了解 ATM VC 可用比特率 (ABR) 服务类别

简介

ATM论坛发布多重贩卖者的推荐标准促进使用ATM技术。Traffic Management Specification 4.0版定义了五种ATM服务类别，其中既描述了用户传输到网络的流量，也描述了网络需要为该流量提供的服务质量(QoS)。以下列出了五个服务类别：

• 恒定比特率(CBR)

• 非实时可变比特率(VBR nrt)

• 实时可变比特率(VBR-rt)

• 可用 比特率 (ABR)

• 未指定比特率(UBR)和UBR+

本文档重点介绍ABR。

先决条件

要求

本文档没有任何特定的要求。

使用的组件

本文档不限于特定的软件和硬件版本。

规则

有关文档规则的详细信息，请参阅 Cisco 技术提示规则。

什么是 ABR？

当您将ATM虚电路分配到ABR服务类别时，它会配置路由器以随网络或沿端到端传输路径可用的带宽量而变化的速率进行传输。当网络拥塞，且其它源设备正在传输时，可用的带宽或剩余带宽很少。但是，当网络不拥塞时，带宽可供其他活动设备使用。ABR允许路由器等终端系统设备利用此额外带宽并提高传输速率。因此，ABR使用允许ABR VC在任何时间点利用网络中任何可用带宽的机制。

ABR VC将源路由器绑定到与ATM交换机网络的合同。作为本合同的一部分，源路由器同意检查指示网络是否拥塞的信息，然后在必要时调整源传输速率。作为回报，ATM交换网络同意在发生拥塞时丢弃不超过最大数量的信元。丢弃的信元与传输的信元之比称为信元丢失比(CLR)。

此外，ABR VC使用闭环模型。源路由器采用闭环发送数据信元或特殊信元（称为转发资源管理[RM]信元）到ATM网络。当这些信元沿端到端路径流动时，ATM网络中的交换机在这些信元中标记或设置位。目的路由器将这些信元视为后向RM信元。通过设置某些位或字段，ATM网络和目的路由器提供反馈，用于控制源速率，以响应网络或目的地的带宽变化。

ABR服务类别适用于承载文件传输和其他突发非实时流量的VC，在VC配置并处于活动状态时，这些流量需要一些可用的最小带宽量（通过最小信元速率指定）。使用ABR时，从源路由器到目的路由器的延迟或延迟变化可能不同，并且可能是一个很大的值。这使ABR不适合实时应用。CBR和VBR服务类别处理需要严格限制吞吐量和延迟的应用。

资源管理信元

RM信元是标准的53字节ATM信元，其报头中的负载类型字段设置为110的二进制值。转发RM信元在与数据信元相同的VC上以由RM信元数(NRM)参数定义的间隔发送到目标终端系统。默认情况下，源ABR设备每32个数据信元发送一个转发RM信元。

RM信元由几个关键字段组成，如下表所示：

字段	字节	描述
报头	1-5	ATM报头
ID	6	协议 ID
消息类型	7	各种控制位（请参阅此表后的列表）
ER	8-9	显式信元速率
CCR	10-11	当前信元速率
MCR	12-13	最小信元速率
QL	14-17	队列长度
序列号	18-21	序列号
Rsvd	22-52	预留
CRC-10	52-53	CRC-10

消息类型字段由八位组成。ABR服务最重要的两个位是：

• 拥塞指示(CI)-由网络交换机设置。由目标设置，如果源因为端到端路径中的拥塞而降低其当前速率。

• 不增加(NI) — 由网络交换机和/或目标设置，以指示源应保留其当前信元速率（源不必降低其允许的信元速率）。 这些设备通常会在交换机预测即将发生拥塞时设置NI位。

ATM 数据信元中的 EFCI 位

标准ATM信元报头由五个字节组成。负载类型标识符(PTI)字段包含三个位，每个位定义一个不同的参数。第一位指示单元格是包含用户数据还是控制数据。如果信元包含用户数据，则第二位指示信元在网络中传输时是否出现拥塞。第二个位称为显式转发拥塞指示(EFCI)位。

为ATM网络实施的第一个流量控制机制使用EFCI位。ATM交换机在转发数据信元的报头中设置表示拥塞的EFCI位。当目的路由器收到设置了EFCI位的数据信元时，它会在资源管理信元中标记拥塞指示位以指示拥塞，并将资源管理信元发送回源路由器。

