9.5.3  擁塞控制
  擁塞是一種不正常的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，用戶提供給網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載接近或超過了網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)極限，從而不能保證用戶所需的服務(wù)質(zhì)量(QoS)，這種現(xiàn)象主要是由于網(wǎng)絡(luò)資源受限或突然出現(xiàn)故障所致。造成ATM擁塞的網(wǎng)絡(luò)資源一般包括交換機(jī)輸入/輸出端口、緩沖器、傳輸鏈路、ATM適配層處理器和呼叫接納控制(CAC)器等，發(fā)生擁塞的資源也稱為瓶頸或擁塞點(diǎn)。
  系統(tǒng)的連接模式、重傳策略、認(rèn)證策略、響應(yīng)機(jī)制和流量控制等應(yīng)用特性對(duì)擁塞都有影響。與應(yīng)用特性相反，一定的網(wǎng)絡(luò)特性對(duì)控制擁塞可以起到積極作用，如排隊(duì)策略、服務(wù)調(diào)度策略、信元廢棄策略、路由選擇、傳播時(shí)延、處理時(shí)延和連接模式。
  擁塞發(fā)生時(shí)的一個(gè)重要現(xiàn)象是服務(wù)質(zhì)量嚴(yán)重下降。 圖9.21顯示當(dāng)提供的負(fù)載增加到輕度擁塞區(qū)間，網(wǎng)絡(luò)實(shí)際承載的負(fù)載因受限于帶寬和緩沖資源而到達(dá)最大值。當(dāng)負(fù)載繼續(xù)增加到嚴(yán)重?fù)砣麉^(qū)間，網(wǎng)絡(luò)承載的負(fù)載因丟失或超長時(shí)延而引起重傳，造成網(wǎng)絡(luò)性能嚴(yán)重下降。網(wǎng)絡(luò)承載的負(fù)載在嚴(yán)重?fù)砣麉^(qū)間的下降程度被稱為擁塞崩潰現(xiàn)象。

  ATM網(wǎng)絡(luò)必須既要處理由于大于系統(tǒng)處理能力的通信量而引起的長期擁塞，又要處理由于通信中的突發(fā)性傳輸而引起的短期擁塞。理想的擁塞控制(Congestion Control)機(jī)制是：在不發(fā)生擁塞的情況下，使網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增加到瓶頸資源的邊緣并維持不變，從而最大限度地利用網(wǎng)絡(luò)資源。
  根據(jù)擁塞程度不同，擁塞控制包括三個(gè)層次：擁塞管理、擁塞回避和擁塞恢復(fù)。
  在非擁塞區(qū)域，擁塞管理工作的目的是確保網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不要進(jìn)入擁塞區(qū)域。這種控制策略包括資源分配、廢棄型UPC、完全預(yù)約或絕對(duì)保證的CAC以及網(wǎng)絡(luò)工程。
  擁塞回避是一組實(shí)時(shí)的控制機(jī)制，它可在網(wǎng)絡(luò)過載期間避免擁塞和從擁塞中恢復(fù)。例如某些節(jié)點(diǎn)或鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，就需要這種機(jī)制。擁塞回避程序通常工作在非擁塞區(qū)域和輕度擁塞區(qū)域之間，或整個(gè)輕度擁塞區(qū)域內(nèi)。擁塞回避機(jī)制包括前向擁塞通知(ECN)、UPC、過預(yù)約CAC、阻塞式CAC、基于窗速率信譽(yù)的流量控制。
  擁塞恢復(fù)程序可以避免降低網(wǎng)絡(luò)已向用戶承諾的業(yè)務(wù)質(zhì)量。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)因擁塞開始經(jīng)受嚴(yán)重的丟失或急劇增加時(shí)延時(shí)，啟動(dòng)該擁塞恢復(fù)程序。擁塞恢復(fù)包括選擇性信元廢棄、UPC參數(shù)的動(dòng)態(tài)設(shè)置、嚴(yán)重丟失驅(qū)動(dòng)的反饋或斷連(Disconnect)等。
  總之，流量控制使網(wǎng)絡(luò)工作在正常服務(wù)范圍內(nèi)，獲得更高的網(wǎng)絡(luò)效率；擁塞控制通過降低網(wǎng)絡(luò)效率或QoS以確保擁塞不會(huì)發(fā)生。流量控制和擁塞控制功能概要如圖9.22所示。

