05-ATM-Traffic_control.ppt

1、网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,ATM 业务量控制和拥塞控制,Traffic Control & Congestion Control,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,网络拥塞与业务量控制,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,网络拥塞（Congestion）,拥塞是所有分组网络所需面临的问题 ATM 是一种分组网络，基于统计复用，允许资源竞争 进入网络的信元流可能具有很大突发性和不可预测性 短时间内大量信元竞争同一资源，将导致相应队列快速增长和溢出，使网络无法达到预定的性能和服务质量（QoS） 这种情况就是网络拥塞 网络拥塞也可能由于 ATM 网络内部的某

2、些错误状态引起 拥塞表现为网络性能下降和用户 QoS 不能得到满足 信元排队的长度急剧增加，排队时延大大增加 信元很快超过队列容量，发生溢出并造成信元丢失 若同时在多个资源上产生拥塞，网络性能将明显下降,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,网络拥塞的危害,对于用户：用户预定的 QoS 不能得到满足 时间透明性：不可接受的端到端信元传输时延 语义透明性：大量的信元丢失 对于网络： 在拥塞发生处，所有 ATM 连接的 QoS 将受到影响 若网络中多处同时出现拥塞，将严重影响网络性能 网络性能的描述： 网络负载：所有终端向网络中注入的业务量速率的总和 网络吞吐量：业务量被网络有效传送到目的

3、终端的速率的总和 网络容量：网络吞吐量的最大值,网络,终端 集合,输入,输出,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,拥塞对网络性能的影响,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,解决网络拥塞的方法,解决网络拥塞的方案： 通过增加网络设备的成本 增加网络中瓶颈资源的队列容量 简单地增加队列容量会加剧拥塞的程度 对网络中瓶颈资源进行升级 简单地对瓶颈资源进行升级只能把拥塞转移到网络中的其他部分 采用业务量管理和控制机制 采用业务量控制机制是有效控制网络拥塞的主要手段,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,业务量管理,业务量管理（Traffic Management） 是网络为

4、了避免网络拥塞而所采取的一系列操作， ITU-T I.371 建议中定义的业务量管理的作用是： 保护网络和用户，以实现预定的网络性能和服务质量，包括： 信元丢失率、信元传输时延、信元时延抖动 优化网络资源的使用，获得更好的网络效率 业务量管理包括两个方面的内容 业务量控制（Traffic Control） 拥塞控制（Congestion Control）,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,业务量控制与拥塞控制,业务量控制是网络为了避免拥塞而采取的一系列操作，目的是保护网络和用户，以便实现预先规定的网络性能 包括信元丢失率、信元传输时延及时延抖动等 拥塞控制是在拥塞发生时采取的降低拥

5、塞程度的措施，这些措施包括减少拥塞的时间、防止拥塞的扩散等等，拥塞控制的作用一直持续到拥塞的消失 业务量控制功能和拥塞控制的关系 业务量控制功能和拥塞控制功能是一致的 流量控制是为了避免拥塞发生而采取的措施，它为拥塞控制提供相应的手段；而拥塞控制是流量控制的一个重要组成部分。 流量控制需要时刻进行，而拥塞控制只在发生网络拥塞时进行。,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,ATM 业务类型,ATM 论坛根据 ATM 业务的特征将其分成以下几类： CBR (Constant Bit Rate) rt-VBR (real-time Variable Bit Rate) nrt-VBR (no

6、n-real-time Variable Bit Rate) ABR (Available Bit Rate) UBR (Unspecified Bit Rate),网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,ATM 业务类型,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,业务量管理的框架,业务量管理的主要目的（ITU-T I.371） 为终端用户提供所希望的 QoS，同时优化网络资源的使用 包括业务量控制和拥塞控制，二者本质和目的是一致的 ATM 的业务量管理是通过用户与网络相互协调来实现 在 ATM 连接建立时，网络与用户对一系列与业务量控制相关的参数进行协商，并达成一致： 用户向网络承

