《atm网中基于abr业务的流量控制研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《atm网中基于abr业务的流量控制研究（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、fl!一矿闷 第十一届中 国计算机学会网络与数据通信学术会议论文 A T M网中 基于A B R 业务的流量控制研究 王 相 林李 向 丽石磊 郑州大学计算机科学系，郑州 4 5 0 0 5 2) ( E m a i l : v r a n g e d u . 3 7 1 . n e t ) .要:A B R业务流t管理机制是一种闭环反馈控制策略， 本文讨论 A T M网络中适宜 A B R业务的流t控制方案的 特点和问肠， 关 健词 : A T M ! 以 及改进方法. A B R 业务，流t控制， 拥塞控制，E F C 工 。 E R x 1 引言 A T M网络是 1 9 8 0 年代提
2、出的宽带传输模式的网络， 采用 A T M异步传输摸式，信元交换.在A T M规范4 . 0 版， 对 A T M网 络中的通信f 和 A T M网络用户孺要的业务给出了 清晰的描述。 A B R可用比 特率业务是其中一种主 要 的 业 务， 适 宜X1 4 4 信 息 传 输 川 . 从1 9 9 4 年以 来，为A T M网中A B R 业务设计的墓于速率的流盘控制交换机制一直处于发展中，所提出的适宜 A B R 业务流f控制机制是一种闭环反馈流f控制策略， 在A T M网中 通信的信浑与信宿之间动态的调整 A : T 3 业务 致据流，这种端到端的速率控制策略包括一个信浑端系统S E S
3、 ，一个目的端系统D E S ， 一种反馈机制和A B R 业务 经过的网络交换结点。 端系统在初始呼叫建立期间， S E S 和网 络交换结点协调信元速率动态行为的参数值。在建立连接后，S E S 根 据协商的初始信元速率 工 c R 开始发送数据信元和资源管理心 信元，当资源管理信元四 到达D E S 后，又带着反 映网络拥塞状态和期望的信元速率等流f控制信息返回到S E S . 在 R M 信元返回S E S 的过程中，经过的交换结点都可以更新 R R信元携带的反馈信息，S E S根据反馈信息使 用可调的参数调整所发送信元的速率，如果R M 信元包含拥塞指示， S E S 按照与乘法减少
4、因子M D F 相乘的结果减 少 其 允 许 信 元 速 串A C R ， 反 之 ， S E S 按 照 添 加 增 加 速 率令 I R 增 加 其A C R 速 率 ， 在 没 有 收 到R M 信 元 之 前A C R 速 率 不可以 增加。若没有收到 R M信元，则 S E S只可以传物有限的时间。这样可以避免当反馈回路中断或发生拥塞 时， S E S一直在发送信元将会导致网络性能下降的情况。 对 S E S的另一个限制是 “ 使用或丢弃” 特性，在一个 长期的 山 寂静” 之后，即 较长时间没有收到R M 信元后， S E S 将失去原先积累的A C R 速率。在一个新的突发传输
5、发生后。其A C R 速串由 低速重新开始缓缓上升. 八 丁 皿网中的朋R业务避免了 傲长期固定带宽的承诺，可以最大限 度的利用 A T M网络中可以利用的带宽，非 常适用于 W e b网页的传物， 对于当前 工 n t e r n e t应用日 益普及， W e b网页阅读Itio胀的年代， R li 业务尤为重 要，而舟 翩业务应用中的难点和重点就是传输过程中的拥塞控制问 题，对A T M 网络中A B R 业务传输控制研究已 经引起国内外学者广泛的关注。 2 A T M 网 络中 用于A B R 业务的 拥塞控制方法 盯M技术是采用统计时分复用技术，面向连接，利用硬件实现固定长度信元的快
