业务量控制是什么

业务量控制（traffic control）是对通信系统或通信网络中传输的所有信息(包括系统控制信息、路由选择信息、操作维护人员的联络信息)的管理与控制。通信网中的业务量控制是维持网络正常操作所必需而又非常重要的一项工作。

业务量控制（traffic control）是对通信系统或通信网络中传输的所有信息(包括系统控制信息、路由选择信息、操作维护人员的联络信息)的管理与控制。通信网中的业务量控制是维持网络正常操作所必需而又非常重要的一项工作。由于网络资源有限，如信道容量、节点缓冲器容量、资源的处理能力等，无限制的用户业务量会导致网络拥塞，严重时会导致网络瘫痪。

业务量控制

ATM 是未来高速网络所采用的信息转移模式，以固定长度的信元传递信息，因而减少了延迟方差，适合于传递语言、数据和视频等综合业务。在 ATM 网中设备业务量的控制功能如同公路交通网中的车流量控制一样，是维持网络正常运行所必须而又非常重要的功能。因为现有网络的资源是有限的(如信道的容量、节点缓冲器的容量等)，所能支持的连接和业务量也是有限的，当网络中的连接数目和业务流量超过它所能支撑的限度时，网络的服务质量就会下降，如使时延增加和丢失增加等等。设置业务量控制的目的就是为在有限的网络资源下，尽可能合理地对用户所使用的网络资源加以控制，以在网络工作超负荷时采取特定的解救措施，最大限度地接入尽可能多的用户，并能提供有保证的或者可被用户接受的服务质量。

ATM 网络的业务量控制方法不同于传统的电路交换的网路。在传统的电路交换网络的控制方法中，由于速率固定，所以呼叫接入比较简单，只要在主叫与被叫之间选到一条路由，呼叫就能接通，并且该连接不会受网络中其它用户的影响。但在 ATM 网络中，这种简单的呼叫接纳机制就完全不适用了。因为 ATM 网络中的信元是采用统计复用的方法共享资源的，各个连接没有固定速率的专用信道，且各连接之间的信道带宽也存在着相互制约的关系。更为重要的是，ATM 网中的业务是高度突发的，速率变化很大，若只采用简单的呼叫接续方法，既不能保证正在建立呼叫连接的服务质量，也不能保证已经建立连接的服务质量。

同样，对于传统的分组交换网中的业务量控制方法来说，也不能照搬到 ATM 网络之中。这是因为:第一，分组网简单的窗口控制方法，不能很好地反映 ATM 网中多种宽带业务的突发模型;第二，分组网单纯的反应式的拥塞控制方法对于高速的 ATM 网络来说也不会奏效。因此需要探索新的 ATM 网络业务量的控制方法，本文即对 ATM 网络一些基本的业务量的控制方法进行探讨。

连接受理控制(CAC)

CAC 的概念

CAC，又称允许接入控制或呼叫受理控制。它在 ATM 网中对缓解或消除网内拥塞起着关键作用。CCITT 对 CAC 作了如下定义：CAC 是网络在呼叫建立时所采取的一系列行动，以确定这次呼叫是受理或拒绝。要完成一次连接，首先要由用户与网络协商，用户呼叫时，除送出被叫的地址外，还应送出所要发送的各种参数，如峰值速度、平均速率、最大突发时长、服务质量(如信元丢失率、延迟等)，网络根据用户的地址和路由表找出一条从发端到收端的“最佳”路由，计算网络资源量(能提供的带宽并检查此带宽是否能满足用户要求)能否确保通信质量，如果可能，就作出允许接入的判断。如果不能满足，网络应与用户协商修改参数或服务质量指标，如果用户不接受，则拒绝这次连接(呼叫)。CAC 的工作概况如图 1 所示。

CAC 的受理逻辑

CAC 的受理逻辑大致可分为两种：

计测通过 VP 的信元数，作为 VC 的受理判断的原始依据；

不采用业务量计测，而是以用户申报的业务量描述符为基础作出受理判断。

第一种适用于数据通信等业务，在连接建立时，申报业务量有困难的业务。第二种适用于节点系统。例如可采用从用户申报的业务量特性，通过在线评价交换节占内信元丢失率等来判断可否受理，或采用事先通过脱线评价各业务量特性同时可设定的连接数，交换节点将连接数(N)和实际设定的连接数(X)作比较，若 N>X，就可以受理。

