【YD通讯标准】 ATM 网络业务量控制和拥塞控制功能

邮电技术规定
YDN104-—1999
ATM网络业务量控制和
拥塞控制功能
1999-0920发布
2000-03-01实施
中华人民共和国信息产业部发布YDN104—1999
2引用标准
3名词术语
4业务量控制和拥塞控制的目标和要求5ATM层服务质量（QoS）
6业务量合约
7业务量控制和拥塞控制功能
附录A（标准的附录）-般信元率算法GCRA（T，t）附录B(标准的附录）GCRA在SBR一致性定义中的应用附录C(标准的附录）经一个标准接口的ABT/DT控制消息附录D(标准的附录)经一个标准接口的ABT/IT控制消息附录E(标准的附录）经一个标准接口的ABR控制消息附录F（提示的附录）在业务量控制与拥塞控制标准上ITU-T建议与ATM论坛4.0的差别·
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本标准在参考ITU-TI.371建议、ATM论坛UNI3.1规范和业务量管理4.0规范的基础上，结合国内网络实际情况和当前技术发展水平，对我国宽带ATM网络的业务量控制和拥塞控制功能进行了规定。
ATM作为一种统计复用的技术，必须要有一组完善的业务量控制和拥塞控制机制来支持，才能保证宽带ATM网络的可靠运行。本标准对ATM网络中的服务质量（QoS）、业务量参数，业务量合约以及进行实现业务量控制和拥塞控制功能要求等几方面内容进行了规定。
本标准是我国ATM宽带网建设和设备引进的主要技术依据，各级电信部门要认真贯彻执行。
本标准的附录A～E是标准的附录，附录F是提示的附录。本标准由信息产业部科学技术司提出并归口。本标准起草单位：信息产业部电信传输研究所本标准主要起草人：吴光林吕军H
1范围
邮电技术规定
ATM网络业务量控制和拥塞控制功能YDN104-1999
本标准规定了ATM宽带网应具有的一组业务量控制和拥塞控制功能，包括业务量参数规范、业务量合约规范、业务量控制功能和过程以及拥塞控制功能和过程。下列功能构成了在ATM宽带网中管理和控制业务量及拥塞的基本框架：·网络资源管理（NRM）为了能按业务特性来管理和划分不同业务量流，可采用资源配备的方法来分配网络资源。·连接接纳控制（CAC)一一为了确定--个VC/VP连接请求能否被接受（或一个重新分配的请求能否被接受），在呼叫建立或呼叫重新协商阶段，由网络所采取的一组措施。·ATM层资源管理（RM）功能一一它利用资源管理信元来调节分配给AIM连接的资源。·反馈控制—一由网络和用户根据网元状态来调整在ATM连接上递交的业务量而采取的一组措施。
使用参数控制/网络参数控制(UPC/NPC)一为了监测和控制业务量，网络根据流人网中的业务量以及ATM连接的有效性，在用户接人和网络接入处分别采取的-组措施。其目的是通过检测对所协商的参数是否有违反的情况以及通过采取适当的措施来保护网络资源，防止恶意或无意的不良行为对其它已建立连接的QoS产生影响。·优先级控制（PC)一一采用信元丢失优先级（CLP)比特，用户可产生不同优先级的业务量流，必要时一个发生拥塞的网元可以选择性地舍弃那些具有较低优先级的信元，尽可能地保证那些具有较高优先级信元的网络性能。·顿丢弃—发生拥塞的网络可在顿级而不是信元级进行丢弃。业务量整形一一业务量整形机制可用来对业务量特性进行修。本标准适用于采用ATM技术的宽带网。2引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。在本标准出版中华人民共和国信息产业部1999-09-20颁布建筑321-标准查询下载网
2000-03-01实施
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时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
I.371(1996)
1.610(1995)
I.356(1995)
名词术语
宽带综合数字网的一般要求
B-ISDN的业务量控制和拥塞控制B-ISDN操作与维护功能及原则
B-ISDNATM层信元转移性能
