ATM网络的设计目标是在同一个网络中支持各种服务,而不同服务的通信量(Traffic)特性和对服务质量的要求则各不相同。传统分组交换网或帧中继网的流量控制和拥塞控制机制无法实现ATM网络的设计目标。这是因为:
1)在ATM网络中有许多的通信量并不适于进行流量控制。例如,当网络发生拥塞时,音频或视频数据的源端点并不能暂停产生信元。
2)由于信元的传输时延远远小于信元在网络中的传播时延,进行拥塞控制的反馈就显得太慢。
3)ATM网络支持的应用所需的传输容量的变化范围很大,从每秒几千比特到每秒几百兆比特。简单的拥塞控制方法无法适应这样大的数据率变化范围。
4)ATM网络上的应用可以产生差异很大的通信量模式,从恒定比特率到可变比特率。传统的拥塞控制技术很难处理这样多种的通信量模式。
5)ATM网络上的不同应用需要不同的网络服务。如音频和视频数据需要对时延敏感的服务,而文件数据则需要对丢失敏感的服务。
6)交换和传输的极高速率使得ATM网络在进行拥塞控制和通信量控制时变得难于预测。有时甚至会在流量控制中产生很大的和无用的波动。
在ATM网络中对通信量控制有重要影响的是以下的两个特性:
1)在物理媒体中存在大量正在传送的比特
现考虑ATM信元以622 Mbit/s的速率向网络发送。在此速率下,向网络发送一个信元所需的时间是(53×8)bit/(622×106 bit/s)≈0.68×10-6 s。假定一条连接长度为2000km,其传播时延为10Ms(这里忽略ATM交换机带来的时延),因而往返时延为20Ms。
现假定连接的一个端点A向另一个端点B传送一个大的文件。A至少要经过往返时延20Ms才能收到B发现网络出现拥塞的报告。但在20Ms内,A已经向网络注入了N个信元,而
N=(20×10-3)s/(0.68×10-6)s/个=29.4×103个也就是说,在A能够对网络的拥塞作出响应之前,就已经向网络注入了近3万个信元,相当于在网络的媒体中注入了超过12 Mbit的数据量。这就可以解释为什么许多传统的能够使用的拥塞控制技术不能用于ATM网络。(www.xing528.com)
2)信元的时延偏差
时延偏差也称为时延抖动。产生信元时延偏差的主要原因有两个。一个是网络中的通信量过大,出现了拥塞。另一个原因是在物理层将ATM层交下来的信元在时间上有重叠,如图C-1所示。
图C-1 产生信元时延偏差的原因
假定两个端点之间建立了两个连接:连接1和连接2,其数据率分别为X Mbit/s和Y Mbit/s。这两个连接上都是每隔一定时间发送一个数据块。在AAL层最后形成的PDU都是48 B长,但在横坐标为时间的图上却不一样长,其长度分别是(48×8)/X和(48×8)/Y,长度的单位是微秒。AAL层的PDU通过ATM层的服务访问点,交给了ATM层。再通过ATM层的服务访问点交给物理层。最后到物理层传送时,所有的信元必须一个接一个地串行传送。
现在可以看出产生信元时延的因素有这样一些:
1)ATM信元形成后不能立即插入到物理层,因为物理层已经有了一个信元正在传送。
2)连接1和连接2的信元在时间上可能会有一些重叠。
3)物理层要加上必要的开销(如SDH帧首部中的控制字段)。
4)ATM层还要产生少量的OAM管理信元插在用户的信元流之中。
上述诸因素产生的信元时延都是不可预见的,因此信元的端到端时延不是恒定的。
针对以上ATM通信量的特点,需要设计一种新的通信量管理(Traffic Management)机制。这种通信量管理机制的要点就是当用户建立连接时都必须与网络达成一个合约(Con-tract):用户受合约规定的通信量特性的约束,而网络满足用户的服务质量要求。在合约中要使用下一节所讨论的一些参数。
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