流量控制

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流量控制范文第1篇

关键词:RTP/RTCP;流量控制

中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)25-7075-02

Flow Control Algorithm for RTP/RTCP

LIANG Hong-bo

(Anhui Communications Technology Institute,Hefei 230051,China)

Abstract:On the base of research on RTP/RTCP, four flow control algorithm are proposed consisting: constant multiplicative increase and constant multiplicative decrease, constant additive increase and constant multiplicative decrease, variable increase and constant decrease, and variable increase and variable decrease.

Key words:RTP/RTCP; flow control

目前,视频会议、在线视频、VOIP(Voice on IP)、实时监控、实时报警等网络实时业务非常广泛,这些环境需要数据在网络上进行实时传输。随着用户的增加,带宽资源显得非常有限和十分紧张,网络拥塞时常出现。对每个用户而言,因特网是一个公平的,不限制数据发送的网络。但如果用户向因特网中发送大量的数据,而不考虑网络传输能力的话,就会导致网络拥塞,因而对用户数据流进行控制是必须的。

目前,考虑到网络实时业务的广播特性和实时的特性,一般用UDP协议作为其传输层协议。由于UDP协议缺少拥塞控制机制,当大量的实时业务进入网络时,网络可能产生严重的拥塞,给UDP增加流量控制成为当务之急[1-3]。而RTP/RTCP(Real-time Transport Protocol/ Real-time Transport Control Protocol)协议为网络实时业务提供了一种解决的方法[4-5]。

由于RTP流的速度和编码方式可以反映媒体流的质量。用户一般不希望媒体流速度变化较快,所以要合理调节发送速度,减少流的抖动,提高平稳性。

1 RTP/RTCP协议

RTP/RTCP协议是用于Internet上针对多媒体数据流的一种传输协议。RTP/RTCP协议被定义为在一对一或一对多的传输情况下工作其目的是提供时间信息和实现流同步。RTP/RTCP协议通常使用UDP来传送数据,但RTP/RTCP协议也可以在TCP或其他协议之上工作。

RTP/RTCP协议本身包括两部分:RTP数据传输协议和RTCP传输控制协议。为了可靠、高效地传送实时数据,RTP和RTCP必须配合使用。通常RTCP传输控制协议包的数量占所有传输量的5%。

RTCP传输控制协议主要用于周期的传送RTCP包,监视RTP传输的服务质量(Qos)。

1.1 RTP协议

RTP实时传输协议主要用于负载多媒体数据并通过包头时间参数的配置使其具有实时的特征。RTP协议的数据包格式[4]如图1所示。

RTP报文格式中包括固定的RTP报文头,可选用的作用标识(CSRC项)和负载数据。如果RTP所依赖的底层协议对RTP报文的格式有所要求, RTP报文的格式必须进行修改或重新定义。RTP报文中参数的意义如下:

1) extension (X,1 bit,扩展位):若设置扩展位,在固定头部后将有一个头部扩展位,这在RFC1889有详细的定义。

2) CSRC count (CC,4 bits,CSRC数):包含CSRC标示符的个数。

3) marker (M,1 bit,标记位):在数据流中标记一些重大的事情,比如帧边界。也可以定义其他的标记位。如果无标记位,可以通过改变payload type位的数目来设定标记位。

4) payload type (PT,7 bits,负载类型):定义了RTP负载的格式,由应用程序决定其含义。最初为视频和音频定义的映射集合在Internet-Draft draft-ietf-avt-profile中,后又被the Assigned Numbers RFC的后来版本中进行了扩展。RTP发送者可以在任何时候发送一个单独的RTP负载类型,PT不是专为合成单独媒体流而设置的。

5) sequence number(16 bits,序列号):每个发出数据包都有一个序列号,且是按1递增的。有时也被接受者用来检查包的丢失和修复包的顺序。序列号的初始值是随机的(不可预测的),这使得对加密的纯文本的攻击变得更加困难(即使没有加密的文本),因为数据包是通过翻译器进行传输的。

6) timestamp(32 bits,时间戳):时间戳反映了RTP包第一个字节的直接抽样。时间戳为同步不同的媒体流提供采样时间用于重新建立原始音频或视频的时序。另外它还可以帮助接收方确定数据到达时间的同步或抖动。