  未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展是用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)寬帶多媒體通信。ATM是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的主要技術(shù)之一。經(jīng)過十幾年的研究和發(fā)展，ATM技術(shù)日趨完善，它的主要貢獻(xiàn)表現(xiàn)在：
  (1)  ATM技術(shù)確保QoS。為了保證不同業(yè)務(wù)的QoS，采取的措施有：在ATM網(wǎng)絡(luò)邊緣，定義AAL層, 以滿足不同業(yè)務(wù)對(duì)QoS的特殊要求，包括對(duì)傳輸時(shí)延、抖動(dòng)、信元丟失的處理；在ATM網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，ATM層也對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行了分類，按類分配帶寬資源, 并通過流量管理和控制機(jī)制為每一個(gè)用戶定義更細(xì)的QoS。它包括連接管理控制、呼叫接納控制、用法參數(shù)控制、信元優(yōu)先級(jí)處理和擁塞控制等。
  (2) 信元頭中包含VCI和VPI，信元的兩級(jí)交換和連接(VPC/VCC)思想, 有利于簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力，以及減少處理和連接建立的時(shí)間。即接入側(cè)使用VCI標(biāo)識(shí)精細(xì)的接入，而骨干網(wǎng)使用粗粒度的VP交換快速轉(zhuǎn)發(fā)信息。
  (3)  ATM論壇定義的PNNI接口處的路由協(xié)議，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)自動(dòng)更新路由表，為公用骨干網(wǎng)絡(luò)路由的選擇提供了借鑒。
  雖然ATM是一門很好的技術(shù)，支持各種業(yè)務(wù)在理論上也是可行的，但實(shí)際上卻存在一些問題，主要問題表現(xiàn)在：
  (1) 對(duì)大量低速率業(yè)務(wù)的支持尚不能令人滿意，尤其是語音。AAL1和AAL2雖然可以通過部分填充和多個(gè)AAL用戶的復(fù)用，實(shí)現(xiàn)低速語音等業(yè)務(wù)的傳送，但不能高效地支持端到端的傳送。
  (2) TCP/IP業(yè)務(wù)在PC桌面已占主流，在這種情況下，53字節(jié)長的信元用來承載平均長度在1500字節(jié)左右的IP分組，傳輸效率很低。ATM桌面應(yīng)用缺少ATM終端系統(tǒng)的API，ATM網(wǎng)卡和業(yè)務(wù)費(fèi)用較高，ATM與現(xiàn)有非ATM業(yè)務(wù)特性的一致性也存在問題。在因特網(wǎng)迅猛發(fā)展的形勢下，組建純ATM網(wǎng)絡(luò)已不大可能。
  ATM現(xiàn)階段的用途有兩種趨勢：一是用ATM網(wǎng)作為骨于網(wǎng)，利用ATM高速、大容量的優(yōu)勢來承載IP業(yè)務(wù)流。ATM將根據(jù)需要向MPLS演進(jìn)，形成MPLS與傳統(tǒng) ATM混合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。二是將ATM節(jié)點(diǎn)逐漸移向網(wǎng)絡(luò)邊緣，利用ATM支持多業(yè)務(wù)的能力優(yōu)勢，扮演多業(yè)務(wù)接入的角色。ATM技術(shù)在光接入網(wǎng)、移動(dòng)和衛(wèi)星網(wǎng)中的應(yīng)用仍可得到進(jìn)一步發(fā)展。

　　返回目錄：中級(jí)通信工程師傳輸與接入ATM網(wǎng)絡(luò)匯總

編輯相關(guān)推薦:

通信工程師考試培訓(xùn)傳輸與接入自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)

通信工程師考試培訓(xùn)光傳輸常用儀器及測試

通信工程師考試培訓(xùn)無線通倍技術(shù)匯總