計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程教程的附錄b c d e

1、5.3 第 4 版的附錄 B, C, D 和 E。5.3.1 附錄 B隨機(jī)接入技術(shù)：ALOHA在 20 世紀(jì) 70 年代初期夏威夷大學(xué)首次試驗(yàn)隨機(jī)接入。這是為了使地理上分散的用戶通過無線電來使用中算機(jī)。由于無線電信道是一個(gè)公用信道，一個(gè)站的信息可以同時(shí)被多個(gè)站收到，而每個(gè)站又是隨機(jī)的，因此這是一個(gè)隨機(jī)接入系統(tǒng)。夏威夷大學(xué)早期研制的系統(tǒng)稱為 ALOHA，是 Additive Link On-line HAwaii system 的縮寫， 而 ALOHA 恰好又是夏威夷方言的“你好”。下面先介紹純 ALOHA。B.1 純 ALOHA1. 工作原理純 ALOHA 就是最原始的 ALOHA。它可以工作

2、在無線信道，也可以工作在總線式網(wǎng)絡(luò)中。為討論其工作原理，我們采用如圖 B-1 所示的模型。這個(gè)模型不僅可代表總線式網(wǎng)絡(luò)，而且可以代表無線信道的情況。站 1站 2¼站 (N 1)站 N接口總線信道圖B-1 ALOHA 系統(tǒng)的一般模型圖B-2 表示一個(gè) ALOHA 系統(tǒng)的工作原理。每一個(gè)站均自由地?cái)?shù)據(jù)幀。為分析簡單起見，今后幀的長度不是用比特而是用這個(gè)幀所需的時(shí)間來表示，在圖 B-2 中用 T0代表這段時(shí)間。我們還設(shè)所有的站的幀都是定長的。重發(fā)站 116tT0重發(fā)再重發(fā)站 225t重發(fā)站 N 137t站 Nt1234567幀到達(dá)tTT00T0T0圖B-2 純ALOHA 系統(tǒng)的工作原理當(dāng)站

3、 1幀 1 時(shí)，其他的站數(shù)據(jù)，所以站 1 的必定。這里不考慮由信道不良而產(chǎn)生的誤碼。但隨后站 2 和站 N -1的幀 2 和幀 3 在時(shí)間上重疊了一些。這就是以前提到過的“碰撞”。碰撞的結(jié)果是使碰撞的雙方(有時(shí)也可能是多方)所的數(shù)據(jù)都出現(xiàn)差錯(cuò)，因而都必須進(jìn)行重傳。但是發(fā)生碰撞的各站不能馬上進(jìn)行重傳，因?yàn)檫@樣做就必然會繼續(xù)產(chǎn)生碰撞。ALOHA 系統(tǒng)采用的重傳策略是讓各站等待一段隨機(jī)的時(shí)間，然后再進(jìn)行重傳。如再發(fā)生碰撞，則需再等待一段隨機(jī)的時(shí)間，直到重傳為止。圖中其余的一些幀的情況是幀 4，而幀 5 和幀 6 發(fā)生碰撞。5.3-142. 性能分析下面我們來分析純 ALOHA 的一些主要性能，這就是

4、吞吐量和平均時(shí)延的計(jì)算。為便于分析，我們在圖 B-2 中用最下面的一個(gè)坐標(biāo)將所有各站的情況在一起，用一個(gè)垂直向下的箭頭表示某個(gè)幀的開始(可以和上面各站的情況對照來看)。從圖中可看出，一個(gè)幀如欲，必須在該幀時(shí)刻之前和之后各一段時(shí)間 T0 內(nèi)(一共有 2T0 的時(shí)間間隔)，沒有其他幀的3時(shí)刻之前 T0 的時(shí)間內(nèi)，出現(xiàn)幀 2 的。否則就必產(chǎn)生碰撞而導(dǎo)致，因此幀 3 和幀 2 的失敗。例如，幀都要失敗。而幀 4的時(shí)刻之前和之后的時(shí)間 T0 內(nèi)，沒有其他幀的，因此幀 4 的必定。我們可以把每一個(gè)幀看成是有一個(gè)幀到達(dá) ALOHA 網(wǎng)絡(luò)。這樣，一個(gè)幀的條件，就是該幀與該幀前后的兩個(gè)幀的到達(dá)時(shí)間間隔均大于 T

5、0。我們設(shè)幀的到達(dá)服從泊松分布。但這并全符合實(shí)際情況。這是因?yàn)?，雖然大量的站同時(shí)隨機(jī)地?cái)?shù)據(jù)幀時(shí)，在每個(gè)站的通信量都很小的條件下，整個(gè)系統(tǒng)的幀到達(dá)可看成是泊松過程，但在出現(xiàn)重傳過程時(shí)，這樣的到達(dá)過程就不再是泊松過程，而是一個(gè)與重傳策略有關(guān)的較為復(fù)雜的過程。然而如果重傳時(shí)的隨機(jī)時(shí)延足夠長，那么認(rèn)為幀的到達(dá)(包括重傳幀)是泊松過程仍是合理的。在這樣的假定下，就可以使 ALOHA 系統(tǒng)的分析大為簡化。在有關(guān)ALOHA 系統(tǒng)的文獻(xiàn)中，一般都使用這樣兩個(gè)歸一化的參數(shù)。它們是：(1) 吞吐量 S這又稱為吞吐率，它等于在幀的時(shí)間 T0 內(nèi)的平均幀數(shù)。出去，幀與幀之顯然，0 £ S £ 1，

6、而 S = 1 是極限情況。在 S = 1 時(shí)，幀一個(gè)接一個(gè)地間沒有空隙。這種情況雖然使信道的利用最為充分，但在眾多用戶隨機(jī)幀的情是不可能實(shí)現(xiàn)的。但是，可以用 S 接近于 1 的程度來衡量信道的利用率是否充分。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，在時(shí)間 T0 內(nèi)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)的平均幀數(shù)(即輸入負(fù)載)應(yīng)等于吞吐量 S。(2) 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載(offered load)G從網(wǎng)絡(luò)的角度看，G 等于在T0 內(nèi)總共的平均幀數(shù)。而重傳的幀。顯然，G ³ S，而只有在不發(fā)生碰這里包括的幀和因碰撞未撞時(shí)，G 才等于 S。還應(yīng)注意到，G 可以遠(yuǎn)大于 1。例如，G = 10，表示在 T0 時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)共了 10 個(gè)幀，這當(dāng)然會