7) SSRC(32 bits,同步资源):帮助接收方利用发送方生成的唯一的数值来区分多个同时的数据流。必须是一个严格的随机数。在同一个RTP报文中,没有两个同步资源具有相同的SSRC标识。

8) CSRC (作用标识):CC给出了标识符的个数。如果有多于15个的贡献资源,只有15个可被标识。CSRC的标识是利用贡献资源的SSRC标识,由混频器嵌入的。

就整个RTP所提供的应用类中,就一般情况所需要的功能来说,现有的RTP数据包头是完善的。但是,为了与ALF设计协议一致,报文头部还可以通过改变、增加参数实现优化或适应特殊应用。

1.2 RTCP协议

RTCP是建立在在一个会议中需要周期地向每个参会者传输控制包,运用的是数据包的分发机制。RTCP主要支持以下四种功能[4]:

1) 提供数据传输的质量反馈。是作为RTP传输协议的一部分,与其他传输协议的流和阻塞控制有关。反馈对自适应编码控制直接起作用,但IP组播经验表明,从发送者收到反馈对诊断发送错误是致关重要的。给所有参加者发送接收反馈报告允许问题观察者估计那些问题是局部的,还是全局的。反馈功能由RTCP发送者和接收者报告执行。

2) RTCP带有称作规范名字(CNAME)的RTP源持久传输层标识。如发现冲突,或程序重新启动,既然SSRC标识可改变,接收者需要CNAME跟踪参加者。接收者也需要CNAME 与相关RTP连接中给定的几个数据流联系

3) 用于控制RTCP包数量的数量用语。前两种功能要求所有参加者发送包,因此,为了RTP扩展到大规模数量,速率必须受到控制。让每个参加者给其它参加者发送控制包,就大独立观察参加者数量。该数量用语计算包发送的速率。

4) 传送最小连接控制信息,如参加者辨识。最可能用在"松散控制"连接,那里参加者自由进入或离开,没有成员控制或参数协调,RTCP充当通往所有参加者的方便通道,但不必支持应用的所有控制通讯要求。

在IP组播场合应用RTP时,前3个功能是必须的,推荐用于所有情形。类似于RTP数据包,每个RTCP包以固定部分开始,紧接着的是可变长结构元素,但以一个32位边界结束。包含安排要求和固定部分中长度段,使RTCP包可堆叠,不需要插入任何分隔符将多个RTCP包连接起来形成一个RTCP组合包,以低层协议用单一包发送出去。RTCP包主要包含五种类型[4]:

1) SR:发送报告,当前活动发送者发送、接收统计。

2) RR:接收报告,非活动发送者接收统计。

3) SDES:源描述项,包括CNAME

4) BYE:表示结束。

5) APP:应用特定函数。

其中最主要的报文是SR和RR。通常SR报文占总RTCP包数量的25%,RR报文占75%。

由于RTCP包含了含有已发送数据包的数量、丢失数据包的数量、传输间隔等统计资料。因此,我们可以利用这些信息动态地改变传输速率,实现流量控制或拥塞控制。

2 RTP/RTCP流量控制算法

本文介绍四种常用的流量控制算法:常数乘增长和常数乘减少,常数加增长和常数乘减少,变常数增长和常数减少,变常数增长和变常数减少。

2.1 常数乘增长和常数乘减少

文献[6]采用了乘增长和乘减少的方法进行流量控制,如公式(1)。

(1)

其中,currentRate为当前的发送速率;packetLoss为丢包率,可有RTCP报文得出;threshold为阈值,可以取值为[0,0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3]%;alpha为乘减少因子,一般小于1,文献[6]设alpha=0.9;beat为乘增加因子,文献[6]设beta=1.2。

该算法在一定程度上可以减少报文的拥塞,但是,当丢报率较小时,发送速度的快速增加会导致网络的拥塞,以致发送速度的快速减少,容易导致流的较大抖动,不能保证流的平稳性。