ABR 参数

在讨论ABR速率控制方法之前，您首先需要了解用于ABR服务的VC参数。此表介绍了这些参数。

VC参数	描述
峰值信元速率 (PCR)	源可以传输的最大信元速率。
最小信元速率(MCR)	源路由器始终可以发送的速率。
初始信元速率(ICR)	当接口首次变为活动状态以及空闲期后开始重新传输时，源路由器应发送的速率。
可用或允许的信元速率(ACR)	源路由器可以发送的当前允许速率，基于来自网络的动态反馈。
速率增加系数(RIF)	在源接口收到一个NI和CI设置为零的RM信元后，传输速率增加的数量。指定为（负的）幂为二(2x)，其值介于1/32768和1之间。
速率降低系数(RDF)	在源接口收到一个CI位设置为1的RM信元后，传输速率降低的量。指定为2(2x)的幂，其值介于1和1/32768之间。
RM信元数(NRM)	在RM信元之间发送的数据信元数。默认情况下，源每32个数据信元发送一个RM信元。指定为2的幂，且(2x)值介于2和256之间。
瞬时缓冲区暴露(TBE)	通过返回的RM信元从网络接收反馈之前，源可以传输的信元数量。
固定往返时间(FRTT)	RM信元从源传输到目的设备并返回所需的往返时间或时间量。

注意：尽管速率参数使用术语“信元速率”，但Cisco路由器仅以每秒位运行，而不以每秒信元运行。在接口上配置时，此表中的值应反映每秒位数。

ABR 流量控制机制

ABR支持将拥塞信息从ATM交换机和目的终端系统传回源设备的三种方法：

• 二进制 — 在ATM数据信元中使用EFCI位。请参阅ATM数据信元中的EFCI位。

• 相对速率 — 使用向前（到目标）或向后（到源）RM信元中的NI和CI位。在任何RM信元速率字段中均未设置实际速率。

• 显式速率(ER) — 使用后向RM信元中的显式速率字段指示源路由器可以传输的速率。更具体地说，通过使用显式速率流控制方法，源路由器将其当前传输速率置于承诺、并发和恢复(CCR)字段中。中间交换机通过在ER字段中放置值，明确传达允许源在给定时刻发送的速率。源路由器读取ER字段并调整其CCR以匹配ER，只要计算的速率不小于最小信元速率。

这些流量控制方法基于速率，其中ATM交换网络将传输源可以传输的速率进行通信。基于速率的机制与基于信用的机制不同，在基于信用的机制中，网络传达给给定VC的可用缓冲区空间量。源设备只有在知道网络可以缓冲数据时才会传输。

显式速率ABR通常部署在ATM WAN交换机中，并用于Cisco 8400 IGX和8800 MGX ATM交换机等产品。相对速率ABR更有效地部署在园区中，并由Cisco LightStream 1010和Catalyst 8510 ATM交换路由器提供支持。Catalyst 8540仅支持EFCI标记。EFCI通常用于向后兼容既不支持显式速率，也不支持相对速率ABR的传统ATM交换机。

当反馈路径的延迟最小化时，拥塞控制方案的运行效果最佳。相对速率模式可以大大减少反馈延迟，提供比EFCI模式更好的性能。这是因为交换机能够源向后的RM信元发送拥塞指示符，而不是依靠目标终端系统来回转到向前的RM信元，并将EFCI位映射到向后的RM信元中的CI位。

Cisco ATM路由器接口实施所有三种ABR速率控制机制。请注意，没有选择特定机制的选项。相反，路由器会适应传入RM信元中接收的格式和指示。因此，使用的机制取决于ATM交换机的配置。

ABR 配置参数

您可以使用old-style或new-style PVC命令将PVC分配给ABR服务类别。旧式PVC命令将所有配置选项放置在一行上，如以下示例所示：

interface atm slot/port
 atm abr rate-factor <1/RIF> <1/RDF>
 atm pvc     abr   

new-style PVC命令将您置于VC配置模式，在该模式下您可以配置两组值，如下所示。

interface ATM slot/port
 PVC /
  abr
  abr rate-factor <1/RIF> <1/RDF>

在new-style命令输出中，第一行配置为PCR和MCR指定kbps速率。PCR是允许源路由器传输的最大速率。MCR可以设置为零，或者用于保证即使在拥塞期间也能为源路由器提供最小带宽。

