摘要以音视频为代表的流媒体业务目前已经超过了传统的语音和数据业务，成为挑战城域网承载能力的最大考验。针对流媒体业务的特点提出了一种基于业务类型的统计复用技术，利用此技术可以大大提高城域网的带宽利用率，高效地传输流媒体业务，同时不影响传统语音和数据业务的传输。
随着互联网的飞速发展，各种业务层出不穷，而流媒体业务作为一种新兴的业务已经广泛地应用于我们的生活，比如网络电视、视频会议、视频点播、远程教育、远程医疗、VoIP等等。同时，由于流媒体业务本身需要巨大的带宽资源，这势必会给当前城域承载网带来极大的考验。
多业务传送平台（MSTP）作为目前备受电信运营商青睐的城域网传送平台，其传输的主要是IP数据，但是我们可以发现数据业务的速率和同步数学体系（SDH）本身的传输容器是不匹配的，以太网的接口速率一般为10Mbit/s、100Mbit/s及1Gbit/s。如果利用传统的SDH来承载这些业务，势必会造成极大的带宽浪费。但是SDH是目前运用最广的基础传输网络，为了能使其适应新的业务需要，引入了虚级联、链路容量调整方案（LCAS）和通用成帧规程（GFP）封装等先进的技术来提高其承载数据业务的带宽利用率。然而由于数据业务的突发性，在繁忙时是以其峰值速率向网络发送数据，而在空闲时对网络带宽的需求却很少，但是为了保证数据的有效传输，网络只能按其峰值速率提供带宽。同时，由于SDH按同步复用方式传输业务，为每一个用户建立一个专用通道，即每一个用户在SDH网络中都专门占有几个时隙，就好像为每一个用户都修建了一条高速公路，这样网络的带宽利用率仍然不是很高。
但在某些情况下，其带宽是可以共享的。例如有N个用户，如果他们都需要从一个相同源节点传送数据到相同目的节点，此时信道的共享是能够实现的。而且这种情况在网络用户比较多的情况下也是非常常见的。如果我们能够采用适当的复用技术使不同的用户共享这条信道，将节省巨大的带宽资源。
一、针对业务类型的统计复用设计
每个用户的业务类型可能是完全不同的，可以针对不同的用户业务类型采用不同的复用方法将流媒体业务适配入SDH/SONET虚容器。文章将针对不同的业务源模型采用不同的算法以取得最佳效果。
基于SDH的MSTP网络的优势在于使用同样的网络资源来支持多种业务，使用同样的硬件设备和传输媒质在网络内传输不同应用产生的流量。流媒体业务具有多变性和突发性，动态地资源分配和资源共享对提高性价比是必不可少的。统计复用和缓存共享是传统网络中提高网络资源动态共享的方式[1]，将其应用于城域网的性能如何还有待进一步研究。
在传统网络中，对这两种技术的性能研究依赖于模拟较简单的真实业务流或使用简单可分析的源模型，如同步/异步两态马尔可夫链泊松过程（MMPP），但受限于计算环境，这些研究的范围都比较有限。虽然可以得到一些多业务源复用的近似结果，但统计复用的重要方面——复用增益却常常被忽略或无法计算。
循环行列式调整的泊松过程（CMPP）是MMPP的一种特殊形式，利用它可建立一个易于处理的可分析源模型来匹配业务源的功率谱和速率分布，也可以用来评估较大范围的业务流的统计复用和缓存共享性能，并在多媒体高速网络环境下提供有效的资源分配，尤其是对于频域源特性的分析，同时还考虑了各种运行条件和QoS要求。
二、基于业务类型的信道复用算法
复用算法对通信系统的性能有相当重要的影响，各个信道是通过这个算法来实现共享的，不同的算法具有不同的功能。对于可变比特率（VBR）视频源复用模型可以采用LEAP（learningautomata-hasedpolling）算法[2]，该算法对突发性业务数据流具有相当好的性能表现。LEAP算法根据当前信道的存储器内数据包数量的多少来刷新每一个信道被选中的概率，已有相关的研究证明LEAP算法能近似的为每一个信道按需分配带宽。
由于采用的统计复用方案是基于业务类型优先级的方式，故信道复用算法也最好是基于权重的算法，文章选用动态权重组元复用（DWCM）算法。
满足实时流的业务需求的组元复用算法，可为实时业务分配比非实时业务更高的权重，从而保证其QoS，从平均时延和最大队列长度方面来看此类算法较有优势。MSTP设备组成的城域网需要传送各种业务流，组元复用给每个业务源分配SDH/SONET链路的带宽。目前对基于静态的或固定的分配方式有很多的研究。其中权重循环（WRR）组元复用算法仅适用于固定比特率（CBR）流而不适用于VBR流[3]；动态权重循环算法（DWRR）可以动态调度业务流，但是它无法满足每个业务源的QoS要求，因为它无法区别VBR流中的rt-VBR（realtime-VBR）和nrt-VBR（nontealtime-VBR）；在特殊的WRR算法——WRR/SB算法中，实时类业务的调度根据其突发性决定，但这也无法保证长持续突发的实时类业务的QoS。DWCM算法解决了这一问题。此算法首次提出给CBR和VBR流分配平均组元速率的带宽，给可用比特率（ABR）流分配最小组元速率带宽，剩余带宽分配给到达峰值速率的本地缓存中仍有组元的VBR流，此外的剩余带宽再分配给ABR流。DWCM算法按如下顺序分配权重：CBR，rt-VBR，nrt-VBR，ABR，UBR（不定速率）。算法的性能由每个业务源的平均传输时延和本地缓存最大长度表征。
文章采用DWCM算法的思想，按照流媒体业务的特点，重新分配和定义业务类型的优先级顺序，分配不同的网络传输标签，在复用算法中区别对待，可以很好的满足各种业务的传输需求。
表1是根据网络实际应用归纳整理出的城域网内承载的常见业务所使用的信源模型和信道复用算法，按照不同业务对QoS、特定CoS性能和严格的SLA的要求定义了重要程度（优先级），并附上相应的标签号。同时，按照DWCM算法中的状态定义，赋予3、2、1、0为优先级从高到低的业务标签号，即算法的权重顺序。
表1 城域网业务类型分类及复用算法、优先级分配
VBR视频流的特点具有突发性，要求低延迟和低丢包率，这些都要求统计复用算法给VBR视频流更高的优先级。优于VBR业务的组元丢失会导致扩散性的性能损失，所以VBR视频比对应的CBR视频对丢包更敏感。对于优先级而言，VBR视频高于VBR数据，CBR业务高于VBR数据。
按业务重要程度分配优先级后，再进入网络传输的方案已被广泛接受，类似方案还发展为业务流在进行时分复用时的调度算法也根据优先级来进行。表1中提到的权重就是按业务的重要程度和对QoS的要求分配相应的优先级。
