本模塊首先表征數(shù)據(jù)通信業(yè)務服務質(zhì)量的參數(shù)指標，然后介紹4種服務性能的保障機制，即差錯控制、擁塞控制、路由選擇和流量控制。

一、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的服務質(zhì)量

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)多采用分組交換技術(shù)，由于用戶業(yè)務往往沒有獨占的信道帶寬，在整個通信期間，服務質(zhì)量會隨著網(wǎng)絡環(huán)境的變化而變化。表征數(shù)據(jù)通信業(yè)務服務質(zhì)量的參數(shù)指標如下：

服務可用性

是指用戶與網(wǎng)絡之間服務連接的可靠性。

傳輸時延

是指在兩個參知識點之間，發(fā)送和收到一個分組的時間間隔。

時延變化

又稱抖動，是指沿相同路徑傳輸?shù)耐粋€業(yè)務流中的所有分組傳輸時延的變化。

吞吐量

是指在網(wǎng)絡中分組的傳輸速率，可以用平均速率或峰值速率來表示。

分組丟失率

是指分組在通過網(wǎng)絡傳輸時允許的最大丟失率，通常分組丟失都是由于網(wǎng)絡擁塞造成的。

分組差錯率

是指單位時間內(nèi)的差錯分組與傳輸?shù)目偡纸M數(shù)目的比率。

二、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的服務性能保障機制

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡在運行時時常要面對以下3類問題：

數(shù)據(jù)傳輸中的差錯和丟失；

網(wǎng)絡擁塞；

交換節(jié)點和物理線路故障。

網(wǎng)絡必須提供相應的機制來解決上述問題，才能保證穩(wěn)定的服務性能。網(wǎng)絡采用的服務性能保障機制主要有：差錯控制、擁塞控制、路由選擇和流量控制。

1、差錯控制

數(shù)據(jù)業(yè)務對時延不敏感，對差錯（就是誤碼）卻很敏感，因此必須提供相應的差錯控制機制。

差錯控制機制負責將源端和目的端之間傳送的數(shù)據(jù)所發(fā)生的丟失和損壞恢復過來。通常差錯控制機制包括差錯檢測和差錯校正兩部分。

討論：

差錯控制的基本思路

在發(fā)送端被傳送的信息碼序列的基礎上，按照一定的規(guī)則加入若干“監(jiān)督碼元”后進行傳輸，這些加入的碼元與原來的信息碼序列之間存在著某種確定的約束關系。在接收數(shù)據(jù)時，檢驗信息碼元與監(jiān)督碼元之間的既定的約束關系，如該關系遭到破壞，則在接收端可以發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯誤，乃至糾正錯誤。

信息碼（k ）+監(jiān)督碼（ r）=碼組（n ）

在分層網(wǎng)絡體系中，差錯控制是一種可以在多個協(xié)議級別上實現(xiàn)的功能。在分組交換網(wǎng)（X.25網(wǎng)）中，既有數(shù)據(jù)鏈路層的差錯控制，又有分組層的差錯控制。

目前，隨著傳輸系統(tǒng)的數(shù)字化、光纖化，現(xiàn)代的大多數(shù)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡均將用戶信息的差錯控制由網(wǎng)絡移至終端來做，在網(wǎng)絡中只對分組頭中的控制信息做必要的差錯檢測。

2、擁塞控制

通常擁塞發(fā)生在通過網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量開始接近網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)處理能力時。

擁塞控制的目標

是將網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)量控制在一定的水平之下，超過這個水平，網(wǎng)絡的性能就會急劇惡化。

擁塞控制必要性

實質(zhì)上，采用分組交換的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡可以看成是一個由隊列組成的網(wǎng)絡，網(wǎng)絡采用基于存儲-轉(zhuǎn)發(fā)的排隊機制轉(zhuǎn)發(fā)用戶分組，在交換節(jié)點的每個輸出端口上都有一個分組隊列。當發(fā)生擁塞時，網(wǎng)絡并不是簡單地拒絕以后的用戶分組，而是將其放到指定輸出端口的隊列中等待資源空閑時再發(fā)送。由于此時分組到達和排隊的速率超過交換節(jié)點分組的傳輸速率，隊列長度會不斷增長，如果不進行及時的擁塞控制，每個分組在交換節(jié)點經(jīng)歷的轉(zhuǎn)發(fā)時延就會變得越來越長，造成局部的擁塞。如果對局部的擁塞不加控制，則最終會導致?lián)砣蛉W(wǎng)蔓延，因此在分組數(shù)據(jù)網(wǎng)中均提供了相應的擁塞控制機制。

