通信网原理与技术-拥塞控制

通信网原理与技术-拥塞控制第一页，共31页。第二章通信网原理与技术2023/4/192第二页，共31页。主要内容2.1通信网传输规程2.2交换技术2.3路由技术2.4多路访问控制技术2.5差错控制技术2.6拥塞控制技术2.7服务质量管理2.8移动性管理2023/4/193第三页，共31页。

涉及范围：发送端和接收端间的点对点通信发生条件：发送端发送速率>接收端接收处理速率目标：使发送端发送数据的速率不使接收端来不及接收流量控制常用方法:滑动窗口技术涉及的协议层次：数据链路层、传输层流量控制技术2023/4/194第四页，共31页。TCP流量控制2023/4/195第五页，共31页。

拥塞的发生：太多的分组试图进入交换机的同一个缓冲区，节点来不及处理(即确定其路由),没有存储区使用（即达到了饱和点），出现了拥塞就会发生拥塞拥塞控制技术交换机拥塞2023/4/196第六页，共31页。

涉及范围：是一个全局性的过程，涉及网络中的所有主机、路由器等设备发生条件：∑对资源的需求>可用资源2023/4/197第七页，共31页。

两种处理策略丢弃所收到的分组由出现拥塞的节点对其相邻节点实施控制，以便使通信流量保持在掌握之中。2023/4/198第八页，共31页。理想的网络利用率吞吐量：交付给目的端系统的分组数负荷：源端系统传输到网络的分组数网络能力：吞吐量与时延之比

2023/4/199第九页，共31页。实际的网络性能不拥塞：网络吞吐量随负荷的增加而增加中等拥塞：网络吞吐量的增加速率低于负荷的增长速率严重拥塞：负荷增加，网络吞吐量降低2023/4/1910第十页，共31页。2023/4/1911第十一页，共31页。

