Naslov
Optimizacija nadzora gomilanja u mreži ATM
(Congestion control optimisation in ATM network)

Autori
Kapov, Milutin

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje

Mjesto
Split

Datum
18.11

Godina
1999

Stranica
219

Mentor
Vrdoljak, Marija

Neposredni voditelj
Vrdoljak, Marija

Ključne riječi
ATM; nadzor gomilanja; shema djelomična uporaba međuspremnika; vjerojatnost gubitaka ATM ćelija; sustavi posluživanja; optimizacijski postupci; analitičke simulacije
(ATM; Congestion Control; Partial Buffer Sharing Scheme; Cell Loss Probability; Queuing Model; Optimization Procedure; Analytical Simulation)

Sažetak
ATM predstavlja novu generaciju mrežne tehnologije, a karakterizira je jedinstvena i veoma brza infrastruktura, koja može podržati sve vrste komunikacijskih usluga. Za efikasno uvođenje pa i korištenje ATM tehnologije u B-ISDN okruženju neophodno je kreirati takova komutacijska čvorišta, koja će osim osnovne zadaće komutiranja malih paketa (stanica) ekstremnih brzina, biti podržana i s funkcijama upravljanja prometom koje moraju osigurati adekvatnu kvalitetu (QoS) za široki spektar usluga. Uslijed velike brzine kojom stanica ulaze u komutacijsko čvorište, sustav nije u mogućnosti izvršiti njihovu trenutnu obradu. Da ne bi došlo do gubitka stanica, svako komutacijsko čvorište nužno posjeduje međuspremnike, koji zapravo predstavljaju njihovu privremenu memoriju. Slučajevi preteka međuspremnika (overflow) neizbježno se događaju, i to zbog praskovitosti i nepredvidive prirode ponašanja izvora prometa, a izravna posljedica toga je gubitak stanica. Najjednostavniji način rješenja ovog problema je dimenzioniranje međuspremnika za vršna opterećenja, odnosno uporaba tzv.”beskonačnih” međuspremnika. Ovakav pristup vodi k vrlo maloj iskoristivosti, a osim toga, sustavi s predimenzioniranim kapacitetom međuspremnika nužno dovode do značajnog kašnjenja stanica, što za neke usluge može biti vrlo kritično i neprihvatljivo. Ovi nedostaci predstavljaju čvrst argument za uporabu ATM komutacijskih sustava s “konačnim” međuspremnicima. Kako mreža ATM treba podržati usluge koje imaju široki spektar zahtjeva glede kvalitete prijenosa, posebno gubitaka stanica, poželjno je razviti takav model posluživanja koji će efikasno podržati promet s više razina prioriteta - s obzirom na gubitak stanica. Sheme koje prepoznaju promet s više razina prioriteta, u stanju su “pomiriti” dva suprotna zahtjeva: osigurati ugovorene vrijednosti parametara kvalitete prijenosa i postići visoki stupanj iskoristivosti mrežnih resursa. Ove sheme temelje svoj rad na dva osnovna pristupa: pristup s vremenskim prioritetom i pristup s prostornim prioritetom. Prezentiran je kratki pregled shema čiji se rad temelji na prostornom prioritetu, jer je ovaj pristup bio u žarištu istraživanja. Od svih shema koje temelje svoj rad na principu prostornog prioriteta, shema s djelomičnom uporabom međuspremnika pokazala se kao najpovoljnija. U okviru ove doktorske disertacije prezentirani su rezultati istraživanja problematike nadzora gomilanja u mrežama ATM na razini stanica, pri čemu je žarište posebnog zanimanja bila optimizacija nadzora gomilanja primjenom vlastite sheme djelomične uporabe višekanalnog izlaznog međuspremnika u čvoru ATM. U svrhu provedbe tražene optimizacije, razvijen je originalni matematički model za izračun vjerojatnosti gubitaka stanica s više razina prioriteta glede gubitaka stanica za višekanalni izlazni međuspremnik. Uzimajući u obzir da je procesiranje fiksnih stanica diskretni postupak, višekanalni izlazni međuspremnik modeliran je kao sustav za posluživanje tipa MMPP(1)/D/c/B. Dolazni skupni promet u višekanalni izlazni međuspremnik prikazan je kao Markovljev modulirani proces s jednim stanjem (MMPP(1)), unutar kojeg je promet modeliran Poisson-ovom raspodjelom. U radu je prezentiran detaljan postupak razvitka matematičkog modela za izračun vjerojatnosti gubitaka stanica za sustav posluživanja s više izlaza koji prepoznaje promet rangiran u četiri klase prioriteta glede dozvoljenih gubitaka. Na temelju razvijenog matematičkog modela za izračun vjerojatnosti gubitaka, a uzimajući pri tom u obzir ponašanje sustava za posluživanje koji svoj rad temelji na shemi djelomične uporabe međuspremnika, predložena su i dva algoritma za određivanje najpovoljnijih položaja pragova odbacivanja ATM stanica, i to, za slučaj fiksnog i za slučaj maksimalnog prometa tako da budu zadovoljeni zahtjevi glede dopuštenih gubitaka za stanice svih klasa. U svrhu provedbe potrebnih simulacijskih mjerenja a temeljem razvijenog matematičkog modela napisan je program u programskom jeziku MATLABŽ for Windows, Version 4.2c.1. U radu su prezentirani rezultati ovih simulacijskih mjerenja koja su provedena u svrhu provjere valjanosti razvijenog matematičkog modela i predloženih algoritama optimizacije. Obavljena je analiza utjecaja relevantnih parametara na rad sheme djelomične uporabe višekanalnog izlaznog međuspremnika. Na osnovi detaljne analize rezultata simulacijskih mjerenja i to za sve razmatrane zavisnosti može se sa sigurnošću reći da su dobiveni rezultati potpuno očekivani i fizikalno potpuno opravdani, što vodi na zaključak da je razvijeni originalni matematički model valjan. Isti zaključak se može izvesti i za predložene algoritme optimizacije. Analiza rezultata simulacijskih mjerenja pokazala je kako najveći utjecaj na vjerojatnosti gubitaka stanica ima broj izlaza iz međuspremnika, odnosno samo minimalnim povećanjem broja izlaza, omogućava sustavu prihvat puno većeg intenziteta prometa a da pri tome ne dođe do narušavanja dopuštenih gubitaka. Povećanje broja izlaza smanjuje i vrijeme kašnjenja koje se javlja kao posljedica čekanja u međuspremniku. Znanstveni doprinos u ovoj disertaciji očituje se u razvitku originalnog matematičkog modela za izračun vjerojatnosti gubitaka stanica s nekoliko razina prioriteta glede dozvoljenih gubitaka u višekanalnom izlaznom međuspremniku. Na temelju razvijenog matematičkog modela predloženi su i originalni algoritmi za iznalaženje najpovoljnijeg položaja pragova odbacivanja za slučaj fiksnog prometa kao i za slučaj maksimalnog dozvoljenog prometa, a da pri tome ne dođe do narušavanja dopuštenih gubitaka. Obavljena su simulacijska mjerenja i analiza dobivenih rezultata.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Elektrotehnika

POVEZANOST RADA