7、導(dǎo)致很多的碰撞。在穩(wěn)定狀態(tài)下，吞吐量 S 與網(wǎng)絡(luò)負(fù)載 G 的關(guān)系為：S = G ×P(B-1)的幀的這里 P是一個(gè)幀的概率，它實(shí)際上就是的幀在所總數(shù)中所占的比例。從圖 B-2 可看出，若幀 4 要，幀 3 和幀 4 的時(shí)間間隔應(yīng)大于T0，同時(shí)幀 4 和幀 5 的時(shí)間間隔也要大于 T0。因此，若幀 4 要，必須在幀 4 到達(dá)的前后各一個(gè) T0 的時(shí)間內(nèi)沒有其他幀的到達(dá)。因?yàn)榧俣藥牡竭_(dá)是泊松過程，因此在2T0 的時(shí)間內(nèi)有 k 個(gè)到達(dá)的概率是：(2G)ke, k = 0,1, 2.-2GP在 2T0 的時(shí)間內(nèi)有 k 個(gè)到達(dá)(B-2)k!在上式中，2G 是在 2T0 的時(shí)間內(nèi)的平均到達(dá)幀

8、數(shù)。于是S = G ×P = G ×P在 2T0 的時(shí)間內(nèi)有 0 個(gè)到達(dá)(2G)0= G-2Ge0!5.3-2= Ge-2G這就是 Abramson 于 1970 年首次推導(dǎo)出的 ALOHA 吞吐量公式。當(dāng) G = 0.5 時(shí)，S = 0.5e-1 » 0.184。這是吞吐量 S 可能達(dá)到的極大值。這點(diǎn)從圖 B-3 的吞吐量曲線可以看得很清楚。用求極值的方法也可很容易地得出這一結(jié)論。S(B-3)0.200.100.G00.51.01.52.0圖B-3 純ALOHA 的吞吐量與網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的關(guān)系曲線(B-3)式是在假設(shè)系統(tǒng)工作在穩(wěn)定狀態(tài)下推導(dǎo)出來的。然而圖 B-3 所示

9、的曲線在 G 值大于 0.5 呈現(xiàn)負(fù)的斜率，因而這段區(qū)域是不穩(wěn)定的。關(guān)于這點(diǎn)可做如下解釋。設(shè)系統(tǒng)工作在 G > 0.5 的某一個(gè)點(diǎn)上(G', S')。假定現(xiàn)在由于某種使網(wǎng)絡(luò)負(fù)載 G 增大了一些。根據(jù)圖中的曲線，吞吐量應(yīng)下降。這表明的幀數(shù)減少而發(fā)生碰撞的幀數(shù)則增加。這種情況就引起的重傳，因而使網(wǎng)絡(luò)負(fù)載 G 進(jìn)一步增大。這樣惡性循環(huán)的結(jié)果，使工作點(diǎn)迅速沿曲線下降，直到吞吐量下降到零為止。這時(shí)，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載達(dá)到很大的數(shù)值。數(shù)據(jù)幀不斷地、碰撞、重傳，但是并無有用的輸出。整個(gè)系統(tǒng)完全不能工作了?？梢姡诩?ALOHA 系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載 G 一定不能超過 0.5。一個(gè)理想隨機(jī)接入系統(tǒng)的吞

10、吐量 S 的極限值是 1。但純 ALOHA 的吞吐量的極大值只能達(dá)到理想值的 18.4 %。實(shí)際上為安全起見，純 ALOHA 的吞吐量 S 不應(yīng)超過 10% 。為了提高 ALOHA 系統(tǒng)的吞吐量，在純 ALOHA 出現(xiàn)之后又有了多種改進(jìn)的 ALOHA 系統(tǒng)。雖然如此，在許多情，當(dāng)需要進(jìn)行突發(fā)式的交互性的數(shù)據(jù)通信時(shí)，采用純 ALOHA這樣的方式可能既簡單又便宜。當(dāng)年夏威夷大學(xué)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)也正是為這種環(huán)境而設(shè)計(jì)的?，F(xiàn)在假定許多異步終端通過多點(diǎn)線路連到主機(jī)，線路的數(shù)據(jù)率為 4800 b/s。設(shè)每份報(bào)文有60 個(gè)字符，而用戶用鍵盤輸入一份報(bào)文需 2 分鐘(包括思考時(shí)間)。再設(shè)每個(gè)字符用 10 bit 進(jìn)

11、行編碼，則每個(gè)終端的平均數(shù)據(jù)率僅 5 b/s。如采用 ALOHA 方式，取 S = 0.1，即僅利用信道容量的 10%，則信道的總數(shù)據(jù)率為 480 b/s。這樣的系統(tǒng)一共可容納 480/5 = 96 個(gè)交互式的用戶，還是相當(dāng)不錯(cuò)的。下面討論幀的時(shí)延。設(shè)發(fā)完一幀后要經(jīng)過 R 倍的 T0 后才能收到確認(rèn)信息因而才能發(fā)，一幀所需的時(shí)間是 T0(1 + R)。但若所送下一幀。這樣，在最好的情的幀發(fā)生碰撞而必須重傳，情況就不一樣了。設(shè)由超時(shí)定時(shí)器決定重傳需要經(jīng)過的時(shí)間也是 R 倍的 T0。但重傳還要經(jīng)過一段隨機(jī)的時(shí)延。這樣，從決定重傳到重傳完畢所需要的時(shí)間是 n 倍的 T0，而 n 是一個(gè)從 1 到某一

12、個(gè)事先確定的正整數(shù) K 之間的隨機(jī)選擇出的一個(gè)整數(shù)(每次重傳都要隨機(jī)選擇一次)。重傳完畢后，再經(jīng)過時(shí)間 RT0 才能收到確認(rèn)信息。圖 B-4 畫的是重傳一次的情況。可以看出，當(dāng)重傳一次時(shí)，一幀所需的時(shí)間(從開始起到可以下一幀時(shí)為止)最小是 T1，T1 =T0 + RT0 + T0 + RT0；最大是 T2，T2 =T0 + RT0 + KT0 + RT0。若一個(gè)幀平均重傳 NR 次才能，則不難得出一個(gè)幀總共所需的平均時(shí)間為：5.3-3不穩(wěn)定區(qū)域(G¢, S ¢)184D = T0 1 + R + NR (R + (K + 1)/2)(B-4)重傳(時(shí)延最小)再重傳(時(shí)延最大

13、)tT0RT0T0RT0T1KT0RT0T2圖B-4 重傳幀的時(shí)延時(shí)間平均重傳次數(shù)顯然與整數(shù) K 有關(guān)。不難想象，K 越小，重傳時(shí)幀的碰撞機(jī)會就越大， 因而重傳次數(shù)也會增多。增大 K 值就可以減少再次碰撞的機(jī)會。但若使 K 值變得很大，則一幀的平均時(shí)延就會很大。理論分析表明，選擇 K = 5 是一個(gè)很好的折衷。在這種情，重傳次數(shù) NR 與 K 的關(guān)系不大。此時(shí)可得出：G/S = 1 + NR(B-5)再利用(B-3)式的結(jié)果，得出NR = e2G - 1(B-6)式表示，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增大時(shí)，幀的重傳次數(shù)將按指數(shù)規(guī)律增長。B.2 時(shí)隙 ALOHA (S-ALOHA)為了提高 ALOHA 系統(tǒng)的吞吐

