第24卷第12期

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1、第24卷第12期电子与信息学报Vo1．24No．122002年12月JOURNALOFELECTR0NICSANDINFORMATIONTECHN0L0GYDec．2002ATM网络中CBR业务连接允许控制机制赵斌刘增基(西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室西安710071)摘要该文提出了一种基于有限容量缓冲区下CBR业务信元丢失率和最小速率替换的线性近似连接允许控制机制，与原有的CAC机制相比。该文的CAC机制存在两个方面的改进：一方面。使用更合理、精确的CLR表达式，从而能够作出更为准确的连接允许判断；另一方面，能够

2、提供服务质量保证．关键词宽带综合业务网，异步转移模式，CBR，连接允许控制中图号TN919．31引言未来宽带网络的成功在很大程度上依赖于其对各种类型业务(如语音、视频和数据)的统计复用性能。由于不同类型的业务具有不同的业务特性和服务质量(QoS)要求，这就要求网络能够提供相应的机制以便在高效地提高资源利用率的同时确保不同类型业务的QoS，连接允许控制(CAC)则是其中一种十分重要的措施。恒定比特率(CBR)业务是ATM网络中普遍存在的一种业务，其业务特性由其峰值速率进行描述，直观上看，CBR业务CAC机制可以采用峰值带宽分配

3、策略，然而通过排队性能分析可以发现【，由于CBR业务具有严格的QoS要求，这导致有时必须为其分配更多的带宽以确保QoS。本文提出了一种基于有限容量缓冲区下CBR业务信元丢失率(CLR)和最小速率替换的线性近似连接允许控制机制，与原有的CAC机制相比，本文的CAC机制存在两个方面的改进：一方面，使用更合理、精确的CLR表达式，从而能够作出更为准确的连接允许判断；另一方面，能够提供服务质量保证。2CBR业务的服务质量要求CBR业务通常要求严格的QoS，包括极低的信元丢失率(CLR，典型的10)和严格的信元时延抖动(CDV)。若假

4、设CBR业务的服务速率为，缓冲区容量为B，如图1所示，且￡和分别为CBR业务所要求的CLR和CDV。上述CBR的服务质量要求可表示为Pr[LBj￡(1)Pr[CDV>T]<(2)其中为系统稳态队长，由于(2)式可以被转换为队长分布的概率，因此本文以下部分着重讨论如何确保CBR业务的CLR要求，而CDV的分析则是类似的。3有限容量缓冲区下CBR业务信元丢失率根据CBR业务源周期传输信元的特点，可以采用ND／D／1／B的离散时间排队模型，如2000．07—14收到，2002-01-21定稿国家863(No863-317-9601

5、-01)资助课题12期赵斌等：ATM网络中CBR业务连接允许控制机制1767图1所示。该排队模型采用单个服务员，先来先服务且服务时间确定，到达为Ⅳ个相互独立的同类CBR业务源，它们均以D为周期传输信元，其中D为服务速率与CBR业务到达速率之比(例如：当CBR业务为1．5Mbit／s恒定比特率的视频1仿真业务且服务速率为150Mbit／s时，D=100)。将时间轴划分为等长的时隙，每个时隙用于一个信元的传输，则该系统在时间轴上呈现周期性，每个周期由D个时隙组成，假设在每个周期内Ⅳ个CBR业务源的信元到达服从均匀分布，此时业务负

6、荷为N／D，为了满足统计平衡条件，要求NX】，其中。。为无限容量缓冲区系统的稳态队长)的表达式，即G㈤_Pr[。。>N∑-T,r(r(1G()=Pr[。。>]=∑()蚪(1一一)一r()r=1然而，在文献[1，2]中却未考虑有限容量缓冲区的情况，而是采用无限容量缓冲区系统的队长尾部分布来近似有限容量缓冲区系统(缓冲区容量为B)中的CLR(信元丢失率

7、)，即CLR≈Pr(L~>B)=C(B)，这种近似方法有时会导致较大的误差，如图2所示。到达5个信元一个周期(D；8，Nz5。B=2(a)无限容量缓冲区系统(D=8，N=5)(b)有限容量缓冲区系统(D=8，N=5，B=2)图2系统队长图2(a)中，C(B)=c(2)=Pr(L~>2)=3／8，而从图2(b)中可以看出CLR=3／5，此时两者存在着较大的误差，且CLR>C(B)，之所以会这样，是因为两者考虑的对象不同，前者是信元，而后者是系统状态。本文利用有限容量缓冲区系统CLR和无限容量缓冲区系统信元逗留时间之间的关系，得

8、到了一种简单的更为精确的CLR表达式。首先考虑一个处于稳态的具有无限容量缓冲区的系统，C(B)为其系统队长大于B的概率，即C(B)=Pr[L~>B】，定义为信元在该系统中的逗留时间，且W(B)竺Pr[T>B]，则利用Little公式可得W(B)=G(B)／=DG(B)／N1768电子与信息