流量控制和拥塞控制

接入速率 R
承诺的信息速率 CIR
用户在 Tc 内 的平均数据率
t
承诺的信息速率 CIR
(Committed Information Rate)
每个帧中继结点都应使通过该结点的所有连接的 CIR 的总和不超过该结点的容量，即不能超过该结点的接 入速率(access rate)。
速率
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测量时间间隔 Tc
拥塞控制所起的作用
吞吐量 0
轻度 拥塞
理想的拥塞控制
实际的拥塞控制
无拥塞控制
拥塞
死锁（吞吐量 = 0） 提供的负载
直接死锁
直接死锁即由互相占用了对方需要的资源而造 成的死锁。
例如两个结点都有大量的分组要发往对方，但 两个结点中的缓存在发送之前就已经全部被待 发分组占满了。
– 当每个分组到达对方时，由于没有地方存放，只好 被丢弃。发送分组的一方因收不到对方发来的确认 信息，只能将发送过的分组依然保存在自己结点的 缓存中。
拥塞避免。在刚一出现轻微的拥塞迹象时用一 些信令机制及时使拥塞避免过程开始工作。
拥塞恢复。在已出现拥塞时，拥塞恢复过程可 阻止网络彻底崩溃。
利用显式信令避免拥塞
前向显式拥塞通知 FECN (Forward Explicit Congestion Notification) 若某结点将 FECN 置为1，表明与该帧在同方向传输的帧 可能受网络拥塞的影响而产生时延。
– 这两个结点就这样一直互相僵持着，谁也无法成功 地发送出一个分组。
重装死锁(reassembly deadlock)
路由器 P C3 C2 B4 A3
路由器 Q B3 B2 C1 B1
路由器 R A4 A2 A1
主机 H
报文A、B和C经过路由器P、Q和R发往主机H。 每一报文由4个分组构成。每个路由器的缓存只能容纳4个分组。 路由器R已为报文A预留了4个分组的缓存。 由于分组A3还未到达，所以目前还不能交付给主机H。 分组A3暂存于路由器P的缓存中，它无法转发到路由器Q， 因为路由器Q的缓存已全占满了。
拥塞控制与流量控制的关系
拥塞控制所要做的都有一个前提，就是网络能 够承受现有的网络负荷。
拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到所有的 主机、所有的路由器，以及与降低网络传输性 能有关的所有因素。
流量控制往往指在给定的发送端和接收端之间 的点对点通信量的控制。
流量控制所要做的就是抑制发送端发送数据的 速率，以便使接收端来得及接收。
开环控制和闭环控制
开环控制方法就是在设计网络时事先将有关发 生拥塞的因素考虑周到，力求网络在工作时不 产生拥塞。
闭环控制是基于反馈环路的概念。属于闭环控 制的有以下几种措施：
– 监测网络系统以便检测到拥塞在何时、何处发生。 – 将拥塞发生的信息传送到可采取行动的地方。 – 调整网络系统的运行以解决出现的问题。
反向显式拥塞通知 BECN (Backward Explicit Congestion Notification) 若某结 点将BECN置为1即指示接受者，与该帧反方 向传输的帧可能受网络拥塞的影响产生时延。
BECN
FECN
利用隐式信令进行拥塞恢复
当网络丢弃帧时就产生了隐式信令(implicit signaling)。这种情况由端用户用更高层的端 到端协议(如LAPF协议)进行检测。一旦检测 出，端用户的软件就可以判断在网络中拥塞发 生了。
用户在 Tc 内 的平均数据率
t
承诺的信息速率 CIR
(Committed Information Rate)
反向 显式拥塞指示
拥塞避免
前向 显式拥塞指标 拥塞避免
隐式拥塞指示 拥塞恢复
向端系统提供 有关网络拥塞情况的指导
向端系统提供 有关网络拥塞情况的指导
端系统根据帧丢失情况 推断是否发生拥塞
BECN比特 FECN比特
高层 PDU序号
帧中继拥塞控制技术
丢弃策略。当拥塞足够严重时，网络就要被迫 将帧丢弃。
接入速率 R
承诺的信息速率 CIR
用户在 Tc 内 的平均数据率
t
承诺的信息速率 CIR
(Committed Information Rate)
虽然使用了“承诺的”这一名词，但当数据传输速率 不超过 CIR 时，网络并不保证一定不发生帧丢弃。
速率
测量时间间隔 Tc
接入速率 R
承诺的信息速率 CIR
拥塞控制的一般原理
拥塞控制是很难设计的，因为它是一个动态的 （而不是静态的）问题。
当前网络正朝着高速化的方向发展，这很容易 出现缓存不够大而造成分组的丢失。但分组的 丢失是网络发生拥塞的征兆而不是原因。
在许多情况下，甚至正是拥塞控制本身成为引 起网络性能恶化甚至发生死锁的原因。这点应 特别引起重视。
速率
测量时间间隔 Tc
接入速率 R
承诺的信息速率 CIR
用户在 Tc 内 的平均数据率
t
承诺的信息速率 CIR
(Committed Information Rate)
只要端用户在一段时间内的数据传输速率超过 CIR， 在网络出现拥塞时，帧中继网络就可能会丢弃用户所 发送的某些帧。
速率
测量时间间隔 Tc
分组交换网的拥塞控制
从拥塞的结点向一些或所有的源结点发送一个 控制分组。
依据路由选择信息。 利用端对端的检测分组。 允许分组交换结点在分组经过时在分组上添加
拥塞信息。
帧中继的拥塞控制
拥塞的影响
帧中继拥塞控制技术
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
拥塞产生的原因
缓冲区容量有限 传输线路的频带有限 结点处理能力有限 由于网络中某部分刚发生故障
拥塞控制的策略
缓冲区预分配 信息包丢弃法 定数拥塞控制法 流量控制 抑制信息包法 限制输出队的长度
分组交换网的拥塞控制
拥塞对分组交换网的影响
分组交换网的队列
当检测到网络发生拥塞时，就逐步减小窗口， 这样就可以逐渐减少网络中所传送的帧。
承诺的信息速率 CIR
(Committed Information Rate)
CIR 是对特定的帧中继连接中，用户和网络共同协商 确定的用户信息传送速率的门限数值。CIR 数值越高， 帧中继用户向帧中继服务提供者交纳的费用也就越多。