14、量，可以將所有各站在時(shí)間上都同步起來(這要付出代價(jià))，并將時(shí)間劃分為一段段等長的時(shí)隙(slot)，記為 T0，同時(shí)規(guī)定，只能在每個(gè)時(shí)隙開始(B-6)時(shí)才能一個(gè)幀。這樣的 ALOHA 系統(tǒng)叫做時(shí)隙 ALOHA 或 S-ALOHA。圖B-5 為兩個(gè)站的時(shí)隙 ALOHA 的工作原理示意圖。圖中的一些向上的垂直箭頭代表幀的到達(dá)。時(shí)隙的長度是使得每個(gè)幀正好在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)完畢。從圖 B-5 可看出，每一個(gè)幀在到達(dá)后，一般都要在緩存中等待一段時(shí)間(這時(shí)間小于 T0)，然后才能出去。當(dāng)在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的幀到達(dá)時(shí)，則在下一個(gè)時(shí)隙將產(chǎn)生碰撞。碰撞后重傳的策略與純 ALOHA 的情況是相似的。重傳站 1t

15、T0幀到達(dá)幀到達(dá)重傳站 2tT0幀到達(dá)幀到達(dá)圖B-5 時(shí)隙ALOHA 的工作原理現(xiàn)在推導(dǎo)時(shí)隙 ALOHA 的吞吐量公式。吞吐量 S 與網(wǎng)絡(luò)負(fù)載 G 的定義與純 ALOHA 的相同。參閱圖 B-5。設(shè)一個(gè)幀在某個(gè)時(shí)隙開始之前到達(dá)。顯然，此幀能夠沒有其他幀在同一時(shí)隙內(nèi)到達(dá)。因此，的條件是S = G ×P = G × P在 T0 的時(shí)間內(nèi)有 0 個(gè)到達(dá)(G)0=-GGe0!5.3-4Ge-G=(B-7)此公式為 Roberts 在 1972 推導(dǎo)出來的。當(dāng) G = 1 時(shí)，S = Smax = e-1 » 0.368。圖 B-6 畫出了(B-7)式表示的曲線。為便于比較

16、，純 ALOHA 的吞吐量且也畫在同一坐標(biāo)中?？梢钥闯?， 對于時(shí)隙 ALOHA，不穩(wěn)定區(qū)域位于 G > 1 的部分。S0.40時(shí)隙ALOHAS = Ge-G0.300.20純ALOHA0.10 0.184 S = Ge-2GG00.51.01.52.02.5圖B-6 時(shí)隙ALOHA 與純ALOHA 的吞吐量曲線時(shí)隙 ALOHA 的一幀的平均時(shí)間的計(jì)算方法與純 ALOHA 的相似。只是要注意，每個(gè)幀到達(dá)站的時(shí)間是隨機(jī)的，到下一個(gè)時(shí)隙的到來平均要等待時(shí)間 T0/2，因此現(xiàn)在要在(B-4)式右端兩個(gè)地方加上 0.5，即D /T0 = 1.5 + R + NR R + 0.5 + (K + 1)

17、/2(時(shí)隙 ALOHA)(B-8)這里 NR 是幀的平均重傳次數(shù)。當(dāng) K 很大時(shí)，NR 與 K 基本無關(guān)。這樣可以很容易求出：NR = eG - 1(時(shí)隙 ALOHA)(B-9)若 K 不是很大，NR 將與 K 有關(guān)，其關(guān)系的計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，此處從略。實(shí)際上，只要 K ³ 5， (B-4)式和(B-8)式都還是相當(dāng)準(zhǔn)確的。K 的大小對幀的時(shí)延有很大的影響。K 太大會使時(shí)延增大。但 K 太小又會使重傳時(shí)的碰撞機(jī)會增大，這反而會增加重傳次數(shù)?？梢姶嬖谝粋€(gè)最佳的 K 值。但幀的時(shí)延對 K 值的選擇并不靈敏(只要 S 不是太接近于極限值)。一般可取 K = 5。圖B-7 畫的是兩種 ALOHA

18、 的歸一化的幀平均傳輸時(shí)延 D/T0 與吞吐量 S 的關(guān)系曲線。這是在忽略時(shí)延并令 K = 5 的條件下得出的。從兩條曲線的對比可看出，當(dāng)吞吐量很小時(shí)，純 ALOHA 的性能要稍好一些。但當(dāng)吞吐量增大時(shí)，純 ALOHA 的時(shí)延會急劇上升(尤其是當(dāng) S 接近于 0.18 時(shí))，而對時(shí)隙 ALOHA 卻可以在更高的吞吐量下工作。D/T0純ALOHA54321時(shí)隙ALOHAS00.10.20.30.4圖B-7 幀的平均傳輸時(shí)延與吞吐量的關(guān)系曲線(無時(shí)延，K = 5)最后還要強(qiáng)調(diào)一下，這兩種 ALOHA 的吞吐量公式的推導(dǎo)，都是假定站的數(shù)目很大(理論上應(yīng)為無窮大)，而每一個(gè)站一個(gè)幀的概率很小(理論上應(yīng)

19、趨向于零)，因?yàn)橹挥性谶@個(gè)條件下，各站隨機(jī)地幀的總效應(yīng)才相當(dāng)于泊松過程。然而在實(shí)際上站的數(shù)目總是有5.3-50.368限的。這樣就產(chǎn)生一個(gè)問題：對于有限的站數(shù)，如使用前面推導(dǎo)的公式，究竟會帶來多大的誤差。現(xiàn)在以時(shí)隙 ALOHA 為例，來研究有限站數(shù)的吞吐量公式。假設(shè)共有 N 個(gè)站。各站Si 為站 i 在任一時(shí)隙地隨機(jī)幀，一個(gè)時(shí)隙的長度正好可以一個(gè)幀。設(shè)(發(fā)和不一一個(gè)幀的概率。于是，1 - Si 為站 i 在任一時(shí)隙沒有送失敗或根本沒有)的概率。再設(shè) Gi 和 1 - Gi 分別為站 i 在任一時(shí)隙個(gè)幀的概率。顯然，對所有 i，我們有 Si £ Gi。因?yàn)楦髡編堑?，所以NS j =