2.2 常数加增长和常数乘减少

为了保证每个流的公平性,自适应算法应该采用加增长和乘减少的策略,如公式(2)。

(2)

aI为常数加增长因子,bD为乘减少因子,一般小于1。

常数加增长和常数乘减少控制算法可以保证每个流的公平性,但是,如果常数aI和bD设定得太大,RTP流的抖动会很大,也会加剧网络的拥塞;如果设定得太小,RTP流的速度增加就会太慢或减小的太快,不利于网络带宽利用率的提高。

2.3 变常数增长和常数减少

一种平稳的、变常数增长的自适应算法,如公式(3)。

(3)

其中aI不再为常数,而是按如下的逻辑变换:

(1) 如果网络中未曾发生过拥塞,即RTP流第一次进入网络,则

aI=radd(4)

这时,RTP流按常量增长。

(2) 如果网络中发生过拥塞,则

(5)

其中R发送端到接收端之间可以利用的最大带宽,它可以是发送端的先验知识得出;Xcong为上次发生拥塞的速度。

变常数增长和常数减少的控制方法在一定程度上可以保证流的平稳性,但由于其增长函数设置不合理,使传输的带宽限制在前一次拥塞发生时的拥塞带宽之下,不能适合网络带宽动态变化的特点,不利于提高网络带宽的利用率。

2.4 变常数增长和变常数减少

一种自适应流量控制算法,如公式(6)。

(6)

其中v0为初始的发送速度,r为综合预测量,如公式(7)。

(7)

J可以直接从RTCP报文中获取,J=jitter [4],而L的计算方法如(8)式所示

(8)

其中:cumu_lostn表示从会话开始到第n个传输间隔内所丢失的RTP 包总数;highest_mum_receiven表示从会话开始到第n个传输间隔内所接收到的RTP包的最大序列号[4]。

变常数增长和变常数减少的方法综合考虑长期的网络背景和当前的网络状态,采用变常数增长和变常数减少的方法对发送速度进行自适应调整,避免网络的拥塞,在一定程度上保证了流的平稳性。

3 结论

流量控制算法在实时业务中的具有非常重要的地位,在介绍RTP/RTCP协议的基础上,详细研究了四种常用的流量控制算法,这些控制方法在一定程度上解决了RTP/RTCP中的流量控制问题,曾用于视频会议、在线视频、VOIP(Voice on IP)、实时监控、实时报警等网络实时业务。

参考文献:

[1] Kim M S,Won Y J, Hong W J. Characteristic Analysis of Internet Traffic from the Perspective of Flows [J].Computer Communications, 2006,29(10):1639-1652.

[2] Bas turk E, BirmanA. Design and Implement of a QoS Capable Switch-router. Computer Networks and ISDN Systems,1999,31(1/2):19-32.

[3] Floyd S, Jacobson V. Random Early Detection Gateways for Congestion Avoidance. IEEE/ACM Transactions on Networking,1993,1(4):397-413.

[4] Schulzrinne H,Casner S,Fredeirck R et a1.RTP:A Transport Protocol for Real-Time Applications[S].RFC 1889,1996.

流量控制范文第2篇

关键词 数据宽带网；流量控制；性能分析

中图分类号TP392 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）69-0187-01

1数据宽带网的流量控制技术分析

1.1数据宽带网络中的位置部署分析

在数据宽带网的设备布置中，流量控制设备往往在网络出口、城域网和接入网接点的地方。在部署的过程中，可以采用分期的部署方法。在数据宽带网初期可以选择少数关键点进行部署，在后期可以逐渐增多。

1.2流量控制设备的连接方法

一般情况下，宽带网流量控制设备的连接方式是透传方式。透传方式就是串接入网路链路中，路由交换设备端口的IP地址不需要进行相应的修改，通常情况下包括多种接口类型，例如：POS光接口、1000M以太光接口等。流量控制设备主要是由光旁路器、后台服务器以及设备主机几个部分组成。在网络运行的过程中，网络管理人员能够通过相应的终端登录软件或者是Web浏览器登录流量控制设备的服务器，进而根据网络运行的情况对设备进行操作、监控和相应的管理。在流量控制的过程中，为了确保网络运行的安全可靠性，在光链路中可以适当增加光旁路器，如果在流量监控的时候一旦发生故障，光旁路器就能够防止网络的中断。