拥塞控制目标：使网络能承受现有的网络负荷监测网络拥塞的指标涉及的协议层次：网络层、传输层和应用层2023/4/1912第十二页，共31页。开环控制：通过保证信源所产生的业务流不把网络性能降低到规定的QoS以下来防止拥塞的出现，如果QoS的不到保证，则网络就必须拒绝业务流闭环控制：根据网络的状态来调整业务流，一般在拥塞已经发生或快要发生时才对拥塞起作用拥塞控制方法2023/4/1913第十三页，共31页。网络拥塞的控制方法首先，采用拥塞控制措施其次，调整路由表最后，对网络物理设备与链路进行更新2023/4/1914第十四页，共31页。接纳控制:决定接受或拒绝业务流的功能流量管制:监视和强制业务流执行流量和约的过程流量整形:将业务流改变为另一个业务流的过程漏桶流量整形器令牌桶流量整形器开环控制2023/4/1915第十五页，共31页。用户请求新连接网络接纳新连接网络是否满足条件网络提供商定的QoS用户是否服从流量和约是是流量和约建立阶段流量和约维护阶段接纳控制管制2023/4/1916第十六页，共31页。流量整形的令牌桶服务器信元离开容量k信元到达容量β令牌发生器速率ρ令牌桶2023/4/1917第十七页，共31页。反压阻流分组隐式拥塞控制显式拥塞信令闭环控制2023/4/1918第十八页，共31页。拥塞控制方法(续)闭环拥塞控制机制2023/4/1919第十九页，共31页。从拥塞的节点向一些或源节点发送一个控制分组依据路由选择信息利用端到端的探测分组允许分组交换节点在分组经过时在分组上添加拥塞信息分组交换网络中的拥塞控制2023/4/1920第二十页，共31页。帧中继的拥塞控制拥塞控制的目标丢弃的帧最少以最小的波动尽可能地维持约定的服务质量使一个端用户独占资源而损害其他用户利益的可能性最小实现简单，在端用户或网络上附加少量的额外开销产生最小的附加网络通信量在端用户之间公平地分配网络资源限制拥塞扩散到其他网络以及网络中的其他元素不论端用户间的通信流量方向如何都能高效运作对帧中继网络中的其他系统具有最小介入和影响拥塞发生时每个连接的服务质量受到的影响最小第二十一页，共31页。帧中继的拥塞控制拥塞控制技术技术类型功能要点丢弃控制丢弃策略为网络应丢弃哪些帧提供指导DE比特反向显式拥塞指示拥塞避免向端系统提供有关网络拥塞情况的指导BECN比特或CLLM报文前向显式拥塞指示拥塞避免向端系统提供有关网络拥塞情况的指导FECN比特隐式拥塞指示拥塞恢复端系统更具帧丢失情况推断是否发生拥塞高层PDU序号第二十二页，共31页。帧中继的拥塞控制许诺的信息速率CIR（b/s）就是对一个特定的帧中继连结网络同意支持的信息传送速率。许诺的突发数据长度Bc正常情况下，在测量间隔T内网络同意传输的最大数据量。Bc＝CIR×T（T是测量时间间隔）过量突发数据长度Be正常情况下，在测量间隔T内网络试图传输的超出Bc的最大数据量。这些数据量是得不到传输保证的。帧中继中的结点监测到数据的发送数率超过CIR,就把收到的帧的丢弃字段DE设为1,并转发此帧。一旦发生拥塞，网络可能丢弃这样的帧。通信量速率管理第二十三页，共31页。若数据率小于CIR，一般情况下传输有保障若数据率大于CIR，但小于所设定的最高速率，则在可能的情况下进行传输若数据率大于所设定的最高速率，则立即丢弃。BcBc＋BeT丢弃区DE＝1区DE＝0区接入速率CIRBcT丢弃区DE＝1区DE＝0区接入速率CIRBc＋BeBcT丢弃区DE＝1区DE＝0区接入速率CIRBc＋Be传输的比特数传输的比特数传输的比特数1帧2帧3帧DE=0DE=0DE=0DE=0DE=0DE=1DE=0DE=0DE=1第4帧丢弃时间第二十四页，共31页。TCP的拥塞控制前提条件：超时是网络拥塞造成的，可根据超时来判断是否发生拥塞。拥塞原因：网络和接收方的容量控制方法：发送方必须维持两个窗口：接收方承认的窗口和拥塞窗口（congestionwindow），发送的有效窗口便是这两个窗口中较小的那一个。第二十五页，共31页。TCP拥塞控制算法慢启动建立连接时，拥塞窗口置为1，发送一个最大长度的段，若没有超时，则对拥塞窗口加倍扩大，发送两个最大长度的段，重复此过程，直至最终达到接收窗口大小（即为发送的有效窗口）或发生超时拥塞避免初始设置临界值（threshold），若发生超时，将临界值设为当前拥塞窗口的1/2，并将拥塞窗口恢复为最大段长度，执行慢启动算法，直至拥塞窗口达到临界值，此后要求拥塞窗口按线性增加（每次只增加一个最大段长度），直至最终达到接收窗口大小或发生超时；若超时再将临界值设为当前拥塞窗口的1/2，重复上述过程。第二十六页，共31页。Internet拥塞控制算法的实例第二十七页，共31页。通信量管理：更一般性的范畴需要考虑的因素公平性：负载较轻的连接可以分到公平的带宽容量服务质量：用不同的方法对待不同的通信量预约：避免拥塞并对一些应用提供确保服务的方法通信量管理2023/4/1928第二十八页，共31页。练习题-1有人提出一种称为许可证控制的拥塞控制技术。在这种方案中，通过向网络中插入固定数目的许可证，以便使网络中正在传送的分组数目可以保持固定。这些许可证在帧中继网络中随机地传播。每当一个帧处理模块要将与其相连的用户发给它的一个帧转发出去时，就必须先捕获并销毁一个许可证。当与目的用户相连的帧处理模块将帧交付给用户时，帧处理模块就重新发出一个许可证。

请列举这种技术可能带来的问题。2023/4/1929第二十九页，共31页。练习题-2拥塞控制与流量控制的区别是什么？拥塞控制：防止过多的数据注入到网络中，这样可