20、Gj Õ(1 - Gi )i=1 i¹ j(B-10)現(xiàn)在再設(shè)各站的統(tǒng)計(jì)特性都相同，即 Si = S/N 和 Gi = G/N，而 S 和 G 分別為整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，則(B-10)式可化：S = G(1 - G/N)N-1這就是有限站數(shù)的 ALOHA 系統(tǒng)的吞吐量公式。利用公式(B-11)lim(1 + x / n)n = ex ，n®¥(B-11)式在 N ® ¥時(shí)變?yōu)镾 = lim G(1 - G / N )N-1 = Ge-G(B-12)N ®¥這正是前面導(dǎo)出的(B-7)式。對(B-12)式的 S

21、 求極值。得出當(dāng) G = 1 時(shí)，S 達(dá)極大值Smax = (1 - 1/N)N - 1表B-1 列出了不同 N 值和相應(yīng)的 Smax 值。(B-13)表 B-1時(shí)隙 ALOHA 的最大吞吐量與站數(shù)的關(guān)系從表中所列數(shù)值可以看出，只要有 20 個(gè)站(或些)，就可以利用無窮多站的模型所得出的各種結(jié)論和公式。我們還可看出，只有在 N = 1 時(shí)，Smax 才等于 G，這時(shí)沒有重傳的幀。隨著站數(shù)的增多，Smax 值迅速下降，最后趨于 1/e。5.3-6N12351020100¥Smax10.50.4440.4100.3870.3770.3700.368習(xí)題：B-01試用其他方法導(dǎo)出(B-3)

22、式。例如，從“G = S + 平均重傳次數(shù)”出發(fā)，求出平均重傳次數(shù)為 G(1-e-2G)，然后解出 S 來。(提示：計(jì)算至少發(fā)生一次的概率。)B-02 若干個(gè)終端用純 ALOHA 隨機(jī)接入?yún)f(xié)議與遠(yuǎn)端主機(jī)通信。信道速率為 2400 b/s。每個(gè)終端平均每 2 分鐘一個(gè)幀，幀長為 200 bit，問終端數(shù)目最多為多少？若采用時(shí)隙ALOHA 協(xié)議，其結(jié)果又如何？若改變以下數(shù)據(jù)，分別重新計(jì)算上述問題：(1)(2)(3)幀長變?yōu)?500 bit。終端每 3 分鐘一個(gè)幀。線路速率改為 4800 b/s。B-03 在純 ALOHA 協(xié)議中，工作在 G = 0.5 的狀態(tài)，求信道為空閑的概率。B-04 在時(shí)隙

23、 ALOHA 協(xié)議中，若幀長為 k 個(gè)時(shí)隙的時(shí)間，而幀可在任一時(shí)隙開始時(shí)出去。試計(jì)算此系統(tǒng)的吞吐量。由此導(dǎo)出 k = 1 和 k時(shí)的結(jié)果，并加以解釋。B-05 10000 個(gè)終端爭用一條公用的時(shí)隙ALOHA 信道。平均每個(gè)終端每小時(shí)時(shí)隙長度為 125 ms。試求網(wǎng)絡(luò)負(fù)載 G。B-06 時(shí)隙ALOHA 的時(shí)隙為 40 ms。大量用戶同時(shí)工作，使網(wǎng)絡(luò)每秒平均括重傳的)。幀 18 次。50 個(gè)幀(包(1)(2)(3)試計(jì)算第一次即的概率。試計(jì)算正好每個(gè)幀平均要k 次然后才多少次？的概率。B-07若時(shí)隙 ALOHA 系統(tǒng)有 10 % 的時(shí)隙是空閑的，問網(wǎng)絡(luò)負(fù)載 G 和吞吐量 S 各等于多少？現(xiàn)在系統(tǒng)過

24、載否？B-08一時(shí)隙 ALOHA 系統(tǒng)有 4 個(gè)站，各站在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)的幀率分別為 G1 = 0.1, G2 =0.5, G3 = G4 = 0.2。試計(jì)算每一個(gè)站的吞吐量和整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量以及空閑時(shí)隙所占的比例。B-09試證明：在采用時(shí)隙 ALOHA 協(xié)議時(shí)，各站都相同的有限用戶系統(tǒng)的最大吞吐量發(fā)生在 G = 1 時(shí)。B-10一站數(shù)很大的時(shí)隙 ALOHA 系統(tǒng)在工作時(shí)，其空閑時(shí)隙占 65 %。試求 S 和 G。5.3-75.3.2附錄C綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)：ISDNC.1 窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) N-ISDN當(dāng)人們認(rèn)識到數(shù)字技術(shù)的優(yōu)越性時(shí)，就將其用于模擬通信網(wǎng)中的傳輸系統(tǒng)或交換系 統(tǒng)。于是人們就設(shè)想使各

25、種不同業(yè)務(wù)的信息，經(jīng)過數(shù)字化后，都在廣域網(wǎng)中傳送和交換。這就是綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) ISDN (Integrated Services Digital Network)。后來由于又提出了寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) B-ISDN，因此 ITU-T（即前 CCITT）在 20 世紀(jì) 70 年代中期提出的 ISDN 就稱為窄帶 ISDN，或 N-ISDN。ISDN 的國際標(biāo)準(zhǔn)由 ITU-T 制訂。ISDN 的信令采用共路信令 CCS (Common-Channel Signaling)。我們知道，信令系統(tǒng)是電信網(wǎng)的神經(jīng)中樞，它使各交換機(jī)之間傳遞和交換必要的信息，使網(wǎng)絡(luò)能夠正常運(yùn)行。傳統(tǒng)的公用網(wǎng)的信令是采用隨路信令

26、(又稱為帶內(nèi)信令)，即局間信令和話音信號都在同一個(gè)網(wǎng)中的標(biāo)準(zhǔn) 4 kHz 話路中傳送。這種信令功能較差，傳送速率慢，且易受干擾。1976 年美國開始在交換局之間建造一個(gè)分組交換網(wǎng)用來傳送共路信令。這個(gè)傳送信令的網(wǎng)絡(luò)就叫做共路局間信令網(wǎng)。共路局間信令網(wǎng)在使用程控交換局的基礎(chǔ)上，利用高速鏈路以分組交換方式傳送局間信令。一群話路(如幾百條)可以用分時(shí)方式共享一條共路信令的鏈路。由于共路信令在邏輯和物理上均與要用于：呼叫建立、路由選擇和呼叫計(jì)費(fèi)。信號相，故又稱為帶外信令。共路信令主；內(nèi)部數(shù)據(jù)庫；網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行與支持；7 號信令系統(tǒng)(SS7)是最新的共路信令系統(tǒng)。它的總目標(biāo)是提供一個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)化的、具有普遍目的

