流量控制与拥塞控制

9.7.6　流量控制与拥塞控制

在分组交换和程控交换中采用“窗口”法作为流量控制和拥塞控制的主要办法。所谓“窗口”法，即当分组网中的分组数量超过事先约定的数（称“窗口”数）时，分组交换机就让没有进入网络的分组在缓冲器中排队等待。在程控交换机内，当同时呼叫的用户数超过一定用户数（也可称“窗口”数）时，拒绝接受呼叫，产生呼损。但是ATM采用光纤传输，传输速率非常高，信元在光纤中的时延非常短。比如，传输速率为155Mbit/s的1000km光纤来回传输时延大约为10ms，当控制发生时，在这1000km长的线路上大约有3656（10/（53×8/155×10³））个信元正在传送中，对如此多的信元已经无法控制。因此，传统的“窗口”法不适合ATM网络。

ATM中的流量控制和拥塞控制措施可分为预防式和反应式两大类。预防式流量控制是在网络拥塞发生前对进入网络的业务量进行限制。预防式流量控制是一种预先告知网络通信能力的控制方法，影响网络带宽的利用率。反应式流量控制如同分组交换网络中的“窗口”法那样，当网络中信元数超过一定数量时，对进入的信元进行控制，如用信元速率适配法或选择性地丢弃信元。反应式流量控制是将网络拥塞发生点的信息返回到源节点，以便降低速率。

在拥塞状态下，用户提供给网络的净荷接近或超过了网络的设计极限，从而不能保证流量合同中规定的业务质量（QoS）。这种现象主要是因为网络资源受限或突然出现故障所致。造成ATM拥塞的网络资源一般包括交换机输入/输出接口、缓冲器、传输链路、ATM适配层处理器和呼叫接纳控制器（CAC）。发生拥塞的资源也称为瓶颈或拥塞点。

1）拥塞控制的因素

一些应用特性对拥塞的产生有一定责任，如连接模式、重传策略、认证策略、响应机制和流量控制等。与应用特性相反，一定的网络特性对控制拥塞起到了积极作用，如排队策略、业务调度策略、信元废弃策略、路由选择、传播时延、处理时延和连接模式等。

拥塞可以发生在不同的时间层次，如信元转发级、突发级或呼叫级。拥塞也可以发生在单个资源空间或多个资源空间。检测拥塞被称为标识、反馈或标记。

对拥塞的响应既可发生在不同的时间层次，如信元级、突发级和呼叫级；也可以发生在空间层次，如收端或发端上的单个节点或多个节点。对拥塞的响应也称为拥塞控制、响应或动作。

2）拥塞控制的分类

拥塞控制方法包括拥塞管理、拥塞回避和拥塞恢复三种类别。每类控制机制可以工作在信元转发级、突发级和呼叫级。

拥塞管理工作在非拥塞区域，其目的是确保网络净荷不要进入拥塞区域。这种机制包括资源分配，丢弃型用户使用参数控制，完全预约或绝对保证的呼叫接纳允许控制及网络工程。

拥塞回避是一组实时的控制机制，它可在网络过载期间避免拥塞和从拥塞中恢复。例如某些节点或链路出故障时，就需要这种机制。拥塞回避程序通常工作在非拥塞区域和轻度拥塞区域之间，或整个轻度拥塞区域。

拥塞恢复程序可以避免降低网络已向用户承诺的业务质量。当网络因拥塞开始受严重的丢失或急剧增加时延时，应该启动该拥塞恢复程序。拥塞恢复包括选择性信元废弃，UPC参数的动态设置，由严重丢失驱动的反馈或断开连接等。