1.3数据宽带网流量控制的环节

首先，业务识别环节。流量控制的第一个环节就是对各种网路业务和网络协议进行识别和分类，由于网络应用的种类非常多，一般都要采用高级应用分类技术；

其次，进行数据分析。数据分析是流量控制的第二个环节，通过相应的检测分析，掌握数据链上每个用户的宽带使用情况，然后对数据进行相应的性能分析。网络技术人员要把数据分析的结果作为流量控制的主要依据，同时也为网络运行商进行网络优化提供了依据；

再次，进行流量控制。通过第二个环节的数据分析，对相关的宽带流量进行合理分配和控制，从而能更好地确保网络业务的流畅运行，防止网络业务的中断。在宽带数据流量控制的过程中，一般都是采取直接丢弃的方式对超出控制门限的UDP数据包进行处理。对超出控制门限的TCP数据包有两种不同的处理方式：一种是直接丢弃，另一种是把TCP数据包参数改小，从而使得传输速率降低，保证宽带网流量的稳定运行。

2数据宽带网的性能分析

2.1对数据宽带网进行性能分析的必要性

通过对数据宽带系统的流量监控，进而对网络设备的负载、网络端口的流量以及网络线路的利用率等数据进行分析，通过对数据结果的掌握，网络技术人员要把数据分析的结果作为流量控制的主要依据，同时也为网络运行商进行网络优化提供了依据。但是，随着当前网络技术的发展以及网络环境的复杂化，网络病毒不断增多，各种网络攻击也层出不穷，面对这种情况，一定要对数据宽带的网络性能进行深入分析，最重要的就是对宽带流量进行分析。

2.2数据宽带网流量性能分析的步骤

首先，通过多种途径确定数据来源。在确定宽带网数据来源的过程中有多种方法：主要包括：RMON、SNMP、NetFlow等，在网络运行的过程中，通过采用串接到数据链路等方式获取相应的数据，然后对相应的数据进行系统的流量分析和记录；

其次，对数据流量分析的部署。在网络数据运行中，根据网络运行的需要选择相应的配置，网络关键部门一般都是采用SNMP和NetFlow相互结合的方法。然后通过对获取数据方式的系统分析，综合探究网络各个部位出现的数据，对数据进行有效性能分析，从而能够保证数据更加具有深度和广度，保证信息传输的流畅性；

再次，进行故障预防和排除。在数据宽带网的性能分析中，故障预防和排除非常重要。要从实际出发及时了解宽带的流量情况，然后对数据情况进行系统分析和掌握，如果发展异常流量要及时进行检测，进而查找出网络内有没有制造异常流量的终端，以及网络性能劣化是否来自不友善的流量。于此同时，要对数据宽带的流量进行比较分析，利用流量分析可尽早发现网络运行中出现的故障，这样就有利于缩短故障处理时间，减小业务受到的影响；

最后，对网络容量进行系统规划和分析。在网络运行的过程中，要及时掌握下辖网络里各个IP区段的流量使用情况，根据宽带流量的不同情况分析IP区域内的流量增长情况，把相关的数据进行列表和比对，进行趋势分析，从而能够更好地支持网络容量规划的决策。能够保证网络分析员掌握网络流量从哪里来，到哪里去，发现是哪些业务或应用造成网络的拥塞，有利于帮助决策如何通过调整路由、QoS参数等方式进行网络优化和资源分配。

流量控制范文第3篇

关键词：智能卡；流量控制器；模块

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.117

0 引言

长期以来，我国居民家用水表多为普通机械旋翼湿式水表，该水表用于供水工程中小管道内的中小流量的测量，家用水表多为此类。旋翼湿式水表市场价格低廉，性能比较稳定，但是我国大多还是采用人工抄表、按户收费的模式，这种方式存在着很大的缺点。随着我国信息产业的飞速发展，水表系统的智能化在生产生活中已经有了非常广泛的应用。它是一种利用现代微电子技术、现代传感技术、智能IC卡技术对用水量进行计量并进行用水数据传递及结算交易的新型水表与传统水表一般只具有流量采集和机械指针显示用水量的功能相比，是很大的进步。水表系统的智能化在技术上为节约用水合理用水造了条件。