27、的共路信令系統(tǒng)，使具有程控交換機(jī)的數(shù)字通信網(wǎng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)，并能提供一種按序的、無丟失、不重復(fù)和可靠的信息傳輸。ISDN 最基本的概念就是在用戶和 ISDN 之間的連線相當(dāng)于一個(gè)數(shù)字比特管道。管道中的雙向比特流可來自數(shù)字機(jī)或數(shù)字傳真機(jī)等其他終端。這種數(shù)字比特管道用時(shí)分復(fù)用方式可支持多個(gè)通路(channel)。復(fù)用的比特流的格式在接口標(biāo)準(zhǔn)中都有明確的規(guī)定。家庭用較小的帶寬即可。而則要用較高的帶寬，甚至多個(gè)數(shù)字比特管道。注：對channel 的標(biāo)準(zhǔn)譯名是：“信道”，又稱“通路”MINGCI93。本書選用了后者。ISDN 定義了一些標(biāo)準(zhǔn)化的通路，用一個(gè)英文字母表示。其中最常見的是 B 通路（64 k

28、b/s 的數(shù)字 PCM 話音或數(shù)據(jù)通路）和 D 通路（16 或 64 kb/s 用作帶外信令的數(shù)字通路）。在 ITU-T 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)化組合中，以下兩種是最重要的：(1) 基本速率 2B + D = 144 kb/s，這里 D 通路為 16 kb/s。這種速率是為了給家庭或小提供的服務(wù)。這里一個(gè) B 通路用于，而另一個(gè) B 通路用于傳送數(shù)據(jù)。(2) 一次群速率 23B + D (美國和)或 30B + D (歐洲)，這里 D 通路為 64 kb/s。一次群速率可適應(yīng)的 T1 系統(tǒng)(1.544 Mb/s)或 E1 系統(tǒng)(2.048 Mb/s)。B 通路可支持電路交換的數(shù)字和數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，也可支持分組

29、交換的數(shù)據(jù)。ITU-T 將 ISDN 提供的業(yè)務(wù)分為基本業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)。基本業(yè)務(wù)又分為以下兩種：(1) 承載業(yè)務(wù)(Bearer Service)(2) 用戶終端業(yè)務(wù)(Teleservice)這是網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的低層信息傳遞能力。這種業(yè)務(wù)不僅使用信息傳遞的低層功能，同時(shí)還包含功能。這是終端操作員利用終端實(shí)際上所獲得的業(yè)務(wù)能力。補(bǔ)充業(yè)務(wù)是對基本業(yè)務(wù)的改變或增添，通?？膳c多個(gè)基本業(yè)務(wù)結(jié)合供用戶使用。5.3-8當(dāng) ISDN 的思想提出后，有不少人曾設(shè)想今后可能用 N-ISDN 來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的網(wǎng)。然而事與愿違，由于技術(shù)發(fā)展得很快，N-ISDN 的制訂出來，其技術(shù)水平就已經(jīng)不夠先進(jìn)了。ISDN 的 64 k

30、b/s 的B 通路速率就是和 10 Mb/s 的以太網(wǎng)相比也是很不相稱的， 更不用說用來傳送寬帶的圖像信息了。這就使得 N-ISDN 的發(fā)展和當(dāng)初設(shè)想的不一樣，有些人甚至認(rèn)為 N-ISDN 已經(jīng)沒有什么前途了。然而近幾年來因特網(wǎng)的用戶急劇增長，使得N-ISDN 又找到了一些市場。這就是用戶可以使用一條 B 通路上網(wǎng)，而用另一條 B 通路打。或者用整個(gè)基本速率共 144 kb/s 的數(shù)字鏈路接入到因特網(wǎng)。這就是電信部門宣傳的“一線通”，它的一個(gè)很大的好處就是使只擁有一條線的用戶在上網(wǎng)的同時(shí)，還能夠接打，并且上網(wǎng)的速率比使用 56 kb/s 調(diào)制解調(diào)器的效果還要略好些。因此，在今后的一段時(shí)期，N-

31、ISDN 還有可能會得到某種程度的發(fā)展，但這可能只是一種過渡的網(wǎng)絡(luò)。C.2 寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) B-ISDN隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是光纖技術(shù)、VLSI 技術(shù)、光盤技術(shù)、高速高分辨率工作站的出現(xiàn)，一方面，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾室言絹碓娇欤硪环矫?，各種新的業(yè)務(wù)也不斷涌現(xiàn)，使用戶對高速網(wǎng)絡(luò)的需求顯得格外迫切（如傳輸高保真度的音頻信號和就需要 Mb/s 級的傳輸速率，而傳輸高質(zhì)量活動圖像則需 Gb/s 級的傳輸速率）?，F(xiàn)在千兆以太網(wǎng)和 10 千兆以太網(wǎng)已經(jīng)問世，而每秒幾十或上百吉比的傳輸速率也在廣域網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)了。由于 N-ISDN 很難適應(yīng)用戶的寬帶需求，因此在 N-ISDN 還遠(yuǎn)未廣泛推廣使用時(shí)，一種

32、新型的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) B-ISDN (Broadband-ISDN)的思想就提出來了。寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) B-ISDN 也是企圖將各種業(yè)務(wù)，如話音、數(shù)據(jù)、圖像以及活動圖像都綜合在一個(gè)寬帶網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳送和交換，包括了 N-ISDN 所有的業(yè)務(wù)功能。B-ISDN的最重要的任務(wù)就是要以全新的交換體制來支持所有可能的電信業(yè)務(wù)。更具體些，B-ISDN與 N-ISDN 相比，具有以下的一些區(qū)別：(1) N-ISDN 使用的是電路交換。只是在傳送信令的 D 通路使用分組交換。B-ISDN 使用的交換方式是快速分組交換，即異步傳遞方式 ATM。(2) N-ISDN 是以目前正在使用的網(wǎng)為基礎(chǔ)，其用戶環(huán)路采

33、絞線(銅線)。但在絞線）。B-ISDN 中，其用戶環(huán)路和干線都采用光纜（短距離的通信也可使(3) N-ISDN 各通路的比特率是預(yù)先設(shè)置的。如 B 通路比特率為 64 kb/s。但 B-ISDN 使用虛通路的概念，其比特率只受用戶到網(wǎng)絡(luò)接口的物理比特率的限制。(4) N-ISDN 無法傳送高速圖像，但 B-ISDN 可以傳送服務(wù)質(zhì)量有保證的高速圖像。雖然B-ISDN 的想法看來也不錯(cuò)，但由于使用 IP 技術(shù)的因特網(wǎng)的飛速發(fā)展，以及由于ATM 設(shè)備的過于昂貴，因此 B-ISDN 的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如當(dāng)初設(shè)想的那樣快。到現(xiàn)在，人們關(guān)心的是：傳統(tǒng)電信網(wǎng)將如何演進(jìn)到以 IP 為的下一代網(wǎng)絡(luò)，而 B-ISDN

