ATM阻塞控制.doc

浅论ATM网络的服务质量与阻塞控制策略的关系 ATM网的产生阻塞的原因及几种简单的阻塞控制策略摘要：ATM网不可避免的会产生网络阻塞，阻塞是影响网络性能和服务质量最主要的因素，解决好网络阻塞是提高服务质量QoS的必要手段，本文首先简析了网络资源的概念，以及ATM网络吞吐量与输入负载间的变化关系，进而指出了网络阻塞的产生原因，最后简单介绍分析了几种阻塞策略以及对服务质量的影响。关键字：ATM网络 阻塞控制 服务质量ATM是面向连接的，通过建立虚电路来进行数据传输的分组交换方式。而ATM网络资源广泛上是指ATM中的硬件资源，交换机等设备的吞吐能力，缓存区的大小，以及CPU速率，网络软件管理，带宽资源等等构成网络运行的有效组成元素。 ATM网络吞吐量与输入负载的关系随输入负载的变化而变化。在负载较轻时，网络吞吐量随输入负载的增长近似的线性增长，这个过程中，网络时延缓慢增长；当输入负载继续增长时，线性增长达到一个点，此后由于网络进入了拥塞状态，网络吞吐量随输入负载的增长速度变慢，网络时延快速增加，当网络上的负载继续增加时，各个节点上的队列长度也继续增加，然后到达吞吐量峰值点；此后随着负载的增加实际吞吐量反而降低，这是因为每个节点的缓存大小时有限的，当一个节点的缓存被占满时，进入该节点的数据包被丢弃。这样，信源除了发送新的数据包外，还要重传被丢失的数据包，随着重传的数据包增多，网络的负荷越来越重，此时网络拥塞情况加重，网络吞吐量下降。由此可见，网络发生阻塞会导致数据包的传输时延变大，网络的吞吐量下降。 ATM网络存在阻塞的原因分析。技术层面上来说，一旦在ATM交换机出现和入线之间没有足够的资源保证所有现有和新的连接的质量时，就会发生阻塞，该阻塞包括内部阻塞和外部阻塞。运行环境层面上来说，由于ATM网允许所有的连接共享带宽资源,加上各类传输速率变化很大,因此,实际入网的传输流量很有可能超过分配给它的带宽,造成阻塞。有效的阻塞控制可减少由于阻塞引起重新传输数据的需要。阻塞控制是ATM网络传输控制与管理的核心问题。阻塞控制的主要功能是在维护对用户的网络资源公平分配的同时,确保好的吞吐量和延时性能。ATM网络经允许控制建立连接后,基于连接的特性和QoS要求,必须给这个连接分配一定的带宽。这时就需要对传输流量进行监控,以保证传输流传输过程中的特性与它申请入网时要求的传输特性以及网络分配给它的带宽相符。以下为几种简单的阻塞控制方法：一、开环预防控制 漏斗算法,是目前数据通信网最常用的带宽监控技术，即普通信元速率算法,这种算法可将爆发传输流转化为平缓传输流。漏斗算法用于确保用户的传输流遵守建立连接时的规定。由于这种改进以增加信元的等待时间来换取低的信元丢失率,因此选择一个合适的缓冲区大小以达到两者的最优控制是该方法的关键。二、前向显式阻塞指示（端到端的流量反馈控制）前向显式阻塞指示采用前向显式阻塞指示机制。多个连接共享一个中间结点的链路队列,阻塞状态由中间结点链路队列的平均队列长度决定,当平均队列长度达到某一给定阀值时,通过队列的信元就打上一个标志,继续传输给目的结点,一旦目的结点接收到带标志的信元,就向信源发送阻塞信息,信源据此按递增和倍减原则调整信元发送速率。由于速率的调整由网络阻塞状态和信元瞬时的传输速率共同决定,因此该方案允许各个连接公平地分享带宽。三、信元丢弃策略 信元丢弃控制与阻塞控制密切相关。当阻塞发生时,ATM网络为缓解阻塞程度,会丢弃部分信元，信元的丢弃可以根据信元丢弃优先级（CLP）进行选择。优先级信元丢失控制方案可以改善系统的性能。现有三种信元丢失控制方案：(1)分别选道方案(2)推出方案，1、2两种方案由于缺陷明显，没有被广泛采用。(3)部分缓冲共享方案，这种方案实现简单,已被广泛的采用。对于阻塞信元的处理，可以合理增加输入缓存和输出缓存。无论是实时业务还是非实时业务，信元丢失策略都会对其产生影响，进而降低服务质量QoS。四、信元传输实时调度 不同的信息类型有不同的传输性能要求,ALL层的A、B级业务对传输的实时性要求较高，因此业务分层很重要，由于ATM网络支持多种传输类型，为保证每一种传输类型都达到QoS要求，就必须在交换结点使用传输调度算法。调度算法的基本功能是从交换结点的每一个输出链路中挑选在下一个有效周期发送的信元。这种挑选要基于几个服务