第二配置行定义控制ACR增加或减少速率的值。RIF和RDF的默认值都是1/16。Cisco建议您使用默认值。

收到RM信元后，源路由器首先查看CI位。如果设置了CI位，则源至少将其ACR减小ACR x RDF，但是不小于MCR值。如果未设置CI位，则源将其ACR增加不超过RIF x PCR，达到PCR值的最大值。源接下来查看NI位。如果NI等于零，则来源不会增加ACR。最后，如果源路由器使用显式速率，它将查看ER字段（在它根据CI位计算新的ACR之后），并将其速率调整为较低值（新的ACR或ER）。

abr negotiation命令指定在交换VC(SVC)的参数协商期间使用的最小速率。 路由器在Q.2931信令SETUP消息的最小可接受流量描述符信息元素(IE)中发送这些参数。如果网络无法满足该请求，则呼叫将被清除。

no abr negotiation命令指定不应在受影响的SVC上进行ABR速率协商。这意味着最小可接受流量描述符IE未包含在SETUP消息中。

ABR 接口硬件

在Cisco IOS®软件版本11.1CA和12.0(x)T中，Cisco在选定数量的ATM路由器接口上引入了对ABR VC的支持，现在包括：

• PA-A2

• PA-A3-OC3/DS3/E3（在7200系列、7500系列和FlexWAN中）和PA-A3-8T1/E1-IMA。PA-A3-OC12不支持ABR。请参阅PA-A3-OC12常见问题。

• NM-1A-OC3

• NM-1A-T3和NM-1A-E3

• NM-4T1/8T1-IMA和NM-4E1/8E1-IMA

• AIM-ATM和AIM-ATM-VOICE 30

以下各节讨论如何在每种接口类型上实施ABR。

PA-A3 上的 ABR

Cisco IOS软件版本12.0(4)T和12.0(5)S引入了对7x00系列PA-A3适配器上的ABR服务类别的支持。ABR现在可用于Cisco IOS软件版本12.1 mainline、12.1T和12.1E系列。

注：Cisco IOS软件版本12.0 mainline中不提供此功能。

如果您的路由器运行的是Cisco IOS软件版本12.0T系列，Cisco建议至少使用Cisco IOS软件版本12.0(7)T(变为12.1(x)mainline)或Cisco IOS软件版本12.0(8)S。否则，PA-A3可能接收前向的RM信元，但是通过产生后向的RM信元而未能响应这些信元。此问题记录在Cisco Bug ID CSCdp31471（仅限注册客户）中。 show atm vc {vcd} 命令的输出显示未收到任何转发RM信元。

如果您的路由器运行的是Cisco IOS软件版本12.1 mainline，Cisco建议您运行Cisco IOS软件版本12.1(5)或更高版本，以避免Cisco Bug IDs CSCds01236（仅限注册客户）和CSCds35103（仅限注册客户）中记录的问题。

PA-A3上的ABR服务实现了所有三种速率控制模式。当PA-A3适应传入RM信元中接收的格式和指示时，将自动选择此模式。

网络模块上的 ABR

2600和3600系列多业务路由器的ATM网络模块最多支持100个ABR VC。每个模块支持选择数量的PCR值，如下表所示。这些值随思科漏洞ID CSCdt57977（仅限注册客户）的解决方法而更改。 路由器会将其他配置值向下舍入为其中一个受支持的值。所有值均以位/秒为单位。

module	支持的PCR值
NM-8E1-IMA	15170700、13238948、11501092、9544357、7585350、5750546、3792675、1896337、63591
NM-4E1-IMA	7585350、5750546、3792675、1896337、63591
NM-8T1-IMA	12136561, 10736991, 9106850, 7589042, 6127890, 4553425, 3063945, 4553425, 3063945, 1531973, 63541
NM-4T1-IMA	6068280、4553425、3063945、1531973、63541
NM-1A-OC3	148772272、124871490、99962664、74971680、43978976、25595184、15975589、9991030、3993897、1919647、1535728、767864、383929、64016
AIM-ATM AIM-ATM-VOICE 30	从32000到线速的任意值，增量为1 kbps