34、 也已成為了歷史名詞。5.3-95.3.3附錄D關(guān)于 ATM 的通信量D.1ATM 通信量的特點(diǎn)ATM 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中支持各種服務(wù)，而不同服務(wù)的通信量(traffic)特性和對服務(wù)質(zhì)量的要求則各不相同。傳統(tǒng)分組交換網(wǎng)或幀中繼網(wǎng)的流量機(jī)制無法實(shí)現(xiàn) ATM 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。這是因?yàn)椋汉蛽砣?1)音頻或(2)在 ATM 網(wǎng)絡(luò)中有許多的通信量并不適于進(jìn)行流量數(shù)據(jù)的源端點(diǎn)并不能暫停產(chǎn)生信元。由于信元的傳輸時(shí)延遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于信元在網(wǎng)絡(luò)中的。例如，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，時(shí)延，進(jìn)行擁塞的反饋就顯得太慢。(3) ATM 網(wǎng)絡(luò)支持的應(yīng)用所需的傳輸容量的變化范圍很大，從每秒幾千比特到每秒幾百兆比特。簡單的擁塞

35、方法無法適應(yīng)這樣大的數(shù)據(jù)率變化范圍。(4) ATM 網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用可以產(chǎn)生差異很大的通信量模式，從恒定比特率到可變比特率。傳統(tǒng)的擁塞技術(shù)很難處理這樣多種的通信量模式。(5) ATM 網(wǎng)絡(luò)上的不同應(yīng)用需要不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。如音頻和的服務(wù)，而文件數(shù)據(jù)則需要對丟失敏感的服務(wù)。數(shù)據(jù)需要對時(shí)延敏感(6) 交換和傳輸?shù)臉O高速率使得 ATM 網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行擁塞和通信量時(shí)變得難于。有時(shí)甚至?xí)诹髁吭?ATM 網(wǎng)絡(luò)中對通信量中產(chǎn)生很大的和無用的波動。有重要影響的是以下的兩個(gè)特性：(1) 在物理現(xiàn)考慮ATM 信中存在大量正在傳送的比特622 Mb/s 的速率向網(wǎng)絡(luò)。在此速率下，向網(wǎng)絡(luò)一個(gè)信元所需的時(shí)間是( 53 

36、0; 8 )/( 622 ´ 106 ) » 0.68 ´ 10-6 s。假定一條連接長度為 2000 km，其時(shí)延為 10 ms（這里忽略 ATM 交換機(jī)帶來的時(shí)延），因而往返時(shí)延為 20 ms?，F(xiàn)假定連接的一個(gè)端點(diǎn) A 向另一個(gè)端點(diǎn) B 傳送一個(gè)大的文件。A 至少要經(jīng)過往返時(shí)延20 ms 才能收到 B 發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞的報(bào)告。但在 20 ms 內(nèi)，A 已經(jīng)向網(wǎng)絡(luò)注入了 N 個(gè)信元，而N = ( 20 ´ 10-3 )/( 0.68 ´ 10-6) = 29.4 ´ 103也就是說，在 A 能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)的擁塞作出響應(yīng)之前，就已經(jīng)向網(wǎng)絡(luò)

37、注入了近 3 萬個(gè)信元，相當(dāng)于在網(wǎng)絡(luò)的中注入了超過 12 Mb 的數(shù)據(jù)量。這就可以解釋為什么許多傳統(tǒng)的能夠使用的擁塞技術(shù)不能用于 ATM 網(wǎng)絡(luò)。(2) 信元的時(shí)延偏差時(shí)延偏差也稱為時(shí)延抖動（見 10.1 節(jié)）。產(chǎn)生信元時(shí)延偏差的主要有兩個(gè)。一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)中的通信量過大，出現(xiàn)了擁塞。另一個(gè)時(shí)間上有重疊（見圖 D-1）。是在物理層將 ATM 層交下來的信元在假定兩個(gè)端點(diǎn)之間建立了兩個(gè)連接：連接 1 和連接 2，其數(shù)據(jù)率分別為 X Mb/s 和 YMb/s。這兩個(gè)連接上都是每隔一定時(shí)間一個(gè)數(shù)據(jù)塊。在 AAL 層最后形成的 PDU 都是48 字節(jié)長，但在橫坐標(biāo)為時(shí)間的圖上卻不一樣長，其長度分別是(48 &

38、#180; 8)/X 和(48 ´ 8)/Y，長度的是微秒。AAL 層的 PDU 通過 ATM 層的服務(wù)點(diǎn)，交給了 ATM 層。再通過有的信元必須一個(gè)接一個(gè)地ATM 層的服務(wù)串行傳送。點(diǎn)交給物理層。最后到物理層傳送現(xiàn)在可以看出產(chǎn)生信元時(shí)延的因素有這樣一些：5.3-10(1) ATM 信元形成后不能立即到物理層，因?yàn)槲锢韺右呀?jīng)有了一個(gè)信元正在傳送；(2) 連接 1 和連接 2 的信元在時(shí)間上可能會有一些重疊；(3) 物理層要加上必要的開銷（如 SDH 幀首部中的字段）；(4) ATM 層還要產(chǎn)生少量的 OAM插在用戶的信元流之中。上述諸因素產(chǎn)生的信元時(shí)延都是不可預(yù)見的，因此信元的端到端

39、時(shí)延不是恒定的。 以上ATM 通信量的特點(diǎn)，需要設(shè)計(jì)一種新的通信量管理(traffic management)機(jī)制。這種通信量管理機(jī)制的要點(diǎn)就是當(dāng)用戶建立連接時(shí)都必須與網(wǎng)絡(luò)達(dá)成一個(gè)合約(contract)： 用戶受合約規(guī)定的通信量特性的約束，而網(wǎng)絡(luò)滿足用戶的服務(wù)質(zhì)量要求。在合約中要使用所討論的一些參數(shù)。時(shí)間48 字節(jié)，X Mb/s連接1，X Mb/sAAL 層48 字連接2，Y Mb/sATM 層 SAPATM 層OAM F物理層 SAP物理層物理層開銷圖D-1 產(chǎn)生信元時(shí)延偏差的D.2ATM 通信量管理中的一些重要參數(shù)描述用戶的通信量特性的主要參數(shù)（對每一條虛連接）有以下四個(gè)：(1) 峰值信

40、元速率 PCR (Peak Cell Rate)用戶打算信元的最高速率。例如，發(fā)送端打算每 4 ms 向網(wǎng)絡(luò)注入一個(gè)信元，則 PCR 為 250000 信元/秒，雖然信元的實(shí)際時(shí)間可能只有 2.7 ms。(2) 持速率 SCR (Sustainable Cell Rate)在一段時(shí)間內(nèi)（但這段時(shí)間應(yīng)遠(yuǎn)大于在峰值信元速率 PCR之間的時(shí)間間隔）的平均信元速率。對于恒定比特率的服務(wù)，SCR = PCR。但對于其他一些服務(wù)種類，SCR 可能遠(yuǎn)小于 PCR。PCR 與 SCR 的比值可用來度量數(shù)據(jù)流的突發(fā)性。請注意：持速率 SCR 并不是在任意一段時(shí)間內(nèi)的平均信元速率！SCR 不等于在任意一段很長的時(shí)