ATM适配层
可用比特率
ATM块传送
允许信元率
ATM传送能力
异步传送方式
ATM块信元率
后向拥塞明确通知
连接接纳控制
恒定比特率
当前信元率
信元时延变化
用户驻地设备
拥塞指示
信元丢失优先级
信元丢失率
循环允余校验
连接相关功能
会聚子层
连接端接点
信元传送时延
确定比特率
动态的GCRA
延返传送
明确信元率
差错检测码
前向拥塞明确通知
快速资源管理
一般信元率算法
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一般流量控制
固有突发容限
立即传送
最后一致的时间
最大突发大小
最小信元率
网络元素
不增加
网络终端
网络参数控制
网络资源管理
操作与维护
优先级控制
峰值信元率
协议数据单元
峰值发送间隔
性能监视
净荷类型指示
服务质量
资源管理
统计比特率
持续信元率
业务数据单元
严重块差错率
顺序号码
理论到达时间
传输通道端接点
用户网络接口
使用参数控制
可变比特率
虚通路连接
虚通路连接端接点
虚通路标识符
虚通路链路端接点
虚拟目的地
虚通道连接
虚通道连接端接点
虚通道标识符
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虚通道链路端接点
虚拟源点
在本标准中还采用了下列术语：在一条VPC上
·用户数据信元：用户产生的任何CLP=0和CLP=1的信元，不包括F4OAM信元以及VCI=6且PII=110的RM信元：
·用户OAM信元：用户在VPC上产生的任何F4端到端OAM信元；·用户RM信元：用户在VPC上产生的VCI=6且PTI=110的任何RM信元；·用户产生的信元：任何用户数据信元、用户OAM信元或用户RM信元。在条VCC上Www.bzxZ.net
·用户数据信元：用户产生的任何CLP=0和CLP=1的信元，不包括F5OAM信元以及PTI=110的RM信元；
·用户OAM信元：用户在VCC上产生的任何F5端到端OAM信元；·用户RM信元：用户在VCC上产生的PTI=11O的任何RM信元；·用户产生的信元：任何用户数据信元、用户OAM信元或用户RM信元。QoS要求：用户所请求的QaS级；QoS承诺：假定用户产生的信元流顺从业务量合约时，网络承诺满足QoS指标：QoS指示：当在网络和用户间没有此类的业务量合约时（例如在采用业务量工程规则运行网络且不要求对用户作出承诺的情况时），给出QoS指示。4业务量控制和拥塞控制的目标和要求在ATM网络中，拥塞定义为网元（例如，交换机、集线器、交叉连接设备和传输链路等）的一种状态，在这种状态下，对已建立的连接和/或新的连接请求，网络不能满足所协商的网络性能指标。引起网络拥塞的原因一般有：①业务量流的不可预测的统计波动和②网络内的故障状态。
ATM层的业务量控制是指为了避免出现拥塞，由网络所采取的一组措施实现；而ATM层的拥塞控制是指为了减小拥塞的强度、波及范围和持续时间，由网络所采取的一组措施实现。
业务量控制和拥塞控制的主要作用就是保护网络和用户，使它们能够达到网络性能指标要求。另一个重要作用就是能确保最优地使用网络资源。ATM层业务量控制和拥塞控制的目标有：·ATM层业务量控制和拥塞控制功能应支持一组ATM层服务质量（QoS）级（对所有现有的和可预见的B-ISDN业务，这些QaS级应是足够的），向用户提供它所要求的服务质量，维护网络性能指标。
·ATM层的业务量控制和拥塞控制功能应既不依赖于与业务相关的AAL层协议，也不依赖于与应用相关的高层协议。：一组最优的ATM层业务量控制和拥塞控制能力应做到在网络资源能得到的最大4
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使用的同时，使网络和终端系统的复杂性最小。对于某些业务类别，需要结合使用业务量控制和拥塞控制能力集内的多项功能。各种业务量控制和拥塞控制功能间以及它们与网管功能间，应协调兼容高度一致。5ATM层服务质量（QoS）
ATM网络应能够在ATM层满足不同的QoS要求。这些QoS要求是根据建议I.356中规定的某些网络性能参数的指标值来规定的（网络性能参数也称为0oS参数）。5.1Qas参数