此外，当您在VC类或VC模式下配置ABR VC时，会忽略您输入的MCR值。使用零的MCR，即使从配置中看不出来。

AIM-ATM和AIM-ATM-VOICE 30支持CBR、VBR-nrt、VBR-rt、ABR和UBR。传输数据包（或信元）的请求通过开放的“信道”发送。 使用show controller atm命令查看每个VC的通道。信道可以配置为四个优先级和三个流量类别(CBR、VBR、ABR)之一。ATM论坛类(CBR、VBR-rt、VBR-nrt、UBR、UBR+)可以通过使用信道优先级和流量类的组合进行配置。为CBR分配最高优先级。AIM不支持transmit-priority命令。

Cisco ATM 交换机路由器上的 ABR

Catalyst 8540仅支持EFCI标记。Catalyst 8510和LightStream 1010 ATM交换路由器支持ABR VC的EFCI标记和相对速率流量控制方法。atm abr-mode {efci | relative-rate | all}命令确定ATM交换机路由器对ABR连接使用哪种速率管理方法。此示例显示如何配置整个交换机，以便在信元到达拥塞ABR连接时设置EFCI位：

Switch(config)#atm abr-mode efci

使用show atm resource命令显示ABR拥塞通知模式配置。

Switch>show atm resource
Resource configuration:
Over-subscription-factor 8 Sustained-cell-rate-margin-factor 1%
 Abr-mode: efci

 Service Category to Threshold Group mapping:
   cbr 1 vbr-rt 2 vbr-nrt 3 abr 4 ubr 5

 Threshold Groups:
 Group Max    Max Q  Min Q   Q  thresholds Cell  Name
       cells  limit  limit   Mark Discard  count
       instal instal instal
 ---------------------------------------------------
 1     65535   63     63     25 %   87 %   0  cbr-default-tg
 2     65535   127    127    25 %   87 %   0  vbrrt-default-tg
 3     65535   511    31     25 %   87 %   0  vbrnrt-default-tg
 4     65535   511    31     25 %   87 %   0  abr-default-tg
 5     65535   511    31     25 %   87 %   0  ubr-default-tg
 6     65535   1023   1023   25 %   87 %   0  well-known-vc-tg

您的ATM交换机路由器必须具有功能卡每流排队(FC-PFQ)和Cisco IOS软件版本11.2(8)或更高版本，才能为ABR VC配置非零最小信元速率(MCR)。如果您的交换机在路由处理器上安装了功能卡每类队列（FC-PCQ或FC1），则不支持非零MCR。

广域网交换机上的 ABR

在Cisco Stratacom WAN交换机上，可以将ABR VCS配置为以下两种类型之一：

• ABR标准(ABRSTD)。

• 具有远见的ABR(ABRFST)。

使用cnfswfunc命令未启用ABRFST或带VS/VD的ABRSTD时，ABRSTD是默认的ABR连接类型。带VS/VD的ABRSTD在ABRSTD连接的基础上通过添加虚拟终端增强拥塞控制。ABRSTD连接参数是有限的，将在ABRSTD with VS/VD一节中讨论。只需在一个BPX上启用带有VS/VD功能的ABRFST或ABRSTD即可传播到所有节点。

有关在Stratacom交换机上配置ABR的详细信息，请参阅Stratacom配置指南。

• Cisco BPX 8600系列交换机的ATM连接配置和故障排除 — ABR连接

• 白皮书 — BPX拥塞避免

虚拟源/虚拟目的地

ABR模型用作闭环反馈机制，其中中间交换机和目的终端系统使用数据和RM信元中的位来传达网络拥塞和源传输的特定速率。在一些应用中，可能希望将ABR VC的端到端路径划分为单独控制的段，这些段在某个中间点闭合反馈环路。在此配置中，中间设备称为虚拟源或虚拟目标。

ATM论坛的流量管理规范4.0描述了虚拟源/虚拟目标(VS/VD)概念。它列出了VS/VD的两个潜在优势：

• 根据网络操作员的偏好设置管理边界。

• 缩短长度，从而缩短两端之间的往返延迟。

Catalyst 8500或LightStream 1010系列ATM交换机不支持VS/VD行为。

相关信息

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