41、間內(nèi)的信元總數(shù)除以總的時(shí)間。在突發(fā)性數(shù)據(jù)時(shí)，SCR 大于平均信元速率。SCR 是一個(gè) ATM 連接上的平均信元速率的上限值。有了參數(shù) SCR 就使得網(wǎng)絡(luò)可以給許多可變比特率的用戶合理地分配網(wǎng)絡(luò)必給每一個(gè)用戶按照其 PCR 分配。，而不(3) 最大突發(fā)長度 MBS (大數(shù)目。當(dāng)用戶按照 MBS據(jù)率不超過參數(shù) SCR。um Burst Size)在 PCR 速率下可連續(xù)的信元最整塊的數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)塊之間必須有足夠的間隙使其持續(xù)數(shù)(4) 最小信元速率 MCR (Minimum Cell Rate)是用戶能夠接受的最小信元傳送速率。若網(wǎng)絡(luò)不能保證此 MCR 值，用戶可拒絕此連接。在可用比特率 ABR 中

42、，實(shí)際的信元5.3-11HHHHHHHHHHHH5HHHH節(jié)，Y Mb/s速率在 MCR 與 PCR 之間，并且會動態(tài)地變化。MCR 值可以為零。描述接上的通信量的參數(shù)是：容許的信元時(shí)延偏差 CDVT (Cell Delay Variation Tolerance)每一個(gè)信元在網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)受的時(shí)延均有差異。當(dāng)傳送話音或視像信息時(shí)，應(yīng)對信元時(shí)延偏差規(guī)定其上限，否則就不能容許。此參數(shù)與 PCR 或 SCR 均無關(guān)。描述 ATM 的服務(wù)質(zhì)量 QoS 的主要參數(shù)有以下三個(gè)：(1) 信元傳送時(shí)延 CTD (Cell Transfer Delay)準(zhǔn)確地說，這是從一個(gè)信元的最后一個(gè)比特離開源 UNI 到該信元

43、的第一個(gè)比特到達(dá)目的 UNI 所經(jīng)歷的時(shí)間。實(shí)際上，CTD 是一個(gè)變量，應(yīng)當(dāng)用它的概率密度函數(shù)來表示。圖 D2 說明了這一情況。圖中的的固定時(shí)延minCTD 是每一個(gè)信元都要經(jīng)歷的時(shí)延，它包括經(jīng)過物理的時(shí)延、時(shí)延，以及 ATM 交換機(jī)帶來的處理時(shí)延。在固定時(shí)延的基礎(chǔ)上還要加上可變時(shí)延。這部分時(shí)延是由交換機(jī)對信緩存和調(diào)度所引起的時(shí)延。對每接規(guī)定一個(gè)最大信元傳送時(shí)延 maxCTD，只要時(shí)延超過 maxCTD 的信元由于已經(jīng)失去應(yīng)用價(jià)值就應(yīng)將其丟棄，或在所占的比例為a。a是一個(gè)很小的數(shù)，其量級約為 10-10。某些情延遲交付。這部參數(shù) CDV 標(biāo)識到達(dá)時(shí)間的分散程度。對于實(shí)時(shí)通信，參數(shù) CDV 往往

44、比比 CDT 更為重要。概率密度函數(shù)1 - a信元傳送時(shí)延CTDa0丟棄或延遲交付信元時(shí)延偏差CDV固定時(shí)延minCTD最大信元傳送時(shí)延maxCTD圖D-2 信元傳送時(shí)延的概率密度函數(shù)(2) 信元時(shí)延偏差 CDV (Cell Delay Variation)在接中 maxCTD 與 minCTD之差。CDV 有時(shí)也稱為峰時(shí)延偏差(peak-to-peak CDV)。不應(yīng)將CDV 與 CDVT 弄混。參數(shù) CDV 在連接建立時(shí)要進(jìn)行協(xié)商（對于交換虛連接），而參數(shù) CDVT 通常都是在 UNI 設(shè)置的，并且是不能進(jìn)行協(xié)商的。(3) 信元丟失率CLR (Cell Loss Ratio)數(shù)之比。ATM

45、 的通信量管理機(jī)制分為基于連接的通信量管理和基于信元的通信量管理。前者是在接中丟失信元數(shù)與所有傳輸?shù)男旁谶B接建立階段進(jìn)行的，而后者則是在連接建立后在傳送這所使用的管理機(jī)制?；谶B接的通信量管理對于可以通信量特性的應(yīng)用（比如實(shí)時(shí)連續(xù)流類型的服CAC (Connection Admission Control)和網(wǎng)務(wù)）很有效。此類機(jī)制包括兩種：連接絡(luò)管理。CAC 是指對一個(gè)新的連接請求，ATM 網(wǎng)絡(luò)根據(jù)當(dāng)時(shí)的情況和新連接的通信量特性，QoS。若是，則網(wǎng)絡(luò)能否在接入新連接之后仍然保證已有連接的 QoS 和這個(gè)新連接的接入，否則就拒絕接入。網(wǎng)絡(luò)管理則沿著連接通路用的網(wǎng)。實(shí)際上，絡(luò)帶寬和所有交換機(jī)的緩

46、存，使得所有接入的應(yīng)用都能得到所需的網(wǎng)絡(luò)連接CAC 需要得到網(wǎng)絡(luò)管理的報(bào)告，才能知道網(wǎng)絡(luò)是否能滿足新的連5.3-12接的需求?；谛旁耐ㄐ帕抗芾戆ㄊ褂脜?shù)(Traffic Shaping)、調(diào)度、緩存管理和反饋UPC (Usage Parameter Control)、通信量整形。UPC 是根據(jù)用戶與網(wǎng)絡(luò)的通信量合約而進(jìn)行的。UPC 的目的是監(jiān)視用戶是否了這個(gè)合約，并對違約信適當(dāng)?shù)奶幚恚?，可丟棄違約信元，也可將信元首部的 CLP 比特從 0 變到 1，使該信元成為低優(yōu)先級信元。常用的 UPC 算法就是著名的漏桶算法。在 ATM的通信量管理規(guī)范中，該算法被稱為一般信元速率算法 GCRA

