ABR

可用比特率

可用比特率（ABR: available bit-rate）,是由ITU-T定义的一种承载能力。除了ABR之外，还有CBR和VBR。

概述

数据应用的一个重要特点是对时延变化是能够容忍的，而对信元丢失十分敏感。这是由于数据业务的高层PDU通常比较大，可靠性通常基于重传机制。一个信元的丢失将造成整个PDU中所有信元被重传，对网络性能造成很大影响。对这一类数据业务，网络可以有两种处理方式。一种是允许应用以不受控的方式共享使用CBR/VBR的剩余带宽。网络不为这类应用提供QoS保证，拥塞出现时信元会被丢失，高层协议（如TCP）等可能会自动根据拥塞状态调整数据发送速率。这种方式放入的缺点是信元丢失引起的重传业务量大、效率低。另一种方法是网络利用反馈机制，在资源将要耗尽且有可能引起信元丢失的情况下，通知业务源降低信息发送的速率，以减少信元的丢失。为了使这一类数据业务能够最大限度地利用网络中的剩余带宽，同时又不影响CBR和VBR连接的性能，ITU-T定义了一种新的ATM层的承载能力，称为可用比特率（ABR）承载能力。

ABR连接的业务源所在的系统称为源端系统（SES），相应的业务接收端称为目的端系统（DES）。在ABR承载能力中，网络提供给连接的传输特性（如吞吐量和传输带宽等）在连接建立之后有可能改变，这是与CBR/VBR不同的。用户可以根据网络反馈的控制信息的指示改变其发送业务量的特性，使其能够适应改变了的ATM层的传输特性，因而克获得一个很低的信元丢失率。可见ABR承载能力具有以下特点：

1 ABR业务利用CBR/VBR的剩余容量，且不影响其QoS，提高了利用率；

2 ABR连接使用的容量是动态变化的；

3网络为ABR业务源提供反馈，业务源能够根据反馈调整信息发送速率；

4在ABR连接中，信元传输时延和信元时延变化时不受控制的，因此ABR承载能力并不适合于支持实时业务。

ABR业务量控制的参数

ABR采用反馈控制来确定业务源的信元传输速率。为了实现业务量控制，ABR的反馈控制机制中涉及到以下一系列相关的参数。

（1）允许信元速率

允许信元速率是当前的网络状况所能允许信息源（即SES）发送信元的最大速率。ACR反映了当前网络能够给ABR连接提供的最大传输带宽。信息源实际发送信元的速率应小于ACR。SES通过反馈控制调整ACR的值，以实现发送速率随着网络状态的动态调整。

（2）峰值信源速率

峰值信元速率PCR是在业务量合约中约定的业务源发送信元的最大速率，也就是ACR可能达到的最大速率。ABR连接信元的一致性由算法GCRA（T，t）来定义（其中T为峰值发送间隔）。速率超过PCR的ABR连接将被认为不一致。

（3）最小信元速率

最小信元速率（MCR，Minimum Cell Rate）是网络必须保证的ACR的最小值，MCR也在业务量合约中约定。在任何时候，网络分配给ABR连接的带宽（ACR）不应该小于预先约定的MCR，MCR的值可设为0.

（4）初始信元速率

初始信元速率（ICR，Initial Cell Rate）是当ABR连接初始启动时，或者信息源子啊空闲一段时间是ACR的初始值。默认值等于连接的PCR。

（5）速度增加因子

当SES收到的反馈RM信元允许信息源增加信元传输速率时，ACR一次可增加的量由速率增加因子（RIF,Rate Increase Factor）以及PCR决定。RIF的默认值等于1/16。

（6）速率减少因子

当SES收到的反馈RM信元允许信息源减少信元传输速率时，ACR一次可增加的量由速率减少因子（RDF,Rate Decrease Factor）以及ACR决定。RDF的默认值等于1/16。

（7）前向RM信元的间隔

前向RM（FRM）信元的间隔用参数Nrm来表示，即SES在发送时的信元流中每发送（Nrm-1）个数据信元插入一个FRM信元，Nrm的默认值等于32。

可用比特率业务存在的问题

可用比特率业务在理论研究和标准化方面都取得了很大进步 , 但是作为 ATM 网络实用的业务类型 , 它还有许多问题有待进一步研究。

(1)业务检测

可用比特率采用用法参数控制 (UPC)检测网络中各个用户的输出速率 , 保护网络运营性能和用户业务质量。对于固定比特率或可变比特率 (CBR/ VB R), 业务参数在建立连接时就已经协商完毕 , 在通信期间不会再改这这些参数。而可用比特率(ABR)的业务参数是根据网络可用带宽来动态分配的 , 这就使 UPC 很难分辨信源的输出速率是否合法。理论上 , UPC 可以用反馈信息来分析信源的输出。在判断信源输出是否合法之前要考虑到信源的响应时延。但是还没有找到一个合适的算法精确估计响应时延。

(2)复杂性

资源管理信元能够直接给出信源的输出带宽信息, UPC 也完全可以加以利用。但 UPC 是以仿真终端系统的方式来确定信源的输出是否合法的;而且 , 每个连接都需要一个 UPC 监测机制 ,网络复杂性会随连接数的增加而增加。

(3)点对多点连接

点对点的可用比特率业务连接技术基本成熟。但是 ,ATM 网络应该支持业务的组播和广播功能。点对多点的可用比特率业务目前正在研究。最方便的方法是把一个树状结构的点对多点连接看成是多个点对点连接。但业务的 UPC 监测会变得非常复杂 ,因为不同连接有不同的链路状态 , 在连接的会聚点上很难给出明确的判断。会聚点必须能够在连接的前向把用户信元复制到各个链路上 , 在后向分析不同连接反馈来的资源管理信元。

(4)网络性能

理论界在速率控制方案的研究上做了很多工作 , 而对标准的最终性能缺乏很好的了解。如果用户连接经过几个网络 , 各个网络的速率控制方案又不同时 , 网络是否能够正常工作 ,能否保证用户带宽分配的的公平性 ? 另一个问题是网络在 C BR/VBR 业务存在的条件下 , 业务控制方案如何进行 ? 这些问题都需要进一步的研究。

(5)可用比特率下的 TCP 业务

对 ATM 网络支持 TCP 业务的研究工作很多 , 但大多以不确定比特率(UB R)业务为研究对象, 这主要是由于可用比特率业务的可变参数过多 , 仿真和分析非常困难。如果 A TM网络要采用可用比特率业务来支持 TCP 业务 ,就需要在这方面做工作。

ATM 网络的可用比特率业务可以为用户提供非实时的数据通信服务。由于可用比特率业务使用的是 ATM 网络的冗余带宽 , 不影响网络的其他业务 , 所以提高了 ATM 网络带宽资源的利用率。随着业务特性和标准化研究的进一步深入，AT M 网络的可用比特率业务会越来越趋于完善。

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