本模塊首先表征數據通信業務服務質量的參數指標，然后介紹4種服務性能的保障機制，即差錯控制、擁塞控制、路由選擇和流量控制。

一、數據通信網的服務質量

數據通信網多采用分組交換技術，由于用戶業務往往沒有獨占的信道帶寬，在整個通信期間，服務質量會隨著網絡環境的變化而變化。表征數據通信業務服務質量的參數指標如下：

服務可用性

是指用戶與網絡之間服務連接的可靠性。

傳輸時延

是指在兩個參知識點之間，發送和收到一個分組的時間間隔。

時延變化

又稱抖動，是指沿相同路徑傳輸的同一個業務流中的所有分組傳輸時延的變化。

吞吐量

是指在網絡中分組的傳輸速率，可以用平均速率或峰值速率來表示。

分組丟失率

是指分組在通過網絡傳輸時允許的最大丟失率，通常分組丟失都是由于網絡擁塞造成的。

分組差錯率

是指單位時間內的差錯分組與傳輸的總分組數目的比率。

二、數據通信網的服務性能保障機制

數據通信網絡在運行時時常要面對以下3類問題：

數據傳輸中的差錯和丟失；

網絡擁塞；

交換節點和物理線路故障。

網絡必須提供相應的機制來解決上述問題，才能保證穩定的服務性能。網絡采用的服務性能保障機制主要有：差錯控制、擁塞控制、路由選擇和流量控制。

1、差錯控制

數據業務對時延不敏感，對差錯（就是誤碼）卻很敏感，因此必須提供相應的差錯控制機制。

差錯控制機制負責將源端和目的端之間傳送的數據所發生的丟失和損壞恢復過來。通常差錯控制機制包括差錯檢測和差錯校正兩部分。

討論：

差錯控制的基本思路

在發送端被傳送的信息碼序列的基礎上，按照一定的規則加入若干“監督碼元”后進行傳輸，這些加入的碼元與原來的信息碼序列之間存在著某種確定的約束關系。在接收數據時，檢驗信息碼元與監督碼元之間的既定的約束關系，如該關系遭到破壞，則在接收端可以發現傳輸中的錯誤，乃至糾正錯誤。

信息碼（k ）+監督碼（ r）=碼組（n ）

在分層網絡體系中，差錯控制是一種可以在多個協議級別上實現的功能。在分組交換網（X.25網）中，既有數據鏈路層的差錯控制，又有分組層的差錯控制。

目前，隨著傳輸系統的數字化、光纖化，現代的大多數分組數據網絡均將用戶信息的差錯控制由網絡移至終端來做，在網絡中只對分組頭中的控制信息做必要的差錯檢測。

2、擁塞控制

通常擁塞發生在通過網絡傳輸的數據量開始接近網絡的數據處理能力時。

擁塞控制的目標

是將網絡中的數據量控制在一定的水平之下，超過這個水平，網絡的性能就會急劇惡化。

擁塞控制必要性

實質上，采用分組交換的數據網絡可以看成是一個由隊列組成的網絡，網絡采用基于存儲-轉發的排隊機制轉發用戶分組，在交換節點的每個輸出端口上都有一個分組隊列。當發生擁塞時，網絡并不是簡單地拒絕以后的用戶分組，而是將其放到指定輸出端口的隊列中等待資源空閑時再發送。由于此時分組到達和排隊的速率超過交換節點分組的傳輸速率，隊列長度會不斷增長，如果不進行及時的擁塞控制，每個分組在交換節點經歷的轉發時延就會變得越來越長，造成局部的擁塞。如果對局部的擁塞不加控制，則最終會導致擁塞向全網蔓延，因此在分組數據網中均提供了相應的擁塞控制機制。

【注：此處分組交換的數據網絡不專指X.25網，而是泛指采用存儲-轉發方式的包交換網絡，包括X.25網、幀中繼網和ATM網等。】

擁塞控制機制

X.25網中的阻流分組（Choke Packet）、Internet中ICMP的源站抑制分組（Source Quench）均用于擁塞節點向源節點發送控制分組，以限制其業務量流入網絡。

3、流量控制

流量控制是一種使目的端通信實體可以調節源端通信實體發出的數據流量的協議機制，可以調節數據發送的數量和速率。

分組交換的數據網進行流量控制的原因

在目的端必須對每個收到的分組的頭部進行一定的協議處理，由于收發雙方工作在異步方式下，源端可能試圖以比目的端處理速度更快的速度發送分組（即接收數據信號的速率可能會跟不上發送數據信號的速率）。

目的端也可能將收到的分組先緩存起來，然后重新在另一個I/O端口進行轉發，此時它可能需要限制進入的流量以便與轉發端口的流量相匹配。

流量控制方法

與差錯控制一樣，流量控制也可以在多個協議層次實現。常見的流量控制方法有：

在X.25網中使用的滑動窗口法；

在Internet的TCP層實現的可變的滑動窗口；

在ATM網中使用的漏桶算法等。

4、路由選擇

靈活的路由選擇技術可以幫助網絡繞開發生故障或擁塞的節點，以提供更可靠的服務質量。

路由選擇技術分為兩種：

自適應的路由選擇技術

根據網絡狀態的變化，交換節點能自動調整更新路由表

非自適應的路由選擇技術

當網絡狀態發生變化時，交換節點不能自動調整更新路由表

采用虛電路方式的分組交換網，路由選擇與電話通信網的路由選擇技術類似。它們主要的問題是沒有提供自動的路由發現機制，網絡運行時，交換節點不能根據網絡的變化，自動調整更新本地路由表。

在電話通信網中，通常采用靜態路由技術，即每個交換節點的路由表是人工配置的，網絡也不提供自動的路由發現機制，但是一般情況下，到任意目的地，除正常路由外，都會配置兩、三條迂回路由，以提高可靠性。這樣，當發生故障時，故障區域所影響的呼叫將被中斷，但后續產生的呼叫通常可走迂回路由，一般不受影響。

在分組交換網絡中，如果采用數據報方式，一般都支持自適應的路由選擇技術，即路由選擇的決定將隨著網絡情況的變化而改變，主要是故障或擁塞兩方面。

討論：

在Internet中，IP路由協議實際就是動態的路由選擇協議。使用路由協議，路由器可以實時更新自己的路由表以反映當前網絡拓撲的變化，因此即使發生故障或擁塞，后續分組也可以自動繞開，從而提高了網絡整體的可靠性。

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