1 系统设计

1.1 系统方案介绍

本智能卡流量控制器采用AT89S52单片机开发板为平台，通过增加射频模块、流量控制模块、温度模块、时钟模块等功能模块，实现流量的智能控制。主控模块检测射频模块区域是否存在IC卡，若没有，则显示水温和当前时间并关闭阀门。当用户放上IC卡，主控模块就可以控制射频模块对IC卡的数据进行读或写。主控模块会根据读出的数据判断当前IC卡是否有余额，有则打开阀门，对水流量检测，显示模块则显示水温和余额，并实时更新显示。否则主控模块一直关闭阀门，显示余额为零，并伴有声音提示。每当消费完毕，消费信息会被保存，同时会发送到上位机作二次备份。

1.2 系统结构

1.2.1 主控模块（MCU）

以AT89S52单片机的开发板为主控板。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM）。

1.2.2 显示模块

采用了与开发板配套的显示模块，该显示模块可用于显示余额、水温、时间。显示模块采用了八个七段数码管，具有亮度高，成本低的优点。待机状态下数码管用于显示当前水温和时间。工作状态下数码管的前两位用于显示当前水温，而后六位为当前IC卡的余额，精度可显示到分.

1.2.3 流量检测模块

采用霍尔传感器为核心的流量检测模块。由于霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。所以可以使用直流电机转动模拟水流量的变化，产生的脉冲通过光耦保护输入至单片机。

1.2.4 数据处理模块

数据处理模块包括AT89C2051，HD74LS373P，AT24C64，MAX232。主控模块把数据并行传输到数据处理模块，进行数据的备份并将消费数据通过232接口实时上传到上位机进行备份。

1.2.5 射频模块

由于射频模块的制作条件要求较高，会延长开发周期。可以采用了市场现有的射频模块作为开发工具，有效缩短开发周期。该模块可以实现对IC卡的数据读写。

2 系统软件设计

系统软件的主流程图、中断函数流程图分别如2所示。

流量控制范文第4篇

关键词：P2P；结构模式；流量；功能模块

中图分类号：TP393.07 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 17-0000-01

P2P-based Flow Control Study

Zhou Huiqiang,Li Hongmei

(Zhengzhou Technical College,Zhengzhou450121,China)

Abstract:With the continuous increase of P2P services,the network bandwidth is consumed,and even the network congestion is caused,which reduces the performance of other businesses and causes a huge waste of IT resources.In order to realize the maximization of resource utilization,a kind of P2P control model is introduced to achieve the classification,identification and control of P2P traffic.

Keywords:P2P;Structural mode;Traffic;Function module

P2P是英文Peer-to-Peer（对等）的简称，又被称为“点对点”。“对等”技术，是一种近几年兴起的网络新技术，属于覆盖层网络（Overlay Network）的范畴，是相对于客户机/服务器（C/S）模式来说的一种网络信息交换方式，每个节点（Peer）处于平等的位置，节点之间可以共享计算机硬件资源、软件资源和信息资源。在P2P网络中，依赖网络中参与者的计算能力和带宽，而不是把依赖都聚集在较少的几台服务器上。P2P网络模式可以充分发挥网络中每一台电脑的性能，大幅度地提高网络资源的利用效率。

一、P2P的结构模式

P2P模式的主要结构形式有三种：集中式P2P、分布式P2P和混合式P2P，具体概括如下：

（一）集中式P2P

集中式P2P模型形式上有一个中心服务器负责记录共享信息以及应答对这些信息的查询。每一个对等实体对它将要共享的信息以及进行的通信负责，根据需要下载它所需要的其它对等实体上的信息。

（二）分布式P2P模型

由于存在中心服务器，集中式P2P模型系统稳定性很大程度上取决于该服务器的稳定性。这种形式不需要有中心服务器和中心路由器，其中的每一个Peer都作为对等实体，地位是完全平等的。每一个Peer既可以作为客户机又可以作为服务器，并且它们与相邻的Peer有相同的能力。同时，P2P应用开发者也在不断力求技术创新，避免不必要的麻烦。

