ABR流量控制技术

第27卷第8期

Iio1．27 他8

计算机工程

Computer Engineering

2001年8月

August 2001

·基金项目论文·文童编号：lflllD 3428 001 8—0蚪7—03 文献标识码：A 中图分类号：TP393

面向拥塞控制的显式速率流量控制机制

孔竞飞，吴介一，张孝林

(东南大学CINIS叶『心南京210096)

播要：研究和分析了基于速率的流量控制模型．针对已有屁式速率(EPRCA)机制存在的不是，提出了一种新的控制机

~']eRFCM 通过广域

NWAN和局域网LAN中的仿真研究表明，在反映控制机制性能的瓣时参数振荡性和栩制的鲁棒性方面，EP~Cbl要优于EPRCA。

关键词：ATM网络；拥塞控制；流量控制

An Explicit Rate Flow C0ntr0l M echanism for Congestion Control

K0NG JJngfel, WU Jieyi．蜀[王^NGXiaolin

(cI s Ce~er ofSouthe~tUniversi ，Naniing 21 0096)

l Abstract】In this paper,a rat~based 11o~,contmI model is s d attd a n w mech~aism ERFCM is put lbrward for insuf1％iencs,of the emsting

mechanisnls gueh EPRCA．Underthe staroundings ofW AN and LAX,"simuIatiotls sh w that p -0rman。亡ofERFCM a ／i advantage ol&?r one of

EPRCA attwo points ofo i】I ofI and robtLsti~itv

【K w0rds】ATM network,r,c ofI Unn control； F1ow control

在局域网LAN和广域网w 环境中，ATM (异步传输

模式)都是一个重要的协议，在变化着的阿络基本结构中，它将起到一个主要的作用。在相同的物理阿络中，它支持多种业务类型和比特率j这些业务具有不同的服务质量(QoS] 需求，如信元传输延迟(CTD)、延迟变化(cDV)班及信元丢

失率(CLR)等。然而，在未来的高速多媒体通信环境中，并不清楚哪种类型的服务和应用会占主导地位。因此，对于将来的多媒体服务，作为基础结构~gATM网络应能适应于不

同的通信比特率、服务种类、通信模式等对此，ATM论

坛业务量(truffic)管理规范4 1[1。定义了5种服务类型：常比特

速率(CB R]服务、可变比特速率[VBR)服务、可用比特速率(ABR)服务、未指定比特速率CUBR)服务和受保证帧速率

(GFR哪l务，其中VBRJ]l务又分为两种：实B,~VBR(rt-VI3R) 和非实时VBR(1 VBR)。

ATM是定长的信元(ccⅡ)作为高速通信信息的裁体，

它具有高速、低比特错误率、动态分配带宽和高复台能力的优点，这些使得它非常适宜于具有QoS保证的多媒体1专输。由于多媒体业务的特性，常引起网络拥塞并降低其业务的质量。因此，拥塞控制和预防对保证多媒体业务的质量是至关重要的，遗可通过流量控市蜊哺悚实现

以往的流量控制模型是用来调节发端和接收端间的业务

速掣。，其目的是快／慢的发送器不引起接收端的过载／欠

载，这是因为过载或欠戴使接收端的业务质量降低。在业务量管理规范4 1中，定义了一种基于速率~gABR流量控制模型，它可用来在竞争用户间自适应地分享可使用带宽。与

往流量控制模型有所不同，在A丹R流量控制模型中，不仅接收端参与控制操作，管理其输入缓冲区状态；而且阿络组件如中继结点(交换机)也参与操作，它负责管理网络本地拥塞状态计算或估计其可支持带宽值等。因此，这类流量控制机制实质上还起到了拥塞控制的作用。本文研究和分析了这种模型，针对已有控制机制(如增强型比例速率控制算法EPRCN )存在的不足，提出了一种新的控制机制ERFCM。

I ABR流量控制模型和显式速率流量控制机制

AIBR~务通常用于数据传输。当多媒体在动态可变带

宽通道中传输时，对于ATM网络中~0ABRN务，根据阿络

拥塞的程度，可提供给ABR源结点的网络带宽量始终变化着。拥塞时．源的比特率降低以便阿络从拥塞状态恢复因此，ATM网络中，流量控制机制的任务是调节ABR业务量

班便获得高阿络资源利用率、避免和控制网络拥塞、降低服务费用。

1 1反馈与流量控制模型

文献【1]定义的ABR服务流量控制模型是基于反馈控制

的一种在线控制模型。在规范4 t中反馈被定义为一蛆操作的集台，通过这些操作，阿络和端系统根据网络组件的状志调节提交给ATM虚电路(cormcctj。n)的业务量。一个反馈系统通常由3个部分组成：(1)抽样函数庀负责获取网络自g状态

信息，这些信息包括阿络拥塞程度，这可由来自交换机缓冲区占有量或显式输入速率信息获得；(2)控制算法，来自抽样函数的反馈信息被控制算法用来计算下一步的控制参数，它可以包括ABR源的数据发送速率；(3)执行单元，它使用控制算法计算的输出控制参数来实现控制体制，典型的执行单元是流量控制机制中的速率调节器

图1所示为规范4 I中所定义的面f ^BR服务的基于速率

流量控制模型。图中，ABR源矗定时(如每32个数据信

元)发送一个ERM (前向资源管．元，目的结点将接

收到的带有阿络状态信息的FRM加上本地的资源状志信息后，发还给源结点，此时称其为BRM (后向资源管理)信元，根据接收到的日RM信息，源结点调节其信元发送速率以适应变化着的网络环境。

基金珂目：讧苏省自赫科学基金资助珂目(BK99013)

作者简介：孙竞飞(1 977～)，男，硕士生，研究方向为计算机网

络；吴介～．教授、博导；张孝{丰，博士生

收稿日期：200(I—l1—0B

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囝1 ABR服务谛量控制模型

1．2显式速率流量控制机制

~~ATM网络中，根据交换机中拥塞管理标准和所采用的

控制算法，各种基于速率的流量控制机制广义上可以分为两类二进制机制和显式速率(ERJ卡几制。在二进制机制中，交按棚主要执行两种运算：探测初始的拥塞和向源结点提供二