7、诺的业务源的特性（速率、突发度等） 用户要求网络提供的 QoS 保证 协商一致的参数记录在业务量合约 (Traffic Contract) 中 业务量合约是网络进行业务量控制的依据 用户遵守业务量合约，网络就满足其 QoS 要求 用户违反业务量合约，网络就不必满足其 QoS,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,业务量管理的基本功能,连接接纳控制（CAC） CAC - Connection Admission Control 在一个 ATM 连接的呼叫建立阶段执行的一组操作，用来确定是否可以接受该连接，并协商连接的参数。 用法/网络参数控制（UPC/NPC） UPC/NPC - Usa

8、ge/Network Parameter Control 个别连接违反业务量合约滥用网络资源时，或设备发生故障时，将会影响其他立连接的 QoS，甚至导致网络拥塞 UPC/NPC 是网络在 UNI/NNI 接口上的一组操作，用来监视和控制已存在的 ATM 连接的有效性，以制止违反业务量合约的连接过度使用网络资源。,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,连接接纳控制（CAC）,CAC 是由网络在连接的呼叫建立阶段执行的一组操作 CAC 根据一定的条件来确定接受或拒绝新连接，即： 网络中有足够的可用资源，可在全网范围内满足新建连接要求的 QoS 新建连接不能影响其他已经建立的 ATM 连接的

9、 QoS 在确定接纳新连接时，CAC 需要在用户和网络之间就一些特定的信息参数进行协商并取得一致： 用户对连接业务量特性的说明，如连接要求带宽、突发度 连接要求的 QoS 参数，如信元丢失率、时延及抖动等 与接口配置和设备相关的参数，如信元时延变化容限,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,CAC 与业务量合约,业务量合约（Traffic Contract）： 在 CAC 阶段，网络与用户协商一致的各种信息参数被记录在一个业务量合约中 连接被接纳的连接维持阶段，业务量合约将被用于实现其他的业务量控制功能 在连接维持期间中，业务量合约可能会根据用户要求进行重新协商,网络与交换国家重点实验

10、室 宽带通信网研究中心,用法/网络参数控制 (UPC/NPC),UPC/NPC 是网络执行的一组操作，对已建立连接的业务量进行监视和控制，以防止拥塞的发生 UPC 操作在 UNI 接口上提供；NPC 操作在 NNI 接口上提供 UPC/NPC 的管制功能（Police function） 对已建连接中的业务量进行监视和控制，具体包括： 检测信元流量的大小，监视信元选路的有效性 能检测出非法的业务量状态 检查 ATM 连接与其协商的业务量合约之间的一致性，即连接的业务量特性是否符合业务量合约 发现连接中违反业务量合约的信元，并快速采取反应措施，例如标记、延时甚至丢弃等,网络与交换国家重点实验室

11、宽带通信网研究中心,业务量合约,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,业务量合约 (Traffic Contract),业务量合约 在用户申请建立连接时，用户和网络需要通过协商，来约定保证连接性能的各种参数的取值，达成一致的约定参数值的集合就构成了业务量合约。 业务量合约的作用 业务量管理的目标是以连接为基础来保证用户预定的 QoS 业务量合约的作用是：使网络能够根据业务量合约来向用户提供满足用户质量要求的服务，包括两个方面： 用户根据该合约监视网络提供的服务是否达到了其要求的质量 网络根据该合约监视用户提交的业务量是否符合业务量合约中的参数约定，对不履行合约的业务量将采取相应的措施（

12、丢弃、延时、降低优先级等）,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,业务量合约的构成,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,业务量合约（一）,连接业务量描述器 连接的业务量参数,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,连接业务量描述器,用于描述连接的业务量特性的参数： 峰值信元速率（PCR） 信元时延变化容限（CDVT） 可维持信元速率（SCR） 突发容限（BT）和最大突发长度（MBS） 其中： SCR、BT、MBS 是可选项 PCR、SCR、BT、MBS 是源业务量描述器中的参数 连接业务量描述器是在连接建立时由用户通过信令或其他方式来确定的,网络与交换国家重点实验室 宽

13、带通信网研究中心,等效终端的概念,等效终端用于描述源业务量参数 等效终端是对用户设备的抽象和模型化 与业务源相关的参数定义在等效终端的物理层服务访问点上（PHY-SAP）,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,峰值信元速率 (PCR Peak Cell Rate),PCR 定义在等效终端的 PHY-ASP上 等效终端中的业务源即 VPC/VCC 的业务源 基本事件 等效终端上一个发自连接业务源的信元到达 PHY-SAP 峰值信元发送间隔 一个连接上两次基本事件之间时间间隔的最小值 记为 TPCR 或 T 峰值信元速率 峰值信元发送间隔的倒数定义为峰值信元速率 PCR = 1/ TPCR