47、(Generic Cell Rate Algorithm)，用來定義用戶通信量違約的標(biāo)準(zhǔn)。D.3ATM 服務(wù)的五個(gè)種類為了便于通信量管理，ATM種類(category)：制將 ATM 的服務(wù)按照比特率的特點(diǎn)劃分為以下 5 個(gè)(1) 恒定比特率 CBR (Constant Bit Rate)用戶提出所需的數(shù)據(jù)率，而吞吐量、時(shí)延和時(shí)延偏差均能滿足要求。CBR 還適用于實(shí)時(shí)的視像傳送系統(tǒng)。(2) 實(shí)時(shí)可變比特率rt-VBR (real-time Variable Bit Rate)可變比特率VBR (VariableBit Rate)并不是只有一個(gè)速率，它定義了一個(gè)正常使用的持續(xù)數(shù)據(jù)率和一個(gè)在峰值期

48、間偶爾使用的更快的突發(fā)數(shù)據(jù)率。實(shí)時(shí)可變比特率 rt-VBR 主要用于實(shí)時(shí)電視會議。這時(shí)，屏幕上的畫面時(shí)而相對靜止時(shí)而變化很快。當(dāng)采用 MPEG 標(biāo)準(zhǔn)對信號進(jìn)行壓縮時(shí)，傳輸?shù)谋忍芈实淖兓秃艽?。rt-VBR 就是為了這種需要而提出的。這時(shí)，信元時(shí)延的平均值和最大偏差都必須受到嚴(yán)格的。(3)時(shí)可變比特率 nrt-VBR (non-real-time Variable Bit Rate)和 rt-VBR 相似，但不指明延偏差非上限，同時(shí)有少量的信元丟失率。屬于這類的如多電子郵件和存放在上的信息。(4) 不指明比特率 UBR (Unspecified Bit Rate)用來支持“盡最大努力交付”的時(shí)應(yīng)

49、用。用戶隨時(shí)可數(shù)據(jù)，但服務(wù)質(zhì)量 QoS 不能保證，網(wǎng)絡(luò)對通信量也沒有反饋機(jī)制。對于 UBR 也可指明 PCR 或 CDVT，但這都不是必須的。是否要用 UBR 對通信量進(jìn)行調(diào)整，這要由網(wǎng)絡(luò)來決定。網(wǎng)絡(luò)在發(fā)生擁塞時(shí)可將 UBR 信元丟棄。(5) 可用比特率 ABR (Available Bit Rate)這類服務(wù)是對 UBR 的改進(jìn)。在傳送突發(fā)性的數(shù)據(jù)時(shí)，ABR 不僅將信元丟失率 CLR 降低到可接受的程度，而且對網(wǎng)絡(luò)的可用也提供了更加有效的利用。我們知道，當(dāng)使用恒定比特率傳送突發(fā)性數(shù)據(jù)時(shí)，若按峰值負(fù)荷選擇線路帶寬，則在輕載時(shí)線路的容量將會浪費(fèi)很多。但若按輕載選擇線路帶寬，則在重載時(shí)又可能出現(xiàn)擁

50、塞。ABR 的設(shè)計(jì)目的是使數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（不是實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)）能夠充分利用其他高優(yōu)先級業(yè)務(wù)（CBR 和 VBR）剩下的可用帶寬，并試圖在所有的 ABR 用戶之間以公平合理的方式動態(tài)地共享網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬。因此，ABR 可提高網(wǎng)絡(luò)的利用率而影響 CBR和 VBR 連接的服務(wù)質(zhì)量。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)處于輕載時(shí)，ABR 用戶可以按照峰值信元速率 PCR 來發(fā)送數(shù)據(jù)，因而提高了網(wǎng)絡(luò)的效率。ABR 服務(wù)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前負(fù)荷情況，依靠反饋機(jī)制調(diào)整源端點(diǎn)的速率。ABR 用戶則按照這種反饋，調(diào)整的速率，因而可獲得較小的信元丟失率 CLR（這點(diǎn)是 ABR 和 UBR 的主要區(qū)別）和較公平地共享網(wǎng)絡(luò)的。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)處于重載時(shí)，若 ABR 用戶不能

51、按照反饋機(jī)制降低信元的速率，則該 ABR 用戶將到明顯的信元丟失。ABR 用戶指明的通信量參數(shù)是峰值信元速率 PCR、容許的信元時(shí)延偏差 CDVT 和最小信元速率 MCR。MCR 是 ABR 服務(wù)必須給用戶提供的最小帶寬。若 MCR 為零，則對 ABR 用戶就沒有保證任何的帶寬。但即使是這樣，只要信道中還有剩5.3-13余的帶寬，ABR 的源端點(diǎn)也還是可務(wù)種類及其屬性。數(shù)據(jù)的。表 D-1 是 TM 4.0 規(guī)定的 ATM 的五個(gè)服表D-1 ATM 的五個(gè)服務(wù)種類及其屬性（表中的ü表示有這個(gè)參數(shù)或?qū)傩裕〤BRrt-VBRnrt-VBRUBRABR通信量參數(shù)：PCR, CVDTSCR,

52、MBS, CDVT MCR服務(wù)質(zhì)量QoS 參數(shù)：CLRmaxCTD, 峰峰CDV其他屬性：帶寬保證ü-üü-üü-ü-ü-ü-üüüüü-ü-ü-3/4, 5數(shù)據(jù)傳送文件üü-1üü-2話音ü-ü-3/4, 5數(shù)據(jù)電子郵件選項(xiàng)-üü5數(shù)據(jù)瀏覽網(wǎng)頁適用于實(shí)時(shí)通信適用于突發(fā)性通信用反饋進(jìn)行流量常用的AAL 類使用場合舉例話音、視像T1 或E1 電路 實(shí)時(shí)電視會議 多圖 D

53、-3 說明了 ATM 的幾種不同比特率的區(qū)別。圖的意思很清楚，不需要的解釋。 UBR ABR信道容量CBR時(shí)間圖D-3 幾種不同比特率的區(qū)別5.3-14VBR5.3.4附錄E最短路徑算法Dijkstra 算法在路由選擇算法中都要用到求最短路徑算法。最出名的求最短路徑算法有兩個(gè)，即Bellman-Ford 算法和 Dijkstra 算法。這兩種算法的思路不同，但得出的結(jié)果是相同的。我們在下面只介紹 Dijkstra 算法，它的已知條件是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜透麈溌返拈L度。應(yīng)注意到，若將已知的各鏈路長度改為鏈路時(shí)延或費(fèi)用，這就相當(dāng)于求任意兩結(jié)點(diǎn)之間具有最小時(shí)延或最小費(fèi)用的路徑。因此，求最短路徑的算法具有普遍的應(yīng)用價(jià)值。下面以圖 E-1 的網(wǎng)絡(luò)為例來討論這種算法，即尋找從源結(jié)點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)中其他各結(jié)點(diǎn)的最短路徑。為方