6、速交换，具有时延小、实 时性较好的特点，能支持多种业务的 传递平台，并提供服务质t Q o s的保证。 A B R业务可以 保证用户尽可能利 用网络当前状态下可用的带宽， A B R 业务的目 标是能够快速使用网络中未使用的资源。 2 . 1 朋R 业务皿参徽 A B R业务流f参数包括 A B R描述，以及与 A B R业务It相关的信元速率和速率调整参数，有峰值信元速率 P C R ，初始信元 邀率 I C R ,最小信元速率M C R ，实际 ( 允许) 信元速率A C R . N R M 是发送一个R 1 1 信元对应发送的 信元教， 拍E 表示在第一个信元返回发送端前可以发送的信元数
7、. A B R 业务 速率调整参致以2 “ 方式进行，即如果n=4，则速率增加或降低的比 率是 1 / 1 6 。这样 B R 业务速 率可以调整的范围是1 / 3 7 6 2 8 到 1 . 2 . 2 业信元格式 和城描述 R M 信元格式中信元头部的P T I 域的值为o % I l o , V P 连接的R M 信元其V C I二6 , R M 信元的信息内 容放在A T M 信元的负 荷域中图 ， 如图1 所示. 其中 协议标识符 I 个 字节，值为0 1 表示是A B R 业务 使用的R M信元: 方向 D I R ( D i r e c t i o n )占1比 特. A T M
8、采用双向 连接 方式， 在进行 流量 控制 前必须知道是 处理 哪个方向 上的传递 速 率， 这类似公路上交通流盒控制，必须进行两个方向上的A B R业务流里控制，D I R=0表示数据流和信元流在 相同 的 方向 上， D I R =I 则 反 之; R N 信 元 产 生 标 识B N 占1 比 特， R M 信 元 可以 由 发 送 端、 接 收 端 或 经 过 的 路 由 上的交换机产生。B N=0 标识发送端产生的R M 信元，B N = I 标识接收端或中间交换机产生的R M 信元，注惫接 3 “ t ; 共 封盆 第十一届中国计算机学会网络与数据通信学术会议论文 收端和中间交换机
9、只能产生反向R M 信元， 不能 产生 前向R Y 信元; 拥塞 指示C I ( C o n g e s t i o n I n d i c a t i o n ) 占1 比 特，拥塞指示可以由中间交换机和接收端点设全，表示网络中出现拥塞，中间交换机可以 根据交换机中的拥 塞状态设里改比特位，接收端点则根据接收到信元的 E F C 工比 特位或本地拥塞状态设宜改比 特位。E F C I是由处 于拥塞状态的中间交换机设置的.注意并不是所有交换机都能够进行C I 比 特位设1， 但是所有交换机都必须能 够设g A T M 信元头部的E F C I 比 特位，这样，当接收端点收到C I二0 的R M
10、 信元，而数据信元的E F C I 二1 时， 则同样将 R Y信元的 C I比 特设t为 1 ， 并将该 R M信元返送到发送断;不增长速率 N I ( N o I n c r e a s e )占 1比 特，; 1 i 比 特位传送给发送端， 指明 发送速率不必降低.这和需要发送端降低传输速率的 C I比 特位是不同的。 发送端产生皿信元时， 通常将N I 比 特位设1初始值为。 ;显式速率E R ( E x p l i c i t R a t e )占2 个字节， 显示速 率传送至发送端，指示将发送速率调整到 E R指定的数值。通常情况下，发送端在 E R城中设t擂要发送的速 率。告知中
11、间交换机和接收端，这些结点根据本地可以 支持的情况决定是否下调该邃率。 当 接收端将该 皿 信 元返回发送端时。发送端根据 R M信元中E R 值调整发送速率。 注意， 飞 论坛业务流t管理标准定义的E R 域 是浮点数，其中指数占 5比特， 尾数占 9比 特，符号指示占 1比特，保留位占 1比特:现有信元速辛 C C R ( C u r r e n t C e l l R a t e )占2个字节。发送端在 O C R域中填写 A C R值.这个域向中间交换机提供计算 R的信 息;最小信元速率M C R ( M i n i m u m C e l l R a t e )占2 个字节， Y C