14、,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,峰值信元速率,PCR 定义了一个 ATM 连接业务量发送速率的上限 网络可根据 PCR 为连接分配资源，以满足 QoS 目标 PCR 是一项基本的业务量参数，必须在业务量合约中的源业务量描述器中被显示或隐式定义,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,信元时延变化 (CDVCell Delay Variation),UPC/NPC 功能在 UNI/NNI 上执行，监测连接是否一致 例如，检查业务源发送信元的速率是否超过其约定的最大值 PCR 这可以通过检查信元到达 UNI/NNI 上的时间间隔来进行判断 但是，PCR 参数是定义在等效终端的

15、 PHY-SAP 上 信元流中的不同信元到达 UNI/NNI 上时，可能由于各种原因经历不同的时延，使得信元在 UNI/NNI 的到达间隔发生变化,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,信元时延变化容限（CDVT）,UPC/NPC 需要了解 UNI/NNI 上信元时延变化的程度，才能有效实现其功能 信元时延变化容限（CDV Tolerance）就是描述接口上信元时延变化程度的参数 CDVT 是接口上信元时延变化的程度，即信元到达UNI/NNI 接口的时间间隔的最大失真度， 它定义了接口上 CDV 的最大有效值，记为 ,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,信元时延变化容限,对于

16、一个 ATM 连接来说，很难获得在某接口上 CDVT 的准确值，在业务量合约中 CDVT 是用户与网络通过协商确定的。 CDVT 只与设备和配置特性相关，因此不是源业务量参数 CDVT 在业务量合约中是必须定义的,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,其它源业务量参数,任何业务（CBR/VBR）都需定义 PCR/CDVT 参数 对 VBR 业务，还需要引入其他源业务量参数： PCR 只定义了信元速率的上限，但还不足以使 VBR 业务能够更有效地分配资源 更有效的方式应该是使用平均意义上的业务速率来为 VBR 连接分配资源，以充分利用 ATM 的统计复用特性 对于 VBR 业务通常定义以

17、下源业务量参数： 可维持信元速率（SCR） 最大突发长度（MBS） 突发容限（BT） SCR/BT/MBS 反映业务源的特性，属于源业务量描述器中的内容,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,可维持信元速率（SCR）,基本事件的平均时间间隔 在一个典型时间段内（相对于 TPCR足够长），业务源在 PHY-SAP 上信元到达时间间隔的统计平均值，其倒数为该时间段内的平均信元速率 可维持信元发送间隔 在所有典型时间段内，业务源基本事件平均时间间隔的最小值，记为Ts 可维持信元速率（SCR Sustainable Cell Rate） 可维持信元速率定义为可维持信元发送间隔的倒数：SCR =

18、 1/Ts 可维持信元速率是 VBR 业务源在各时间段内的平均信元速率的最大值,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,可维持信元速率（SCR）,SCR 的特性 SCR 定义在等效终端的 PHY-SAP 上，必须小于 PCR SCR 是源业务量参数， VBR 业务需要在连接建立时与网络进行协商 网络在对 VBR 业务量进行统计复用时，可根据 SCR 来进行最佳的资源分配,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,突发容限,VBR 业务除了 SCR 外，还需定义其突发度 突发度描述了业务源相对于 SCR 速率波动的范围 业务的突发度用突发容限 (BTBurst Tolerance) 来

19、描述 BT 定义了 PHY-SAP 上业务源突发时，相邻基本事件时间间隔相对于可维持信元发送间隔 Ts 的波动范围的最大值,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,突发容限,BT 也是一个源业务量参数，反映业务源的突发特性 在 VBR 业务的业务量合约中，BT 必须被定义,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,最大突发长度,最大突发长度（MBS Maximum Burst Size） 在 PHY-SAP 上，业务源的信元速率不能超过 PCR PHY-SAP 上，业务源能够以 PCR 连续地突发的最大信元长度定义为最大突发长度 MBS 与 BT 的关系MSB = 1+ s / (T