使用参数的控制(UPC)

通过 CAC 受理的业务量(信元)入网后，网络要对流入的业务量进行监视和控制，如有违反协议，即超过用户申报的业务量流入，就在该时刻将违反的信元丢弃或打上标记，再视网络内节点负载状况加以处理。

UPC 方法主要有漏桶法(LB)，此外还有窗口法流量控制，如 T-X、DB。漏桶法(LB)由排队缓存器和令牌存储器构成，如图 2 所示。其控制机理是输入的业务量首先进入排队缓存器，获得一个令牌后才能输出并进入网路。令牌发生器通常按一固定的速率 R 周期性地产生令牌，生成的令牌进入令牌存储器，当令牌存储器被占满时，令牌发生器就会停止产生令牌，直到令牌发生器再次出现空位为止。如果输入排队存储器已满，此时到达的信元就会被丢失或被打上标记进入网络，当沿其虚通道的各节点负载较轻时，这些带有标记的信元就能顺利地到达目的节点。如果这些节点发生了拥塞，网络将首先丢弃这些带有标记的信元以缓解网络的拥塞状态。这种方法的优点是能保证入网的平均速率不超过协议规定值，又允许一定的突破值，且结构简单，利于实现。其缺点是对符合用户呼叫建立协议的入网业务，有时会将部分信元误判断为“违法”而将其丢掉或打上标记。

漏桶性能与参数 D(D 为输入业务到达时，相邻信元时间间隔的平均值与令牌产生时间间隔比值的倒数)、C(C 为输出相邻信元时间间隔的归一化方差系数)、W(平均等待时间)、B(排队缓存器容量)、LR(误判率)等密切相关。图 3、4、5 表示话音、数据、图象随 B 改变的漏桶性能。

由此(3～5)图可见，随着 B 的减少，W 减小但 LR 增大，说明 LR 与 W 对参数 B 存在一折衷的关系，其折衷程度对漏桶参数的选择有一定的制约作用。比较图 3、4、5 可看出，当取相同的 D、M、B 值时，话音业务的误判率和平均时间比数据、图象大得多。若增大 R(即减少 D)，可使 LR 和 W 都减小但会使实际违反呼叫建立协议的业务流量难以控制，所以必须合理地选择 D 值。

另外，当 B=10 时，参数 M 对话音、数据、图象业务漏桶性能的影响示于

表 2、表 3 中。

T-X 法是对某一个已确定的相位周期 T 区间的信元数计数。DB 法是按时间顺序记忆信元到达信息，对某时间 T 前的信元进行计数。T-X 与 DB 的电路相同，只用计数器。因为 T-X 是对未确定的相位计数，当超过规定值的业务量流入时，存在未被发觉的概率。此概率是随 T 的增加而减小。DB 法虽可在整个相位时间 T 内都能保证最大的信元数 x，但存储器必须按时间顺序存入信元到达的信息，当长周期存储时，就会增大硬件量。

优先控制

网络受理了业务后，由于突发性的业务量重叠，可能瞬时不能满足用户所要求的通信服务质量(QOS)，为了抑制这种现象发生，在信元传输时要对不同质量要求的业务进行优先处理等控制，以提高网络资源的有效利用率，实现满足信元迟延和信元丢失等条件各异的多媒体服务。

图 6 表示用输出线路缓存器实现优先控制的硬件构成方法。它是按质量等级设置独立的 FIFO(先进先出)缓存器，把进来的信元分配给相应等级的缓存器，通过控制由这些缓存器向出线读出的顺序，使各种质量等级中的信元丢失率和信元延迟时间得到保障。输出线路的带宽分配比率由各种质量等级的业务量决定，可按业务量观测值进行控制。

拥塞控制

当信元丢失率超过一定值(即超过质量保证值，10^-5～10^-6)，就会降低网络的吞吐量，使服务质量下降，因此将信元丢失量超过 10-5～10-6 时，定义为拥塞状态。为了满足质量要求和抑制拥塞，网络就必须进行拥塞控制。拥塞控制可分两类：一是预防性控制，是在拥塞产生之前采取的控制方法。二是反应式控制(拥塞恢复控制)，是当发生拥塞时如何迅速解除的控制方法。

拥塞控制方框图示于图 7。它由拥塞检测、拥塞通知、信元速率控制、控制解除等构。