漏桶算法及其应用

《漏桶算法及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、漏桶算法及其应用周秋平在QuidwayNE08和NE16路由器的工程开局过程中，经常会遇到路由器与ATM交换机的对接要求，由于ATM技术与TCP/IP协议之间存在着很大的差异，而且ATM本身也是一套非常复杂的体系，这对开局工作带来了一些困难。为此，本文简单地介绍一些与NE路由器ATM模块及与ATM交换机对接的相关概念，并重点介绍ATM论坛推荐并在实际中大量应用的ATM流量控制方法----漏桶算法。一、ATM网络业务ATM论坛根据网络应用定义了五种业务类型：CBR、rt-VBR、nrt-VBR、UBR及ABR。CBR：Constant

2、BitRate固定比特率对用户端即业务申请方来说，CBR业务对业务数据流的时延抖动非常敏感，要求网络以恒定的速率发送数据。对网络端即业务提供方来说，必须在连接周期内为CBR业务分配固定的静态带宽，并提供最高优先级。CBR最大的特点在于业务数据流的稳定性，用户端以固定的周期发送数据，业务突发性很小，电路仿真、语音等业务是这一方式的典型应用例子。用户在向网络侧申请CBR业务时，必须提供峰值信元速率PCR参数。rt-VBR：Real-TimeVariableBitRate实时可变比特率顾名思义，rt-VBR业务对数据流的时延和时延抖动非常

3、敏感，语音和交互式视频是这一业务的典型应用，这一点与CBR有些类似。但是rt-VBR业务允许一定的突发性，不同时段源端数据速率可以不同。此外，在网络端即业务提供方并不是为rt-VBR业务分配静态带宽，而是采用统计多路复用方式工作。用户在向网络侧申请rt-VBR业务时，必须提供峰值信元速率PCR、平均信元速率SCR和最大突发大小MBS等参数。nrt-VBR：Non-Real-TimeVariableBitRate非实时可变比特率与rt-VBR业务相比，nrt-VBR对业务的实时性要求不高，业务数据在网络端处理的优先级也比rt-VBR低

4、，其它特点如突发性、统计复用和业务参数等与rt-VBR基本相同。ABR：AvailableBitRate可用比特率ABR业务适于实时性要求不高，突发性较大的应用场合。在ATM的五种业务中，唯有ABR业务的网络侧向用户侧提供反馈机制。当网络发生拥塞时，网络端通过资源管理（RM）信元向用户发送信息，要求降低发送速率。用户在向网络侧申请ABR业务时，必须提供峰值信元速率PCR和最小信元速率MCR参数，而且网络侧必须保证ABR业务数据的可用带宽不小于MCR。UBR：UnspecifiedBitRate未指定比特率与ABR业务相似，UBR业务

5、也适于实时性要求不高和突发性较大的应用场合。但是，UBR业务用户只要求网络侧尽最大努力为自己服务，申请业务时不附带任何服务质量参数。网络侧也不对UBR业务提供任何服务质量保证，当网络发生拥塞时，UBR信元首先被丢弃，FTP、E-Mail等业务是UBR的典型应用。二、ATM流量控制----漏桶算法从前面的概念介绍当中我们知道，用户在申请某项业务之前，首先必须向网络提供PCR、SCR及MBS等参数。这些参数的具体含义是什么？网络侧即ATM交换机如何利用这些参数进行流量控制？这些问题正是本文要介绍的ATM流量控制----漏桶算法的具体内容

6、。首先需要指出，本文所讨论的流量控制和漏桶算法属于“TrafficControl”范畴，更准确地说，漏桶算法是用户参数控制UPC/网络参数控制NPC的内容，UPC/NPC的目的是根据事先约定好的流量参数对虚连接上收到的信元实施监控，避免可能的网络拥塞。如果网络发生拥塞，ATM交换机就必须实施拥塞控制（CongestionControl）操作，这已不属于本文讨论的范围。漏桶算法的正式名称为一般信元速率算法GCRA（GenericCellRateAlgorithm），其基本思想非常简单。假设用户设备和ATM交换机直接相连，当用户端发送信

7、元的速率越大，则在相同的时间段内ATM交换机收到的信元也就越多。当用户发送数据的速率太大，造成交换机在短时间内收到的信元过多，超出双方事先达成的协议或超出交换机的承受能力，并导致网络拥塞，这时交换机就必须采取一些“惩罚”性的措施，要么将违约的信元直接丢弃，要么将其打上标记（将信元头的CLP位置1），当网络发生拥塞时优先丢弃这些被打上标记的信元。从上述描述可以将漏桶算法用一句话概括，就是用户发送的信元到达ATM交换机的时刻，可以比该信元预期到达的时刻晚，也可以早一点，但是不能太早！关键问题在于：什么叫预期到达的时刻？什么是太早？如何定

8、量。假设某用户向网络侧申请了一项业务，所申请的最大网络带宽为PCR（单位为信元/秒）。记T=1/PCR，则T值意味着用户每隔不小于T的时间，向网络发送一个信元。如图1所示，记初始时刻（交换机在该时刻收到用户信元1）为t1，图1（a）表