20、S TPCR) x 表示对 x 取整 实际上在业务量合约中，VBR 业务源的突发度都以最大突发长度的形式给出，网络根据 MBS 计算出 BTs = (MSB 1 )(TS TPCR ),网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,业务量合约（二）,连接的一致性定义,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,一致性的含义,一致性的含义： 是指 ATM 连接与业务量合约的一致性，即连接是否遵守业务量合约 流量管理所依据的操作原则： UPC/NPC 控制过程根据连接的业务量描述器及连接所要求的 QoS 来进行操作。 一个连接被接纳后，只要它遵守业务量合约（一致的），该连接所要求的 QoS 就应

21、该被满足。 对一致性的连接，网络总能支持其所要求的 QoS 对不一致的连接，网络不必遵守其 QoS 约定 因此，连接一致性定义是业务量合约中的一项重要内容,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,连接一致性的定义,信元一致性 ATM 连接中信元的一致性： 达到检测点的信元是否符合连接的业务量合约 判断信元的一致性的方法：利用参数化的一致性检验算法 利用业务量合约参数，通过运算来检验信元的一致性 标准化的算法（ITU I.371），称为通用信元速率算法（GCRA） 连接一致性 连接的一致性是根据连接中不一致的信元的数量来定义的 若连接中不一致的信元不超过一个门限值，则该连接就是一致的 进行

22、连接一致性判断的门限值由网络在业务量合约中定义,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,通用信元速率算法（GCRA）,GCRA 用于判断到达检测点的信元是否一致性 若信元到达检测点的速率超过了业务量合约中的约定，则判断该信元为不一致，否则判定信元是一致的 GCRA 算法的参数 信元速率及相应速率允许变化的容限 实际使用的参数是与此相对应的时间参数： I：由信元速率所决定的信元理论时间间隔，即速率的倒数 L：与信元速率相对应的信元时间间隔的变化容限 参数确定后，算法记为 GCRA(I, L)，用于判断信元是否满足 参数(I, L) 的约定，例如： 要判断信元是否满足（PCR，CDVT），算

23、法为 GCRA(TPCR ，) 要判断信元是否满足（SCR，BT），算法为 GCRA(TS ，s ),网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,两种 GCRA 算法,I.371 建议中定义了两个等价的通用信元算法： 虚调度（VS）算法 连续状态漏桶（LB）算法,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,虚调度算法 GCRA(I, L),基本思想： 根据约定的信元到达时间间隔 I 参数，计算下一个信元的理论上的到达时间（TAT） 若信元到达提前于的 TAT，并超过了允许的容限（L） ，则信元被判定为不一致，否则该信元是一致的。 算法过程： 初始状态（零时刻）：TAT = 0； 信元到达（

24、设到达时刻为 ta）； 若 ta 提前于 TAT L，则判定信元不一致，跳到最后一步； 否则，判定该信元一致，并计算下一信元的 TAT：TAT = max（ ta，TAT）+ I 等待下一个信元的到达，返回第二步。,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,虚调度算法,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,连续状态漏桶算法,GCRA(I, L) 漏桶算法的基本思想： 算法作为一个容量为 I+L 的漏桶，以单位速率匀速渗漏 一个信元的到达相当于使漏桶内的容量增加 I 个容量单位 若信元的到达引起漏桶溢出（即当前桶内容量大于 L），则信元被判定为不一致；否则信元是一致的。,网络与交换国

25、家重点实验室 宽带通信网研究中心,连续状态漏桶算法,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,业务量合约（三）,服务质量参数,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,QoS 参数,语义透明性 CLR 丢失信元数与发送信元数的比值 时间透明性 max CTD (Maximun Cell Transfer Delay) Peak-to-peak CDV,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,业务量合约（四）,ATM 的传输能力 或 ATM 的承载能力,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,ATM 传输能力,ATM 传输能力（承载能力）的概念 在 ATM 层中被某个特定的业