【注：此處分組交換的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡不專指X.25網(wǎng)，而是泛指采用存儲-轉(zhuǎn)發(fā)方式的包交換網(wǎng)絡，包括X.25網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)和ATM網(wǎng)等?！?/P>

擁塞控制機制

X.25網(wǎng)中的阻流分組（Choke Packet）、Internet中ICMP的源站抑制分組（Source Quench）均用于擁塞節(jié)點向源節(jié)點發(fā)送控制分組，以限制其業(yè)務量流入網(wǎng)絡。

3、流量控制

流量控制是一種使目的端通信實體可以調(diào)節(jié)源端通信實體發(fā)出的數(shù)據(jù)流量的協(xié)議機制，可以調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送的數(shù)量和速率。

分組交換的數(shù)據(jù)網(wǎng)進行流量控制的原因

在目的端必須對每個收到的分組的頭部進行一定的協(xié)議處理，由于收發(fā)雙方工作在異步方式下，源端可能試圖以比目的端處理速度更快的速度發(fā)送分組（即接收數(shù)據(jù)信號的速率可能會跟不上發(fā)送數(shù)據(jù)信號的速率）。

目的端也可能將收到的分組先緩存起來，然后重新在另一個I/O端口進行轉(zhuǎn)發(fā)，此時它可能需要限制進入的流量以便與轉(zhuǎn)發(fā)端口的流量相匹配。

流量控制方法

與差錯控制一樣，流量控制也可以在多個協(xié)議層次實現(xiàn)。常見的流量控制方法有：

在X.25網(wǎng)中使用的滑動窗口法；

在Internet的TCP層實現(xiàn)的可變的滑動窗口；

在ATM網(wǎng)中使用的漏桶算法等。

4、路由選擇

靈活的路由選擇技術(shù)可以幫助網(wǎng)絡繞開發(fā)生故障或擁塞的節(jié)點，以提供更可靠的服務質(zhì)量。

路由選擇技術(shù)分為兩種：

自適應的路由選擇技術(shù)

根據(jù)網(wǎng)絡狀態(tài)的變化，交換節(jié)點能自動調(diào)整更新路由表

非自適應的路由選擇技術(shù)

當網(wǎng)絡狀態(tài)發(fā)生變化時，交換節(jié)點不能自動調(diào)整更新路由表

采用虛電路方式的分組交換網(wǎng)，路由選擇與電話通信網(wǎng)的路由選擇技術(shù)類似。它們主要的問題是沒有提供自動的路由發(fā)現(xiàn)機制，網(wǎng)絡運行時，交換節(jié)點不能根據(jù)網(wǎng)絡的變化，自動調(diào)整更新本地路由表。

在電話通信網(wǎng)中，通常采用靜態(tài)路由技術(shù)，即每個交換節(jié)點的路由表是人工配置的，網(wǎng)絡也不提供自動的路由發(fā)現(xiàn)機制，但是一般情況下，到任意目的地，除正常路由外，都會配置兩、三條迂回路由，以提高可靠性。這樣，當發(fā)生故障時，故障區(qū)域所影響的呼叫將被中斷，但后續(xù)產(chǎn)生的呼叫通?？勺哂鼗芈酚?，一般不受影響。

在分組交換網(wǎng)絡中，如果采用數(shù)據(jù)報方式，一般都支持自適應的路由選擇技術(shù)，即路由選擇的決定將隨著網(wǎng)絡情況的變化而改變，主要是故障或擁塞兩方面。

討論：

在Internet中，IP路由協(xié)議實際就是動態(tài)的路由選擇協(xié)議。使用路由協(xié)議，路由器可以實時更新自己的路由表以反映當前網(wǎng)絡拓撲的變化，因此即使發(fā)生故障或擁塞，后續(xù)分組也可以自動繞開，從而提高了網(wǎng)絡整體的可靠性。

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