在本标准中规定了对应网络性能指标的6个QoS参数。其中3个可在用户与网络间协商：即峰值到峰值信元时延变化（CDV）、最大信元传送时延（maxCTD）、信元丢失率（CLR）。其它参数不协商：信元差错率（CER）、严重信元块差错率（SECBR）和信元误插率(CMR)。
峰值到峰值CDV，是某一CTD值【不超过该值的概率为（1-α）减去在连接上发送的任何信元在整个连接持续时间内都可能经历的固定CTD部分。固定CID部分包括传输和交换所带来的时延。峰值到峰值的含义是指CTD最好与最坏情形间的差异。最好情形的CTD等于固定时延，最坏情形的CTD等于某值，即超过该值的概率不大于α（这里的是指发送晚了或丢失了的信元的概率分布）。最大信元传送时延（maxCTD），对某一连接所规定的CTD值【不超过该值的概率为（1-a)。
信元丢失率（CLR），定义为所有丢失的信元数与所发送信元总数的比值。此比值的计算不包括包含在计为严重差错信元块中的丢失信元。信元差错率（CER），定义为出差错的信元与所有成功发送出去的信元加上出差错的信元的比值。此比值的计算不包括包含在计为严重差错信元块中的丢失信元和成功发送的信元。
严重信元块差错率（SECBR），定义为严重差错的信元块数量与所有发送的信元块总数的比值。
信元误插率（CMR），定义为在单位时间间隔内，误插信元的总数。此比值的计算不包括包含在计为严重差错信元块中的信元。5.2Qas保证
在本标准中，QoS保证在时延方面包括CTD和2点CDV。虽然用户的QoS要求多种多样，但网络只能处理有限的一组QoS级。对每一QaS参数，网络可支持一个或多个性能指标。对连接的每-方向，要在用户与网络间协商一个特定的QoS级。只要用户符合所协商的业务量合约，网络可满足或超过所协商的Qas。
QoS保证具有或然性，它是在连接的整个持续期间网络希望提供的性能的接近值中要尽量提供的第一顺序的接近值。实际的QoS值在连接的持续期间可能会发生变化，瞬间事件可能会导致短期的性能比所协商的QoS保证要差，QoS保证只能在较长时间上以5
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及在具有相同QaS保证的多个连接上进行评估。5.3Qas协商
ATM层QoS级的协商在连接建立时进行，协商好的QaS级成为业务量合约的一部分。只要用户符合业务量合约，网络就应保证满足其所请求的QoS。6业务量合约
6.1业务量参数及其描述语
6.1.1业务量参数
采用业务量参数在质上或量上描述一个业务量源点的固有特性。本标准中定义的业务量参数包括峰值信元率（PCR）、持续信元率（SCR）、最大突发大小（MBS）和最小信元率(MCR)。
业务量参数描述峰值信元率，平均信元率、信元时延变化容限、突发性、峰值持续时间等，这些参数可从业务类型（例如电话和可视电话）中获得。上面提到的某些业务量参数彼此间是相关的（例如，突发性与平均及峰值信元率之间）。用户可以采用业务类型来隐含地说明完整的一组业务量参数。业务类型还可以用来隐含说明QoS要求。在业务量源采用业务类型来隐含说明业务量参数的情况时，除可隐含说明的业务量参数外，源点业务量描述语中的其它业务量参数不需要由信令来传送。另外，业务类型也可用来描述源点的业务量特性。本标准的当前版本，业务类型的此类用法可任选提供。
6.1.2源点业务量描述语
源点业务量措述语是ATM业务量源的一组业务量参数。在连接建立阶段采用它来捕获-个特定的源点所请求的连接的内在业务量特性。6.1.3连接业务量描述语
连接业务量描述语规定ATM连接的业务量特性。连接业务量描述语是一组属于在连接建立阶段所使用的ATM业务量描述语的参数的集合，通过它来获取在给定接口上连接的业务量特性。连接业务量描述语包括源点业务量描述语、CDVT和一致性定义。一致性定义用来明确规定连接上的信元是否一致。CAC程序使用连接业务量描述语来分配资源以及获取UPC功能操作所需要的参数值。-般来说，在传输的两个方向上，可以以不同的业务量传送能力建立一个ATM连接。因此，一个ATM连接的两个传输方向上可采用不同的业务量描述语。6.1.4对业务量参数要求