26、务量复用机构所支持的、适合于某种应用（用户）的一组 QoS 承诺和 ATM 业务量参数的组合。 特性 一种 ATM 传输能力对应了一种 QoS 等级 一个 ATM 连接所使用的 ATM 传输能力必须在连接建立时协商一致，并包含在业务量合约中 ATM 传输能力与 B-ISDN 业务类型没有明确的一一对应关系,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,ATM 传输能力,ITU-T 定义了 4 种与流量控制机制相关的 ATM 传输能力 DBR、SBR、ABT、ABR 类似地，ATM 论坛也为每一种业务类型（Service Categories）定义了与流量控制机制相关的承载能力 CBR、rt-V

27、BR、nrt-VBR、ABR、UBR,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,ATM 论坛业务类型,ATM 论坛定义了 5 种业务类型（Service Categories） 固定比特率 (CBR - Constant Bit Rate) 以恒定速率产生业务量，并且该速率在整个连接过程中保持不变 例如 POTS 话音 可变比特率 (VBR - Variable Bit Rate) 在连接过程产生业务量的速率会发生变化，具有突发性 根据时间关系特性，分为： 实时 VBR（rt-VBR），如实时视频业务 非实时 VBR（nrt-VBR），如数据通信,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中

28、心,ATM 论坛业务类型,可用比特率 (ABR - Available Bit Rate) 与 ITU-T 定义的 ABR 基本相同 当网络中有 CBR/VBR 有剩余带宽时， ABR 可利用这部分传输业务，ABR 适合于非实时数据传输 未指定比特率 (UBR - Unspecified Bit Rate) Best-effort 模型，传统的数据通讯业务模型 不需要提供任何 QoS 保证,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,各业务类型的业务量控制相关的属性,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,ATM 流量控制功能,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,业务量管理的

29、框架,业务量管理的主要目的（ITU-T I.371） 是为终端用户提供所希望的性能水平，同时尽量优化网络资源的使用 包括流量控制和拥塞控制，二者本质和目的是一致的 流量控制 网络所采取的一系列操作以避免拥塞的发生： 用法/网络参数控制（UPC/NPC） 连接接纳控制（CAC） 优先级控制和选择性信元丢失 网络资源管理（NRM） 业务量整形（Traffic Shaping） 反馈控制 拥塞控制 在拥塞出现时，为把拥塞时间、密度和扩散程度控制在最小范围内而采取的一系列操作，包括： 显式前向拥塞指示（EFCI） 选择性信元丢弃 ,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,连接接纳控制（CAC）,

30、CAC 是 ATM 流量控制中一项必备的功能 CAC 在呼叫建立（或呼叫重新协商）阶段网络执行的一组操作，用以决定一个 VPC/VCC 连接请求是否可接受 只有在满足下列情况时，呼叫的连接请求才可被接受： 有足够的可用资源，可在整个网络中保证呼叫所要求的 QoS 同时保证已存在连接的 QoS CAC 功能所需的信息： 业务量描述器、 QoS 参数或等级、要求的 ATM 承载能力 CAC 完成的功能： 确定接受或拒绝连接请求 导出业务量合约中用于 UPC/NPC 功能的业务量控制参数 选路及分配网络资源,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,UPC/NPC,UPC/NPC 是一系列网络功

31、能，其作用是： 监视和控制进入网络的业务量 防止资源被个别用户滥用，从而影响其它连接的 QoS 检测连接是否违反业务量参数的约定，并采取相应的措施 NPC 功能是一个选项 UPC/NPC 使用的参数 由CAC 功能根据业务量合约导出,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,UPC/NPC 功能,UPC/NPC 可以采取的操作 UPC/NPC 目的是控制连接的业务量，使连接与约定的业务量合约保持一致，防止用户超出业务量合约。 在信元级上，UPC/NPC 的操作： 允许信元通过：对一致性业务流信元允许其通过 信元丢弃：对非一致性信元，即违反业务量合约的信元予以丢弃 延迟违规信元：通过队列来延

32、迟违规信元，使信元离开队列时是一致的 信元标记（可选）：对不一致 CLP=0 的信元改写成 CLP=1并允许通过，当网络拥塞时，按低级别信元处理（如丢弃等） 信元重新调度（可选）：当 UPC 与业务量成形功能组合时使用 在连接级上， UPC/NPC 的操作： 释放连接,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,优先级控制和选择性信元丢弃,基本思想： 在 UPC/NPC 中实现 根据时延、丢失敏感性等特性对信元划分优先级： 一个连接中信元优先级通常采用 CLP 定义 连接之间的优先级可在 VPI/VCI 基础上隐含定义 网络实体通过选择性地丢弃低优先级业务量的信元，来最大程度地为高优先级的业

