服务质量参数公式的选择对ATM网络资源利用率的影响

服务质量参数公式的选择对ATM网络资源利用率的影响 服务质量参数公式的选择对ATM网络资源 利用率的影响 第21卷 VoI_21 第4期 No.4 计算机工程与 CoMPUTERENGINEERINGANDDESIGN 2000年8月 Aug.2000 文章编号:1000-7024(2000)04—00014)3中图分类号:TP393文献码:A 服务质量参数公式的选择对ATM 网络资源利 郭国强 用率的影响 张尧学:,r/7f5- (I_常德师范学院,湖南常德415003;2.清华大学,北京100084) 摘要:文中基于信元丢失率讨论了QOS参数套式选择对ATM网碧资源利用率的影响,用对 比的说明了在保证服务质量的前提下,选择优化的QOS参数公式提高资源利用率的可行 性;提出了乐观性资源分配策略避免QOS降级的建议,井展望了为提高资源利用率应作的QOS 研究工作. 关键词:ATM;眼务质量(QOs):资源利用率;QOS参数;信元丢失率(CLR), .——?_『一 1引言j 在ATM网络中,在确保端到端服务质量的前提下,选择使用优化的Qos参数可提高网络资源 (CPU,缓冲区,带宽等)利用率,增大网络吞吐量. 在分布式多媒体网络中,VBR信源的突发性特征使得网络资源需求不均衡的特点很突出,它对资 源预约策略影响很大.悲观性资源预约策略可以获得确定的QOS保证,但资源利用率低:对于统计型 的Qos承诺,乐观性资源预约策略可以获得较高的资源利用率,但可能引起Qos降级.因为以上的特 征,目前大多数的Qos参数公式都与悲观性资源预约策略相关.它们因强调系统的可靠性和控制的 简捷性而忽视信源的统计复用特性以及网络资源利用率.因为统计型资源预约策略可以提高资源利用 率,B—ISDN的成功将在很大程度上决定于VBR信源的统计复用性的研究与应用,因此,提高网 络资源利用率与避免QOS降级的问成为QOS研究的焦点之一,尤其是网络轻载时的资源利用率的 研究.文中基于信元丢失率讨论了Qos参数公式选择及其应用对资源利用率的影响,提出了基于统 计型Qos承诺的乐观性资源分配策略避免Qos降级的建议,并展望了今后的研究工作. 2OOS参数公式 在Qos参数集中,信元丢失率,结点延迟是结点进行接纳控制与资源预约的两个重要的参数,尤 其是信元丢失率.大多数的研究,都是在满足延迟要求的条件下,把信元丢失率作为QOS参数的代表. 若结点实际的信元丢失率小于Qos参数公式估计的信元丢失率,则意味着基于公式计算出的信元丢失 率进行接纳控制可能会拒绝新信源的连接请求,降低资源利用率,因此,不同的信元丢失率公式的估 计值的差值将反映相应的资源利用率的高低.深入研究信元丢失率,结点缓冲区需求,带宽需求3者 的关系并据此进行接纳控制,既能满足Qos要求,又可以提高网络资源利用率,轻载时效益显着. 因为缓冲区溢出概率大于同样条件下的信元丢失率,所以,根据缓冲 区溢出概率进行接纳控制 基金项目:奉项目受国家自热科学基金资助.收稿日期:1998-12-l8 作者简介:郭国强0964-),男,副教授,研究方向计算机网络及应用;张尧学(1956-),男,教授,博导,研究方向:多 媒体网络服务质量控制. 0 , , 一 . rh1 ? . 和估算资源利用率是可行的.而且易实现QOS参数的快速,实时计算’. 在ATM中最常用的缓冲区溢出概率计算公式是:LI(B)=PrQ>B)(1) Choudhury在[4]中提出公式是:L2(B)=Pr(Q>B)=De帅(2) 其中:B一缓冲区大dr;0’一渐近消失速率系数(与信元数N无关);D一渐近因子(Cramer理论认 为是无缓冲区时的信元丢失率);Q一缓冲区中的信元数. 利用公式1和公式2以及【3】中的有效带宽和负载计算公式,我们 得出表1,表2和表3的数字结 果.通过数据比较说明公式(1)与公式(2)的估算值的差异,说明选用合 适的公式提高资源利用率的 可行性. 3公式选择对网络资源利用牢影响的比较 3.1在不同负载下,缓冲区溢出概率与缓冲区大小的关系 用二值(ON-OFF),马尔科夫流 模型来描述语音信源.设语默期为 650ms.突发语音期为35Ores,信号 速率为32kBit/s.缓冲区大小用最大 延迟(=B,单位ms)表示. 表1说明了L1,L2的对数值及差值 在不同负载下随Bn变化. 数字:?B.