（三）混合式P2P模型

混合式P2P模型结合了集中式和分布式模型的优点，在设计思想和处理能力上都得到了进一步优化。将节点分为用户节点、搜索节点和索引节点3类，既避免了提供中心服务器带来的麻烦，又保留了中心服务器的优势。一方面，由于组合了多于一种方法，混合式模型增加了复杂性；另外，设计者克服了纯粹P2P方法的限制，混合式模型显示出了对环境条件的高度适应性。同时混合式模型也解决了大规模动态和异构P2P应用中所出现的大量冲突问题。

二、P2P流量检测

国外P2P流量检测方面的研究工作和产品化工作都做得很好，特别是深层数据包检测技术己经发展得非常成熟。Subhabrata Sen等人于2004年初提出基于应用签名的P2P流量检测方法，实际上是深层数据包检测方法的一种，该方法把payload特征分为固定偏移量（fixed offset）特征和变化偏移量（variable offset）特征，第一步检查固定偏移量，第二步检查变化偏移量，在性能和精度上都取得了令人满意的效果。国外网络设备生产商和网络服务提供商都推出了相关的产品和技术，纵观这些产品，全部都使用了自行研发的深层数据包检测技术，除了性能的识别精度商存在差别外，其技术的本质是相同的。

数据包分类就是根据数据包本身携带的信息或与数据包有关的信息（主要指IP包头和传输层头部携带的信息）索引预先设置的分类器，查找匹配的规则来达到区分数据包的目的。数据包分类的结果决定了这个数据包属于哪一数据流以及此数据包应达到什么样的服务等级，然后转发引擎根据分类的结果采用相应的处理来满足用户的需求。这些处理可能包括丢弃未授权的分组、进行特殊的排队和调度处理或者作为路由选择的依据等。许多网络服务需要进行数据包分类，如寻路、防火墙访问控制、策略路由和业务账单等。

三、P2P系统功能模块设计

针对日前城域网100G以上的流量，在设计系统的架构时就需要特别考虑。选择一种最适合的架构来满足城域网上对100G流量性能的要求。由于P2P应用协议类型、实现机理的多样性，为了彻底监管和控制P2P流，只能采取综合性解决方案，在综合考察了最新P2P流量控制技术及设备的前提下，设计了P2P流量综合控制系统。

该系统采用分布的架构设计构想。系统主要由五大功能模块组成，每个模块又含有若干部件。包括：（1）WEB服务器模块（2）数据库服务器模块（3）业务管理模块（计费器、监视器、策略控制器三个部件）（4）业务识别模块（DIP识别器、流量特征识别器、报头识别器三个部件）（5）业务执行模块（封闭器、内存缓冲器、流量整形器三个部件）。映射到具体网络设备中，各设备的P2P控制功能就是由这些部件组合而实现的。由于设备性能的限制，要处理100G以上的大流量，只能考虑采用分布式部署的方案。这样将分布式部署多个业务识别模块和业务执行模块。各个业务识别模块的识别、统计业务数据信息都统一上报给业务管理模块，由该模块汇总所有的流量信息，然后根据管理员设置的各种控制策略，有效地限制和阻断P2P流量数据，保障网络和业务的安全性。

四、结论

P2P流量的控制与反控制是一个不断发展的过程。最初的P2P流量是可以通过其固定服务器IP地址及端口号加以识别的，很快便大量出现了采用随机动态端口、伪装端口的分布式P2P应用软件，并且己出现了加密的P2P流，甚至出现了在安全的套阶层SSL通道上传输的P2P流，越来越不易被识别。

参考文献：

流量控制范文第5篇

暖气流量表（也就是热量表）是无法调节的，仅用来计算热量。暖气流量计安装在流体入口或回流管上，流量计发出与流量成正比的脉冲信号，一对温度传感器给出表示温度高低的模拟信号，而积算仪采集来自流量和温度传感器的信号，利用计算公式算出热交换系统获得的热量。

暖气热量表采用韦根型流量计，由温度传感器测量的温度信号和流量传感器测量的流量信号最终都送到微处理机中，由它的软件来完成相乘、相减、累加等运算。最后把结果用数字显示在仪表的窗口里，甚至可以进一步通过网络送到银行，自动从户头里把供暖费扣掉，既省心又省事。

（来源：文章屋网 ）