33、务量保护网络性能 用户可使用 CLP 比特产生不同优先级的业务量 网络可为 CLP=0/1 的信元流提供不同的 QoS 选择性信元丢弃同时可用于拥塞控制 在拥塞发生时，将首先丢弃低优先级（CLP=1）的信元，减少高优先级的信元的损失,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,优先级控制和选择性信元丢弃,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,业务量整形,在不影响 QoS 的前提下对业务量特性进行适当修改 降低峰值信元速率、限制突发长度、调整信元间隔、部分地补偿 CDV 对 ATM 连接的峰值信元速率的影响等，使之离开时更符合业务量合约。 需要进行信元的缓冲和再次调度，该过程会引入一些

34、时延 用户终端中的 TS 可使流量总是符合业务量合约；网络侧的 TS 功能是可选的。,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,显式前向拥塞指示（EFCI）,EFCI Explict Forward Congestion Indication 是一种基于反馈的拥塞通知机制，用来通知网络避免拥塞和从拥塞状态中恢复 EFCI 功能利用了用户数据信元净荷类型指示（PTI）中的 EFCI 来在前向（与信元传输的相同方向）上传送拥塞信息 EFCI 的工作原理： 源端发出的数据信元中 EFCI=0 若 NE 观测到拥塞（局部过载），将设置信元的 EFCI=1 目的端检测到 EFCI 指示时，在向源端发

35、送的后向数据信元中也设置 EFCI=1 源端监视到 EFCI=1 时，应降低其发生业务流量，以减少拥塞和信元丢失,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,显式前向拥塞指示,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,反馈控制,反馈控制机制用于 ATM 层的可用比特率（ABR）承载能力的业务量控制,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,可用比特率（ABR）承载能力,ABR 用于数据通信的应用中，其特点是： 用户能够根据网络负载的状况调整其信息传送速率 应用产生的业务量具有很大的突发性，信息分组的大小和产生的速率是不可预测 对时延变化是可容忍的，但对信元丢失高度敏感，因此需要反馈机

36、制，以便在可能导致信元丢失时通知业务源 VBR、CBR 承载能力不适合这种应用ABR 与 VBR 是不同的 ABR 承载能力的提出： 在不影响 CBR/VBR 连接性能的条件下，网络利用其剩余带宽来传输数据应用的业务量，以最大限度地利用资源 ITU-T 和 ATM 论坛均定义了 ABR 能力来支持这种应用,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,ABR 承载能力,ABR 承载能力的特性 网络提供的传输特性在连接建立后可能改变 业务源需根据网络反馈的控制信息来改变其产生的业务量，以适应传输特性的改变，获得很低的信元丢失率 对信元丢失十分敏感；但信元传输时延 CTD 和时延变化 CDV 在

37、ABR 中不受控制，因此 ABR 不适合支持实时业务 ABR 承载能力的使用参数： 最大带宽：即峰值信元速率（PCR） 最小可用带宽：即最小信元速率（MCR），MCR 可为 0 对特定 ABR 连接，网络分配的可用带宽可在 PCR 和 MCR 之间变化 源终端系统（SES）的信元的速率不应该超过 PCR 信元一致性由算法 GCRA（1/PCR , ）定义 网络也不应强制 SES 速率降低到 MCR 以下。,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,ABR 承载能力的要求,ABR 承载能力的特性 公平性：在 ABR 连接之间分配可用带宽无特权、无歧视 强壮性：网络操作不依赖于终端系统对网络控

38、制信息的反映 稳定性：网络的负载应控制在一个稳定的或波动较小的状态 目标 网络对每个连接都有一个最小的服务质量保证（MCR） 只要有可用带宽，就应尽快将其公平地分配给各 ABR 连接 连接最大可达到其约定的 PCR 在 MCR 以上，多个 ABR 连接相互竞争使用可用带宽 机制：ABR 采用闭合回路控制 源端系统（SES）根据网络反馈的控制信息来改变信元发送的速率,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,ABR 业务量控制机制,ABR 流量控制机制如下： SES 有规则地向信息信元流中注入资源管理（RM）信元用于检测可用带宽，CLP=0，PTI=110，VCI=6（仅对 VPC） SES

