A Slotted Ring Test Bed for the Study of ATM Network Congestion Management

This thesis addresses issues raised by the proposed Broadband Integrated Services Digital Network which will provide a flexible combination of integrated services traffic through its cell-based Asynchronbus Transport Mode (ATM). The introduction of a cell-based, connection-oriented, transport mode brings with it new technical challenges for network management. The routing of cells, their service at switching centres, and problems of cell congestion not encountered in the existing network, are some of the key issues. The thesis describes the development of a hardware slotted ring testbed for the investigation of congestion management in an ATM network. The testbed is designed to incorporate a modified form of the ORWELL protocol to control media access. The media access protocol is analysed to give a model for maximum throughput and reset interval under various traffic distributions. The results from the models are compared with measurements carried out on the testbed, where cell arrival statistics are also varied. It is shown that the maximum throughput of the testbed is dependent on both traffic distribution and cell arrival statistics. The testbed is used for investigations in a heterogeneous traffic environment where two classes of traffic with different cell arrival statistics and quality of service requirements are defined. The effect of prioritisation, media access protocol, traffic intensity, and traffic source statistics were investigated by determining an Admissible Load Region (ALR) for a network station. Conclusions drawn from this work suggest that there are many problems associated with the reliable definition of an ALR because of the number of variable parameters which could shift the ALR boundary. A suggested direction for further work is to explore bandwidth reservation and the concept of equivalent capacity of a connection, and how this can be linked to source control parameters

Analysis of generic discrete-time buffer models with irregular packet arrival patterns

De kwaliteit van de multimediadiensten die worden aangeboden over de huidige breedband-communicatienetwerken, wordt in hoge mate bepaald door de performantie van de buffers die zich in de diverse netwerkele-menten (zoals schakelknooppunten, routers, modems, toegangsmultiplexers, netwerkinter- faces, ...) bevinden. In dit proefschrift bestuderen we de performantie van een dergelijke buffer met behulp van een geschikt stochastisch discrete-tijd wachtlijnmodel, waarbij we het geval van meerdere uitgangskanalen en (niet noodzakelijk identieke) pakketbronnen beschouwen, en de pakkettransmissietijden in eerste instantie één slot bedragen. De grillige, of gecorreleerde, aard van een pakketstroom die door een bron wordt gegenereerd, wordt gekarakteriseerd aan de hand van een algemeen D-BMAP (discrete-batch Markovian arrival process), wat een generiek kader creëert voor het beschrijven van een superpositie van dergelijke informatiestromen. In een later stadium breiden we onze studie uit tot het geval van transmissietijden met een algemene verdeling, waarbij we ons beperken tot een buffer met één enkel uitgangskanaal. De analyse van deze wachtlijnmodellen gebeurt hoofdzakelijk aan de hand van een particuliere wiskundig-analytische aanpak waarbij uitvoerig gebruik gemaakt wordt van probabiliteitsgenererende functies, die er toe leidt dat de diverse performantiematen (min of meer expliciet) kunnen worden uitgedrukt als functie van de systeemparameters. Dit resul-teert op zijn beurt in efficiënte en accurate berekeningsalgoritmen voor deze grootheden, die op relatief eenvoudige wijze geïmplementeerd kunnen worden