首先被丟棄，數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)由上層協(xié)議來(lái)完成。典型應(yīng)用有FTP、E-mail等。


　　上面提到的參數(shù)如PCR、SCR、MBS和CDVT都是流量參數(shù)或服務(wù)質(zhì)量參數(shù)。


3 流量控制原理


　　ATM流量管理通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：（1）呼叫請(qǐng)求建立連接，其關(guān)鍵技術(shù)是連接允許控制。（2）通信過(guò)程中對(duì)流量的監(jiān)測(cè)與控制，關(guān)鍵技術(shù)是使用參數(shù)控制。（3）擁塞控制，關(guān)鍵技術(shù)是選擇信元丟棄與擁塞指示。


　　其中流量的監(jiān)測(cè)與控制采用漏桶算法，即一般信元速率算法GCRA （Generic Cell Rate Algorithm）。其基本思想原理是：假設(shè)一有限容量的漏桶（桶的深度對(duì)應(yīng)某種流量參數(shù)），到達(dá)的信元進(jìn)入漏桶，經(jīng)漏桶滲漏后輸出到網(wǎng)絡(luò)。該漏桶以每單位時(shí)間一個(gè)容量單位的連續(xù)速率向外滲漏（該速率對(duì)應(yīng)于某種業(yè)務(wù)的信元速率參數(shù)），同時(shí)每當(dāng)一個(gè)信元到達(dá)時(shí)，其容量加1。當(dāng)信元到達(dá)速率超過(guò)漏桶滲漏速率時(shí)，連續(xù)累積的信元會(huì)使漏桶充滿(mǎn)，這時(shí)如果還有信元到達(dá)該信元就會(huì)溢出漏桶（即被丟棄），該信元即是違約信元。如采用雙漏桶算法，表示第一級(jí)漏桶處理PCR，第二級(jí)漏桶處理SCR。具體流量控制時(shí)，PCR是必須的，而SCR是可選的。


　　具體來(lái)講，就是運(yùn)用UPC（使用參數(shù)控制）功能，在用戶(hù)/網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)立監(jiān)測(cè)與限制機(jī)制，以確保每條虛電路中實(shí)際入網(wǎng)的流量特性參數(shù)符合協(xié)商值。目前UPC中的限制措施主要是對(duì)屬于超越協(xié)商值的那部分流量的信元打上標(biāo)記，表示這部分信元的服務(wù)質(zhì)量不能保證，一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞首先丟棄這類(lèi)信元。ATM網(wǎng)中傳送的信元有兩種優(yōu)先級(jí)別，通過(guò)信元頭中的CLP（信元丟失優(yōu)先級(jí)）位來(lái)區(qū)分，CLP=0表示優(yōu)先級(jí)高，CLP=1表示優(yōu)先級(jí)低。常用的信元丟棄策略有兩種：EPD（早期包丟棄）和PPD（部分包丟棄）。


4 實(shí)際應(yīng)用


　　對(duì)應(yīng)不同業(yè)務(wù)類(lèi)型的特點(diǎn)，一般家庭上網(wǎng)用戶(hù)可采用UBR流量模型，流量類(lèi)型選用NO_CLP_NO_SCR，表示在第一級(jí)漏斗行為中根據(jù)CLP01PCR（信元丟失優(yōu)先級(jí)為1時(shí)的峰值信元率）處理信元流量，對(duì)不符合的信元丟棄，而第二級(jí)漏斗行為關(guān)閉。單位及網(wǎng)吧用戶(hù)推薦采用rt-VBR流量模型，流量類(lèi)型選用NO_CLP_SCR_CDVT，表示在第一級(jí)漏斗行為中根據(jù)CLP01PCR處理信元流量，對(duì)不符合的信元丟棄，第二級(jí)漏斗行為中根據(jù)CLP01SCR（信元丟失優(yōu)先級(jí)為1時(shí)的平均信元率）處理信元流量，對(duì)不符合信元丟棄。無(wú)論采用何種流量模型，要使流量控制有效，還需將流控開(kāi)關(guān)打開(kāi)，即將UPC、EPD和PPD使能。


　　以單位及網(wǎng)吧用戶(hù)為例，如果用戶(hù)ADSL上網(wǎng)速率為512kbit/s，DSLAM具體數(shù)據(jù)設(shè)定如下：


　　流量模型選用rt-VBR，流量類(lèi)型選用NO_CLP_SCR_CDVT，PCR設(shè)為1024kbit/s，SCR設(shè)為512kbit/s，MBS設(shè)為600cell，CDVT設(shè)為
900 000μｓ，UPC/EPD/PPD打開(kāi)，就可實(shí)現(xiàn)用戶(hù)以512kbit/s的速率上網(wǎng)。如果針對(duì)不同類(lèi)型的用戶(hù)和不同的速率，只要修改相應(yīng)的流量參數(shù)即可。




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