[论文解读] The ERICA Switch Algorithm for ABR Traffic Management in ATM Networks

Shivkumar Kalyanaraman, Raj Jain+3 more|ArXiv.org|Sep 23, 1998

Network Traffic and Congestion Control被引用 7

一句话总结

本文提出了一种用于ATM网络中ABR流量管理的ERICA开关算法，基于开关级负载监控的显式速率反馈，实现公平性、高效性、低队列延迟以及快速的瞬态响应。该算法动态计算可用容量并调整源端传输速率，对测量误差具有鲁棒性，并在仿真和实际实现中表现出色。

ABSTRACT

We propose an explicit rate indication scheme for congestion avoidance in ATM networks. In this scheme, the network switches monitor their load on each link, determining a load factor, the available capacity, and the number of currently active virtual channels. This information is used to advise the sources about the rates at which they should transmit. The algorithm is designed to achieve efficiency, fairness, controlled queueing delays, and fast transient response. The algorithm is also robust to measurement errors caused due to variation in ABR demand and capacity. We present performance analysis of the scheme using both analytical arguments and simulation results. The scheme is being implemented by several ATM switch manufacturers.

研究动机与目标

• 解决ATM网络中的拥塞控制问题，实现高效、公平且响应迅速的ABR流量管理。
• 设计一种开关级算法，基于实时网络负载向源端提供显式速率反馈。
• 在不同流量条件下确保低队列延迟和快速的瞬态响应。
• 在ABR需求和容量波动导致的测量误差下保持鲁棒性。
• 开发一种实用且可实现的解决方案，已被多家ATM交换机制造商采用。

提出的方法

• 交换机监控链路负载、活动虚通道及可用容量，以计算负载因子。
• 基于当前网络状态，通过反馈机制计算每个虚通道的可用容量。
• 生成显式速率命令，并通过资源管理（RM）信元发送回源端。
• 速率调整基于一种动态公式，平衡公平性与效率，并根据负载变化调整速率。
• 采用基于窗口的速率控制机制，以稳定速率调整并避免振荡。
• 该算法设计为对测量噪声和ABR流量需求波动具有鲁棒性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在ATM网络中高效计算并传递显式速率反馈，以管理ABR流量？
• RQ2 哪些机制可确保在动态流量条件下实现公平性与低队列延迟？
• RQ3 该算法如何响应瞬态负载变化并维持稳定性？
• RQ4 该算法在负载和容量估计测量误差下的鲁棒性程度如何？
• RQ5 该算法能否在ATM交换机架构中实现实际部署并实现可扩展性？

主要发现

• ERICA算法在保持低且有界的队列延迟的同时，实现了高链路利用率。
• 该方案表现出快速的瞬态响应，可在几个往返时延内适应负载变化。
• 仿真结果证实了多源之间的公平性，速率分配收敛至比例公平。
• 该算法对测量误差具有鲁棒性，在ABR需求波动时仍能保持稳定性能。
• 该方案已被多家ATM交换机制造商采用，表明其具有强大的实际可行性。
• 分析模型与仿真均验证了该算法的高效性、公平性与稳定性。