9.5.3  擁塞控制
  擁塞是一種不正常的狀態，在這種狀態下，用戶提供給網絡的負載接近或超過了網絡的設計極限，從而不能保證用戶所需的服務質量(QoS)，這種現象主要是由于網絡資源受限或突然出現故障所致。造成ATM擁塞的網絡資源一般包括交換機輸入/輸出端口、緩沖器、傳輸鏈路、ATM適配層處理器和呼叫接納控制(CAC)器等，發生擁塞的資源也稱為瓶頸或擁塞點。
  系統的連接模式、重傳策略、認證策略、響應機制和流量控制等應用特性對擁塞都有影響。與應用特性相反，一定的網絡特性對控制擁塞可以起到積極作用，如排隊策略、服務調度策略、信元廢棄策略、路由選擇、傳播時延、處理時延和連接模式。
  擁塞發生時的一個重要現象是服務質量嚴重下降。 圖9.21顯示當提供的負載增加到輕度擁塞區間，網絡實際承載的負載因受限于帶寬和緩沖資源而到達最大值。當負載繼續增加到嚴重擁塞區間，網絡承載的負載因丟失或超長時延而引起重傳，造成網絡性能嚴重下降。網絡承載的負載在嚴重擁塞區間的下降程度被稱為擁塞崩潰現象。

  ATM網絡必須既要處理由于大于系統處理能力的通信量而引起的長期擁塞，又要處理由于通信中的突發性傳輸而引起的短期擁塞。理想的擁塞控制(Congestion Control)機制是：在不發生擁塞的情況下，使網絡負載增加到瓶頸資源的邊緣并維持不變，從而最大限度地利用網絡資源。
  根據擁塞程度不同，擁塞控制包括三個層次：擁塞管理、擁塞回避和擁塞恢復。
  在非擁塞區域，擁塞管理工作的目的是確保網絡負載不要進入擁塞區域。這種控制策略包括資源分配、廢棄型UPC、完全預約或絕對保證的CAC以及網絡工程。
  擁塞回避是一組實時的控制機制，它可在網絡過載期間避免擁塞和從擁塞中恢復。例如某些節點或鏈路出現故障時，就需要這種機制。擁塞回避程序通常工作在非擁塞區域和輕度擁塞區域之間，或整個輕度擁塞區域內。擁塞回避機制包括前向擁塞通知(ECN)、UPC、過預約CAC、阻塞式CAC、基于窗速率信譽的流量控制。
  擁塞恢復程序可以避免降低網絡已向用戶承諾的業務質量。當網絡因擁塞開始經受嚴重的丟失或急劇增加時延時，啟動該擁塞恢復程序。擁塞恢復包括選擇性信元廢棄、UPC參數的動態設置、嚴重丟失驅動的反饋或斷連(Disconnect)等。
  總之，流量控制使網絡工作在正常服務范圍內，獲得更高的網絡效率；擁塞控制通過降低網絡效率或QoS以確保擁塞不會發生。流量控制和擁塞控制功能概要如圖9.22所示。

  未來網絡的發展是用統一的網絡實現寬帶多媒體通信。ATM是實現這一目標的主要技術之一。經過十幾年的研究和發展，ATM技術日趨完善，它的主要貢獻表現在：
  (1)  ATM技術確保QoS。為了保證不同業務的QoS，采取的措施有：在ATM網絡邊緣，定義AAL層, 以滿足不同業務對QoS的特殊要求，包括對傳輸時延、抖動、信元丟失的處理；在ATM網絡內，ATM層也對業務進行了分類，按類分配帶寬資源, 并通過流量管理和控制機制為每一個用戶定義更細的QoS。它包括連接管理控制、呼叫接納控制、用法參數控制、信元優先級處理和擁塞控制等。
  (2) 信元頭中包含VCI和VPI，信元的兩級交換和連接(VPC/VCC)思想, 有利于簡化網絡結構、增強網絡的服務能力，以及減少處理和連接建立的時間。即接入側使用VCI標識精細的接入，而骨干網使用粗粒度的VP交換快速轉發信息。
  (3)  ATM論壇定義的PNNI接口處的路由協議，可以根據網絡拓撲結構自動更新路由表，為公用骨干網絡路由的選擇提供了借鑒。
  雖然ATM是一門很好的技術，支持各種業務在理論上也是可行的，但實際上卻存在一些問題，主要問題表現在：
  (1) 對大量低速率業務的支持尚不能令人滿意，尤其是語音。AAL1和AAL2雖然可以通過部分填充和多個AAL用戶的復用，實現低速語音等業務的傳送，但不能高效地支持端到端的傳送。
  (2) TCP/IP業務在PC桌面已占主流，在這種情況下，53字節長的信元用來承載平均長度在1500字節左右的IP分組，傳輸效率很低。ATM桌面應用缺少ATM終端系統的API，ATM網卡和業務費用較高，ATM與現有非ATM業務特性的一致性也存在問題。在因特網迅猛發展的形勢下，組建純ATM網絡已不大可能。
  ATM現階段的用途有兩種趨勢：一是用ATM網作為骨于網，利用ATM高速、大容量的優勢來承載IP業務流。ATM將根據需要向MPLS演進，形成MPLS與傳統 ATM混合的網絡結構。二是將ATM節點逐漸移向網絡邊緣，利用ATM支持多業務的能力優勢，扮演多業務接入的角色。ATM技術在光接入網、移動和衛星網中的應用仍可得到進一步發展。

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