与源点业务量描述语有关的任何业务量参数应满足下列要求：用户或用户终端可理解；应能对它进行一致性测试：一在满足网络性能要求的资源分配方案中可以使用；一UPC/NPC可对其作用。
此外这些参数应当能对CAC过程有用，这样一旦连接被接受时，网络性能指标可以得到保证。再者在出现不一致的情况下，这些参数还应能够由UPC/NPC强制实施以保证6
网络性能。
6.2业务量合约规范
6.2.1业务量合约定义
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业务量合约用来规定在ATM交换机的用户网络接口（UNI)或网间接口处，ATM连接的每个传输方向上已协商好的业务量特性。CAC和UPC/NPC过程要求理解某些参数以进行有效地操作，它们要考虑ATM传送能力、源点业务量描述语、所请求的QoS级和CDV容限，才能决定所请求的连接可否被接受。
ATM传送能力、源点业务量描述语、相关的CDV容限和QoS级由用户在连接建立阶段或者通过信令方式或者通过预约方式来声明。所选择的ATM传送能力（包括相关的程序和选项）、源点业务量描述语、任何给定ATM连接的QoS级、在连接建立时协商的分配给用户设备（CEQ）的CDV容限，它们确定了在UNI处的业务量合约。网间接口处也可采用相似的业务量合约。在网间接口处的业务量合约中CDV容限应考虑ATM连接的上行部分（包括CEQ）引入的CDV。对于一个给定的ATM连接，业务量合约中的源点业务量描述语以及该源点业务量描述语中的所有参数值，在沿该连接的所有标准接口上应保持不变。为了使QoS保证得到满足，在UNI对任何给定的ATM传送能力规定了一致性定义。这种一致性定义同样也适用于每一网间接口。业务量合约可适用于VP和VC连接。另外，一个ATM连接的业务量合约适用于该通信的反向连接上的信元流。在这种情况下，一致性定义对反向连接也适用。6.2.2业务量合约和QaS
建议I.356规定了端到端连接的QoS指标以及连接的各标准部分的QoS指标的分配原则。ATM层QoS是一个长期的保证。当所有的用户信元（块）都通过相关的一致性测试时，对所有的用户信元都应保证ATM层QoS。QoS是应用于连接或连接段的一个2点概念，而一致性则是应用于接口的一个1点概念（参见1.356）。因此在某接口上的一致性定义应用于在该接口1上递交的信元流；连接的上行部分负责在该接口处的一致性。如果一个ATM连接被判定为不兼容，则ATM层QaS就不必发送给该ATM连接。网络提供者可以单方面决定什么情况下一个包含不一致信元（块）的连接是一个不兼容连接。不兼容的确切定义可通过网管配置。6.2.3业务量合约和信元丢失率
根据ATM传送能力，对一个ATM连接，用户可请求一个包含两个优先级的QoS级，此优先级通过CLP比特来指示。两种信元流组份的内在业务量特性必须在源点业务量描述语中，通过一组与CLP=0组份相关的业务量参数和一组与CLP=0+1组份相关的业务量参数来表征。
网络可提供个ATM连接的每种组份（CLP=0和CLP=0+1)的信元丢失率指标。从网络运营者对每种ATM连接组份所提交的那些CLR指标中，业务量合约规定一个具体的CIR指标。在本规范中，这·一能力日前只局限丁如下两种情况：7
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·CLP=O+1信元流的CLR指标，不考患CLP比特的值；·CLP=0信元流的CLR指标，而不规定CLP=0+1信元流的CLR指标。6.2.4业务量合约与标注选项
（1）用户可以请求对超出业务量合约的CLP=0的用户所产生的业务量进行标注。在此情况中，用户到网络信息为\标注被请求”。至于标注是否对该连接作用，取决于网络是否实施该标注选项。网络到用户的信息应明确是“标注作用”或是“标注不作用”。(2）用户可以请求不对超出业务量合约的CLP=0业务量进行标注。在此情况中，用户到网络信息为“标注不允许”。网络的应答（明确或隐含的）只有一个，即“标注不作用”。在这种情况下，标注对于UPC来说不可用，应舍弃超出合约的业务量。因此CLP比特从源点UNI到目的地UNI保持不变。（3）标注选项的默认设置：从用户到网络是标注不允许”，从网络到用户是“标注不作用”。