=0时,公式2 中的缓冲区溢出概率L(即D值)随 表1 负载=n82,X=LogL1-LOGL2负}=o.66,X=LogL1-LOGI.2 BDLogL1LogL2?LogLILop,~A 00.1_21.204 20—05.1712-I.5-5.54 40-1-2212.3-74 60.15-3.71.242_8.24 80—21.3312-5.9-9.94 100-25-3.712-7.2.11.24 负载减轻而减小(负载=0_82时,D=1口;负载=0.66时,Dl),数字调研表明:D值可小至1.? IogLt与logL2均随Bo增大而线性减小,logLl总是大于logL2【Ll>L2).其差值是一恒定值(即D的指 数值);差值随负载减轻而增大.?公式1过大估计了缓冲区溢出概率,而且随负载减轻偏差越太,基 于公式1的链路接纳的信源数会更加小于实际可按纳信源数,资源效率降低;D值对轻载时的资源利 用率产生了报大的影响.基于公式2并参考D值进行接纳控制可以获得更高的资源利用率. 数字分析:在B口较小时(延迟较小),复用 信源数差值(N2-N1)较大;随BD增大,复用信源数相差无几,说明在缓冲区需求(延迟较小)较小 时,基于公式2的资源利用率更高,既能满足延迟的要求,又能接纳更多的信源. 3_3带宽需求的差异 对会议电视,当信源丢失率L=10”‘,缓冲区大小B=100.视频为30帧/秒时,基于公式1与公式2 计算出的带宽需求(El,E2)随信源数变化的关系如表3. 数字分析:随信源数增大,基于公式1与公式2计算出的带宽差值越 来越大,当N;10时E2只有 E1的50~,4,说明基于公式2对电视会议信源的带宽需求估计更有效,公式1很保守,基于公式1对带 宽需求进行估计只会浪费更多的链路带宽. 3.4公式2的准确性 [4]中证明了公式2计算的信元丢失率与同条件 下网络的实际模拟计算的信元丢失率相差报小,说明 公式2的计算结果是可靠的,可以作为对比中的参照 值 表3 lN---5IN=10IN=I5lN---20N15 E1l370l740I1120l1490I820 E2f230I370I495I625740 3.5小结 (1)L1高估了缓冲区溢出概率,同样条件下L1比L2高几个数量级,易误导接纳控制,降低网络可 接纳的信源数. (2)在轻负载时,L1严重低估了结点承载能力,过高估计了信源所需的有效带宽,会造成较大的 资源浪费,说明利用L2进行信元丢失率估计更能提高资源利用率. (3)D反映网络负载变化对信元丢失率的影响,可认为是可用资源系 数(第3部分将论述).可以用 于根据网络负载的动态变化进行接纳控制. 4使用乐观性资源分配策略时避免QOS降级的建议 可用资源不仅包含结点剩余资源,还包括在链路已复用信源数量小于可复用信源数时提供的共享 资源(虚资源,文中用D表征)I它是使用统计复用型资源预约策略时链路的潜力资源,它是在保证 Qos时提高资源利用率的关键. 使用保守的资源策略的目的是为了避免QOS降级.在接纳控制时,若采用第3部分的公式L2监 控信元丢失率,当负载变化(接纳的信源数)适时调整D值,可以在其他条件不变时,既能利用乐观性 资源分配策略,又能保证QOS不降级.既能满足QOS要求,又能提高资源教率具体方法是:在轻载 时,使用较小的D值,估算出的缓冲区溢出概率小,指示可以复用更多的信源,提高资源利用率;在重 载时,使用较大的D值,估算出的缓冲区溢出概率比实际值大,限制接纳更多的信源,保证系统的可靠 性.D值可以作为可用资源中非剩余资源(虚资源,因统计复用效应可共享的资源)的大小的动态系 数.若D值趋向于增大,则虚资源在减少i当D1时,说明可用资源达到缓冲区溢出概率指定的静态值. 5结柬语 文中说明选用合适的QOS参数公式提高资源利用率是可行的.使用L2饵)估算信元丢失率能反 映出网络负载变化对信元丢失率的影响,它既准确估算了信元丢失率的值,又能根据负载变化获得较 高的网络资源利用率,既能使用乐观性资源预约策略,又能避免QOS降级. 展望今后的QOS研究工作,QOS代价应得到充分的考虑,不能以过分降低资源利用率换取过高的 QOS保证.在统计复用研究中,复用链路尚能复用新信源的能力(以带宽给出)应该可以预测,而且 可以实时快速计算出来. 参考文献: 【1]CfistinaAurrecoechea,andAndrewCampbel1.AewofQanUtyOfServio ~AmhiteOmesIN].Mutimedia SystemJournal,1995.11:1-26. 