VBR业务下的ATM交换机缓冲策略研究

　　ATM交换机的缓冲信元是基于业务流的实时状态而动态赋值的，因此，不同类型的业务客观上对ATM交换机的缓冲容量提出不同的要求。本文对可变比特速率（VBR）业务下的ATM交换机缓冲策略进行研究，并给出了计算机模拟结果。

　　1 概述

　　ATM交换机的主要功能是提供一种方法，将来自输入端口的信元快速、有效地路由到输出端口，其交换结构一般分为两大类：

　　空分结构是指在输入和输出端口之间有多条通路，多条ATM信元流可在不同通路上同时通过。

　　时分结构是指所有的输入/输出端口共享一条高速的信元流通路。时分结构的主要优点是易于扩展交换端口，但是其最大问题是存在公共资源的竞争，资源的竞争会引起延迟，在等待资源可用时，必须采用缓冲机制。

　　根据缓冲存储器所处位置，ATM交换机的缓冲方式有输入缓冲、输出缓冲和中央缓冲三种。由于输出缓冲器比输入缓冲器容量大，速度也快，所以目前大部分交换机都使用某种形式的输出缓冲机制。

　　为了保证交换机在输出端口丢失信元，一个交换机的缓冲机制必须是良好安排的，只有这样才能支持网络内的多重业务类型和服务优先级，而缓冲信元是基于业务流的实时状态而动态赋值的，不同业务下交换机所需的缓冲器容量是不同的，因此研究基于不同业务流的ATM交换机的性能具有极其重要而实际的意义。

　　ATM交换机的业务类型一般分为CBR、VBR以及一些热点服务等。文献4已经对基于CBR的ATM交换机的缓冲策略进行了深入的研究，然而有许多迹象表明，均匀分布业务模式设计出来的ATM交换机缓冲存储器系统可耐不住真实业务的考验而致使信元大量丢失，因此，在这种情况下，对基于VBR的ATM交换机的缓冲策略进行深入的研究便显得极为迫切。

　　2可变比特速率业务（VBR）缓冲策略的研究

　　可变比特速率（VBR）类似于CBR，也是一种预留带宽的服务。在呼叫建立时，网络向终端站点分配资源，以响应终端站点所要求的参数。但与CBR不同，在VBR中，除了峰值速率以外，还需要建立可维护速率和最大的突发业务量，应该说，VBR业务教CBR更接近实际情况。

　　某一类型的业务相对交换机来说是一随机过程，因此不同类型的业务，其表现出来的统计分布也是不同的。需要指出的是，在此我们做了如下假设：

　　最大突发速率不大于可维持速率的两倍。

　　交换机输出采用均匀分布模式。

　　表1给出了3％及100％加速率时，不同统计特性的输入业务流其输出缓冲器的队列长度。

　　从中可以看出，不同统计特性的输入业务流，其在3％加速时输出缓冲器中的最大队列长度不同的。其中指数分布时，输出缓冲器中的最大队列长度最小，柯西分布时，输出缓冲器中的最大队列长度最大。因此为了同时支持以上四种业务类型，输出缓冲器的容量应大于最大值85；而在100％加速时，输出缓冲器中的最大队列长度基本上是相同的。可以看出，此研究显然对ATM网络的管理具有积极的意义。

　　3 结束语

　　如何很好的安排ATM交换机的缓冲机制，对于防止ATM交换机丢失信元能够起到关键作用。本文对VBR业务下的ATM交换机缓冲策略进行研究，并给出了在不同链路加速条件下ATM交换机输出缓冲器的pmf曲线。研究表明，基于可变化比行速率业务（VBR）的ATM交换机缓冲策略研究对ATM交换机的设计及ATM网络的管理等具有重要意义。