6.2.5信元时延变化对UPC/NPC和资源分配的影响由于ATM层功能（例如：信元复用）引人了信元时延变化，可能会改变ATM连接的业务量特征。当来自两个或多个连接的信元被复用时，若在复用器的输出处插入另一个ATM连接的信元时，某一给定ATM连接上的信元就会被延迟。同样的，当插人物理层开销或OAM信元时，也可能造成某些信元延迟。因此某些随机性会影响信元间的时间间隔，即在-个ATM连接的端点收到ATM信元数据请求至在UPC/NPC收到ATM信元数据指示的时间间隔。此外AAL复用也会产生信元时延变化。信元时延变化的起因如图1所示。
在某给定接口对源点业务量描述语的一致性定义，以及UPC/NPC功能的执行，都要求规定连接的上行部分所造成的以及影响每相关参数的CDV。UPC/NPC应考虑ATM连接所允许的最大CDV的影响。该最大CDV是上行子网（包括用户设备）所造成的累积的CDV。连接的每一组份（例如CLP=0用户数据组份、CLP=0+1用户数据组份、用户OAM组份和用户RM组份）对它的每一业务量参数（峰值信元率，持续信元率参数集）都要求对CDV容限的不同值制定“个规范。因此与一个ATM连接相关的CDV容限的个数取决于该连接的源点业务量描述语，并且最终取决于该连接所要求的ATM传送能力。在用户与网络间或网络与网络间，相关的CDV容限值协商的形式取决于CDV容限对应的业务量参数。
业务量整形用来部分地补偿CDV的影响，并且降低ATM连接的后续接口上的CDV容限。业务量整形机制（例如）可以是按照每个连接的峰值信元率或适当的排队服务方案对各个ATM连接的信元进行重新分隔。对源点业务量描述语的定义以及对最大允许的CDV值的标准化，还不足以使网络能够正确地分配网络资源。在分配网络资源的时候，为避免对其它已存在的ATM连接的影响，网络应当考虑通过UPC/NPC的最坏情况的业务量。这种最坏情况的业务量取决于UPC/NPC的具体实施。UPC/NPC的复杂性、最坏情况的业务量和网络资源的最优化利用间的均衡，可以由网络运营者自行决定。为满足QoS要求而要提供的可用网络资源的数8
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量和网络性能会影响到它们间的均衡。连捷AXMblu/sAALI
ATMSAP
AIM层
物理层SAP
物理层
在UPC的
DATA_INDICATION
AAL复用
连接B组份LYMbit/sAALI
连接B，组份2，YBR
连捷C4X48字#AALS
物理层开销
DATA REQUEST
IDATA INDICATION
空闲信元
注1：ATMSDU以高层业务的比特速率不断积累。另外，在AAL复用时也可能会产生CDV。注2：ATM层产生的时延和时延变化包括CFC引人的时延和时延变化。注3：因为随机排队时延（每·-信元在集线器、交换机和交叉连接设备都要经历随机排队时延），网络也可能产生CDV。
图1CDV产生的起因
6.3业务量参数规范
要确定对个给定的业务量合约的一致性定义，必须先制定业务量参数的无歧义的规范。相关的业务量参数和对任何一个业务量参数的一致性取决于连接所使用的ATM传送能力。
为了说明上行统计复用功能对源点业务量参数值的影响，应在应用一致性定义的接口上结合每个业务量参数规定一个容限。在本标准中，对每一个无歧义的业务量参数规范，都标准化了一个离散的值系列，这些值是任一给定参数和CDV容限可能采用的。另外，有的参数在ATM层或在管理平面或在控制平面内的多于一个的单元中，需要采用多于一种的表示方法，所以本标准还标准化了这些表示方法间的转换规则。例如，把峰值信元率转换为峰值发送问隔，把最大突发大小转换为固有突发容限。
对与时间间隔有关的参数规定为由浮点编码方案所规定的值系列的子集，在这种浮点编码方案中，其中10bit为尾数，6bit为指数，公式如下：9
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