39、 发出的 RM 信元被目的端系统（DES）返回给 SES，从而形成 SES 与 DES 之间 RM 信元的循环； RM 信元的方向（前向或后向）由 RM 信元中的 DIR 位来区分返回到 SES 的 RM 信元含有网络反馈控制信息，反映网络的可用带宽，SES 根据 RM 信元的内容进行操作： 在未收到后向 RM 信元时，SES 应连续地减小其发送速率； 在收到的后向 RM 信元中有“正向指示”时，SES 才能提高其信元的发送速率； 在收到的后向 RM 信元中存在“负向指示”时，SES 应该加速减小其信元发送速率。,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,端到端反馈控制,网络与交换国家重点

40、实验室 宽带通信网研究中心,ABR 的反馈控制,ABR 的反馈控制信息主要包括两种形式： 二进制反馈 显式速率反馈 SES 可根据 RM 信元中的一种或几种反馈控制信息来进行适当的操作,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,ABR 业务量管理参数,允许信元速率（ACR Allowed Cell Rate ） 当前的网络状况所能允许 SES 发送信元的最大速率。信息源实际发送信元的速率应不大于ACR SES 通过反馈控制调整 ACR 的值，以适应网络状态的变化 峰值信元速率（PCR） 在业务量合约中约定的 SES 的最大速率（ACR 的最大值） 最小信元速率（MCR Minimum Ce

41、ll Rate ） 网络必须保证的 ACR 的最小值，也在业务量合约中约定 初始信元速率（ICR Initial Cell Rate ） 在连接初启或空闲后重启时 ACR 的初始值，默认值等于 PCR 速率增加因子（RIF Rate Increase Factor） SES 增加 ACR 时，一次可增加的增量由 RIF 和 PCR 决定 速率减少因子（RDF Rate Decrease Factor） SES 降低 ACR 时，一次减少的增量由 RDF 及当前 ACR 决定,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,二进制反馈控制,二进制反馈 与显式前向拥塞指示（EFCI）结合使用的反馈控

42、制信息 反馈信息利用 RM 信元中的拥塞指示 CI/NI 反映拥塞状况 SES 发送 EFCI=0 数据信元和 CI=NI=0 的 RM 信元 DES 发现 EFCI=1 时，则在后向 RM 信元中设置 CI 或 NI 对 CI/NI 的设置也可以由交换结点直接完成 若 SES 收到 CI=1 的后向 RM 信元，则需降低发送速率ACR = ACR (1 RDF) 但不小于 MCR 若 SES 收到 CI=NI=0 的后向 RM 信元，则可需提高速率ACR = ACR + PCR RIF 但不超过 PCR 若 SES 收到 CI=0, NI=1 的后向 RM 信元，则保持现有速率,网络与交换国

43、家重点实验室 宽带通信网研究中心,RM 信元的格式,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,二进制反馈控制,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,二进制反馈控制,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,显式速率反馈信息,显式速率反馈控制的功能更强 中间节点直接在 RM 信元中标记出它希望 SES 的发送速率 显式速率反馈控制利用了 RM 信元中的显式速率字段（ER） SES 发送 RM 信元时，设置 ER 为其希望的发送速率 (PCR) 任何中间节点可根据自己能为 SES 提供的带宽来修改 ER 值，但不能增大 RM 信元中的 ER 的值 发生拥塞的中间节点可修改 ER 值使之减少到它们所能提供的带宽 RM 信元经过反馈回路返回 SES 时，ER 值反映当前网络能为 SES 提供的带宽（网络瓶颈所支持的信元速率） ER 值就是 SES 发送信元速率的最大值,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,RM 信元的格式,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,显式速率反馈控制,网络与交换国家重点实验室 宽带通信网研究中心,ABR 反馈控制,ABR 业务量控制在计算 ACR 时结合二进制反馈控制和显示速率反馈,