摘要：提出了一种综合的适合MPLS网络的主动式流量和拥塞控制策略。通过仿真表明，与传统的TCP协议相比，该策略缩短了拥塞反馈时延，有效地避免了网络拥塞，提高了业务吞吐量。

     关键词：MPLS 拥塞控制 带宽时延积

近年来，随着Internet用户数量的迅速增加和各种新型业务对网络服务质量提出的严峻挑战，越来越严重的网络拥塞问题逐渐暴露出来，拥塞控制已经成为网络技术领域的重要研究课题之一。目前Internet上广泛使用的拥塞控制协议是Tahoe TCP，改进协议主要有Reno TCP、NewReno TCP以及SACK TCP协议等。深入研究以上几种协议可以看到：这些协议本质上都是使用诸如确认、超时及重复确认等隐含信号推断网络状态，并利用反馈修正数据源的发送窗口，控制注入网络的业务量以缓解网络拥塞。其中一直存在的问题是：网络拥塞的检测和控制不是由发生拥塞的网络节点及时和主动地进行，而是在端到端的基础上由源端通过各种隐含信号推测出来。这不但延缓了对网络拥塞的检测和控制，还可能造成更严重的网络拥塞。上述改进协议在这一问题上都未能提出较好的解决方案。

    因此，在路由器中引入拥寒控制已显得非常必要。这依赖于路由器的计算能力。多协议标签交换MPLS（Multi-protocol Label Switching）顺应了这种要求。它在无连接的IP网络引入面向连接的机制，形成MPLS域，标签边缘路由器LER（Label Edge Router）具有计算能力，完成分类、调度和QoS映射等处理。标签交换器由器LSR（Label Switch Router）完成简单转发，即“边缘智能，核心交换”。本文利用MPLS的这种特性，将反馈拥塞算法从端点引入到网络边缘节点，并设定低等级业务接入门限，可以有效缩短拥塞反馈时延，提高业务吞吐量。通过仿真证明该算法具有较好的性能。

1 综合拥塞策略的基本思想

本文提出的拥塞控制策略正是在MPLS网络中由路由器参与拥塞控制的主动式流程拥塞控制机制。在基于反馈的拥塞控制系统中，链路瓶颈的拥塞持续时间与带宽时延符积直接相关。网络端到端的时延越大，端点能够检测到网络发生拥塞的时间就越长；网络带宽越大，在端点检测到网络拥塞之前，端点发送到拥塞网络中的数据量就越大，导致网络拥塞进一步恶化。因此，在网络带宽一定的情况下，减少时延时减少拥塞的一个重要因素。

    基于这样的考虑，笔者把传统TCP的反馈拥塞计算从端点引入到网络边缘节点。为缩短拥塞反馈时延，利用路由器LSR监视队列长度的功能，认为缓存队列达到某一长度阈值，即表明有拥塞的可能，由该路由器向边缘路由器LER发送拥塞警信息，由边缘路由器对预警信息做出反应，进行流量接入控制；同时，通知端点降低发送速率，进入Slow Start状态，从而及时地预测和缓解拥塞状况。

同时考虑到大多数研究中，对高等级业务的服务质量比较关注，只对高等级业务做出相应的处理和控制，让高等级业务优先占用资源，而对尽力而为的低等级业务则采取等待或者在资源不够的时候优先丢弃或者舍弃的策略；完全不关心网络中大量普遍存在的、未提出任何要求的低等级业务的服务质量，只是在满足高等级业务的前提下对其进行简单的处理。这种处理在网络的承载量不是很大时作用是明显的，但是在网络承载的业务量较大时就不是很合理了。在网络业务承载最较大时，由于尽力而为业务是只要网络有资源容纳就进入，因此就出现了这样的现象：大量尽力而为业务刚刚被接入网络进行传输，此时如果又有一个新的高等级业务到达，而剩余的网络资源不够的话，由于高等级业务将优先占用网络资源，因此刚刚被接入的尽力传输业务将被丢弃。这样尽力传输业务的传输时延和丢失率将随着业务到达率的增加而大大增加，从而损害了尽力传输业务的性能，而且还将造成网络资源的无畏浪费，降低全网的性能。

    鉴于以上考虑，在综合策略中设定了一个低等级业务的接入门限，只有在网络较空闲的情况下，尽力而为业务才被接入。这种操作在网络负载不高时，效果不明显，但是在网络负载较高时效果非常明显。其原理是：虽然通过接入少量低等级业务使得低等级业务的吞吐量下降，但是，在网络负载较高时，这避免了已接入低等级业务在中间节点的大量无谓的丢弃，提高了低等级业务的实际传输效率和资源的有效使用率。同时，也大大降低了网络转发节点的处理复杂度，可以在不改变原有高等级业务的处理和