12、 R 传递给中间交换机，这些结点很据 M C R 预留 相 应带宽; 校验C R C 1 0占1 0 位， C R C 1 0采用的生成多 项式为:1+x+x 4 + x 9 + K Io . 2 . ，拥蜜控制机f o i ( 1 )曾经提出过几种方案 字节5 比特 州汤月崎 a ) 无论发送者何时发送突发 性数据，它必须先发送一个特殊 信元去申请所需的带宽，在得以 答复后，决定是否发送。这种方 案虽然使拥塞不会发生，但会出 现很大的时延.c 2 不论何时发生 拥塞，总是由交换机发回抑制信 息，然后设计方案清除拥塞.这 个建议对小用户来说不公平，而 且也有可能出现抑制信息的丢 失.建议用最后
13、信元中的一位 标识分组的分界线，拥塞发生 时，丢弃信元，这种方案需要复 杂的选择方法。 以上这些方案由于存在种种 缺点，需要寻找具有较好公平 性、低时延的方案。 ( 2 )基于窗口 的流盆控制 任一连接的发送结点都有一 3 0 . 7 5 方向 E B C M信元 拥塞指示 不增加 请才 R A C K 保留 1 0比特 图 1 A B R 业务的R N 信元格式 个发送窗口，窗口的尺寸根据往 返时间 T内可以 传送的最大信元个数设置。 通过设里不同的传输窗口 的方法可以 控制信元传输速率。接收结点 中设里共享缓存区; 存放接收的信元，连接的接收结点会根据发送结点的窗口 大小设里缓存门限 S的
14、值，当接 收结点中缓存的信元数低于门限时，可以 通知发送端点线性增加传输窗口 尺寸， 每次传输窗口尺寸家，如果接 收结点中缓存的信元数超过门限值时，可以 通知发送端点将发送窗口降低一个倍乘系数.显然如果链路上只有 有限的连接过程， 可以 增大 接收缓存区的大小，所以说 5值是当前链路上传输负载的反 映。 而倍乘系数表明系 统希望发送端在可能发生拥塞时采取降低速率的快慢程度。在最大窗口 尺寸为1 6 情况x 1 ，在丁 时间内可以传物 1 6 个信元，门 限值 5 为8 ，在缓存区存放到8 个信元时发出临界带报，倍乘系数为0 . 5 情况下交换结点传输的 情况，说明了 基于窗口的流量控制方法下发
15、送窗口 尺寸和占 用缓存区大小于信息传输过程的关系。发送端的发 送窗口尺寸初始值为 1 ,即在单位往返时间周期中只传送一个信元，此时由于信息发送盆很少，信息到达接收 端后被缓存迅速处理，当一个周期结束时缓存为 。 ， 此时接收端允许发送端线性扩大发送窗口，当窗口 尺寸达 到 8 个信元时，虽然在接收端的缓存区的瞬时缓存可以 达到 8个信元，但是由于网 络的处理速度很快。当一个 周期传输完毕时缓存童恢复到 。 ， 可以 认为此时缓存仍未达到临界状态。当窗口 尺寸达到 9个信元时，网络无 法及时处理要传输的信 元， 这时缓存开 始存储一定 数量的信 元， 例子中 是3 个信元Iz l ，当 第1
16、2 周期完 成时， 缓 存区中存储的信元达到 8个信元，此时接收端发出临界等报，发送端迅速按倍增系数降低，使发送窗口 尺寸减 小.实际上接收端的缓存区的缓存信元数量继续增加， 最大值达到2 5 个信元， 通过3 个周期减少发送尺寸，缓 减接收缓存区缓存信元的数量后，可以 再次线性增加发送窗口 尺寸。 3 6 5 第十一 届中国计算机学会网络与 数据通信学术会议论文 IT! ( 3 ) 基于速率的流t控制 荃于速率的流纽控制的处理方式与基于窗口的流t控制类似，只不过发送端是通过改变传送速串以降低对 缓存区的占有t。可以这样说，窗口方法在时间上改变发送窗口，也相当于改变传输速率。两者的区别是荃于 速率的方法是在规定的时间没以均匀的方式传输数据，而窗口方法仍旧以分配的峰值速串传愉窗口 尺寸大小的 信元t.签于速率方式传物信元比较均匀，可以 减轻对缓存的压力和交换机处理的压力.计算机仿真表明在相 同的传物信息t情况下，基于速率的流孟控制播要的级存数t比基于窗口 方法小 2 5 % 左右，基于速率的流t控 制偏要的级大级存为 2 0个信元，例子给出荃于速率流t控制方式中发
