原创 ADSL流量控制原理浅析

1 前言

　　目前ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line）已经成为最热门、最流行和发展最快的Internet接入方式。我们知道，对于ADSL业务，不同的速率对应不同的资费标准，这使运营商增加了业务的种类，给用户也提供了多种选择。本文就分析如何进行ADSL流量控制实现不同的上网速率。

2 ADSL传输方式和ATM业务类型

　　ADSL是基于ATM（Asynchronous Transfer Mode）的一项物理层点对点数据传输技术，可支持多种网络协议。常见的ADSL接入封装协议有IPoA（IP over ATM）、PPPoA（PPP over ATM）、IPoEoA（IP over Ethernet over ATM）、PPPoEoA（PPP over Ethernet over ATM）等等，不论何种协议，最终都是把 IP包封装成ATM信元。一般来说，上行的数据信号在ADSL Modem中通过AAL5 SAR （ATM Adaptation Layer 5 Segmentation and Reassembly）功能实现Ethernet帧到ATM信元之间的转换，经调制后，信号通过普通电话线传到DSLAM（DSL Access Multiplexer），DSLAM对ADSL信号进行解调，并恢复成ATM信元格式。下行的信号是DSLAM对ATM信元进行ADSL信号调制后通过普通电话线传到ADSL Modem中。

　　由此可见，由于ADSL是基于ATM的数据传输技术，DSLAM就是基于ATM技术设计，它支持多种ATM业务：CBR、rt-VBR、nrt-VBR、UBR，对这些业务DSLAM分别提供不同的处理措施和不同的缓存空间、调度优先级，对不同的业务类型提供不同级别的业务整形功能，使得不同的ATM业务类型在传输线路中，得到与该业务类型相适应的带宽，从而保证了高性能的QoS（Quality of Service）支持。

　　ATM业务类型有以下几种：

　　（1）恒定比特率业务（CBR，Constant Bit Rate）

　　用于需要静态带宽的连接，并且要求提供最高优先级。其特点是业务数据流稳定，突发性很小。向网络申请CBR业务时需要提供的参数只有一个PCR （峰值信元速率）。源端可以以协商的PCR或者低于PCR（也可能停止发送）的速率发送信元。典型应用是电路、仿真语音。

　　（2）实时可变比特率业务（rt-VBR，Real-Time Variable Bit Rate）

　　对数据流的时延和时延抖动非常敏感。和CBR比较类似，但是rt-VBR业务容许一定的突发性，在不同的时间源端发送数据的速率可以不同。向网络申请rt-VBR业务时需要提供的参数有：PCR（峰值信元速率）、SCR（平均信元速率）、MBS（最大突发长度）和CDVT（信元时延容限）。典型应用如语音和交互式视频业务。

　　（3）非实时可变比特率业务（nrt-VBR，Non-Real-Time Variable Bit Rate）

　　适用于有突发特性的非实时业务。和rt-VBR业务相比较，nrt-VBR最大的特点就是对业务本身的实时性要求不高，业务数据在网络端处理的优先级也比rt-VBR低。向网络申请nrt-VBR业务时需要提供的参数与rt-VBR业务一样，包括PCR（峰值信元速率）、SCR（平均信元速率）、MBS（最大突发长度）和CDVT（信元时延容限）。

　　（4）未定义比特率业务（UBR，Unspecified Bit Rate）

　　适用于实时性不高、突发性较大的应用业务类型。但是UBR用户只是要求网络侧尽最大努力为自己服务，提出业务申请时不附带任何服务质量参数。网络侧对UBR业务也不提供任何服务质量保证，网络发生拥塞时UBR信元首先被丢弃，数据的纠错由上层协议来完成。典型应用有FTP、E-mail等。

　　上面提到的参数如PCR、SCR、MBS和CDVT都是流量参数或服务质量参数。

3 流量控制原理

　　ATM流量管理通过以下步骤实现：（1）呼叫请求建立连接，其关键技术是连接允许控制。（2）通信过程中对流量的监测与控制，关键技术是使用参数控制。（3）拥塞控制，关键技术是选择信元丢弃与拥塞指示。

　　其中流量的监测与控制采用漏桶算法，即一般信元速率算法GCRA （Generic Cell Rate Algorithm）。其基本思想原理是：假设一有限容量的漏桶（桶的深度对应某种流量参数），到达的信元进入漏桶，经漏桶渗漏后输出到网络。该漏桶以每单位时间一个容量单位的连续速率向外渗漏（该速率对应于某种业务的信元速率参数），同时每当一个信元到达时，其容量加1。当信元到达速率超过漏桶渗漏速率时，连续累积的信元会使漏桶充满，这时如果还有信元到达该信元就会溢出漏桶（即被丢弃），该信元即是违约信元。如采用双漏桶算法，表示第一级漏桶处理PCR，第二级漏桶处理SCR。具体流量控制时，PCR是必须的，而SCR是可选的。

　　具体来讲，就是运用UPC（使用参数控制）功能，在用户/网络接口设立监测与限制机制，以确保每条虚电路中实际入网的流量特性参数符合协商值。目前UPC中的限制措施主要是对属于超越协商值的那部分流量的信元打上标记，表示这部分信元的服务质量不能保证，一旦网络发生拥塞首先丢弃这类信元。ATM网中传送的信元有两种优先级别，通过信元头中的CLP（信元丢失优先级）位来区分，CLP=0表示优先级高，CLP=1表示优先级低。常用的信元丢弃策略有两种：EPD（早期包丢弃）和PPD（部分包丢弃）。

4 实际应用

　　对应不同业务类型的特点，一般家庭上网用户可采用UBR流量模型，流量类型选用NO_CLP_NO_SCR，表示在第一级漏斗行为中根据CLP01PCR（信元丢失优先级为1时的峰值信元率）处理信元流量，对不符合的信元丢弃，而第二级漏斗行为关闭。单位及网吧用户推荐采用rt-VBR流量模型，流量类型选用NO_CLP_SCR_CDVT，表示在第一级漏斗行为中根据CLP01PCR处理信元流量，对不符合的信元丢弃，第二级漏斗行为中根据CLP01SCR（信元丢失优先级为1时的平均信元率）处理信元流量，对不符合信元丢弃。无论采用何种流量模型，要使流量控制有效，还需将流控开关打开，即将UPC、EPD和PPD使能。

　　以单位及网吧用户为例，如果用户ADSL上网速率为512kbit/s，DSLAM具体数据设定如下：

　　流量模型选用rt-VBR，流量类型选用NO_CLP_SCR_CDVT，PCR设为1024kbit/s，SCR设为512kbit/s，MBS设为600cell，CDVT设为 900 000μｓ，UPC/EPD/PPD打开，就可实现用户以512kbit/s的速率上网。如果针对不同类型的用户和不同的速率，只要修改相应的流量参数即可。

----《中国数据通信》