【2】ErolGclewbeandx%MmgBandwidthAllocationandCallAdmissionContl~li nHigh-speedNetworks 【J1.IEEEComm.1977.122-129. 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[4】ChouDhary,G.L..SqueezingthemostoutofATM【J】.IEEETrans.Commun1996’44:203-207 TheinfluenceofselectingQOSparameterformulae onutilizationofnnetworkresource GUOGuo-qiang.ZHANGYao-xue (1.ChaagdeTeachersCollege,HunanChangde,415003;2.TsinghuaUnix,., Beijing1OOO84) (下转第20页) 一1一 Password-~txxxx 服务器为W’mdowsNT平台,RDBMS为MSSQLSerce~6.5,使用其 ODBC驱动程序设置系统数据 源whcis,与UNIX主机上的USDN相呼应.这样,客户机上的用户程 序(程序略)通过DBD:ODBC 既可以存取MSSQLServer数据,又可以存取WindowsNT下的 SYBASESQLsen数据,如下: Sdbh=DBI->eonnectCdbi: if(!definededit){ dieSDBI::errs也 } 参考文献: 【l】 SYBASE.SYBASEsQLSewe~SystemAdmimstrati~aGuideSYBASE’1997. 【2】MicmsoMicrosoftSQLServer6,5管理员指南【M】.北京;宇航出 版杜,1997. 【3】TimBmlce.DBISpecification【s】.hap://www.pea,~oln 【4]OponlinkSoftware.OpenlinkDataAccesssuitDocumentationIs].hIIp:// www.i?l【gcom TheinteroperabilityofSYBASESQL ServerandMSSQLServer PANZhan-sheng (NetworkCenterofSouthChinaNormalUniv.,Gonnzhoe510631) Abstract:Thispapordiscussesthe~ommoDpropertiesofthearc~ofSYBASESQLServer-endMicro- softSQLServer,suldiestheinteroperatingmethodoftheirclientapplica~ons andthewaystoaoamingboth RDBMSSdatawiththes町nelH盯applicationcode. 研words:SYBASESOLServe;MicrosoftSOLServer,interoperabil (上接第3页) Abstract:BasedODCellLossRate(CLR),theinfluenceofselectingQOSpm’amcterfommlaeontheutilb zationofArMl~tworkIsour?Isdiscussedinthispaper.Compm-/sonshowsth efeasibilityofachievinghigh utilizationofnetworkresou~cewhilesatiefyiagusersQOSrequirementsbyselectingefficientformulaefor QOSparameters.Whenusingoptimisticpolicyofresouw.eallocation,8tteWideaofavoidingQOSdegradation issuggested.FinalfmarewaboutQOSandutiliz~ionofnctworksoI? ceareproposed. Keywc~Is:ATM;qualityofservice(QOs】;resourceutilization;QOSparam eters;cellloss(CLR) 一 2O一