The Broadband Integrated Services Digital Network(B-ISDN) will support a wide variety of communication services with different Quality of Service (QoS)requirements. The Asynchronous Transfer Mode(ATM) has already been selected by the ITU-T as the target solution for implementing the B-ISDN. In an ATM network, various types of traffic are statistically multiplexed to utilize the network resources efficiently. Due to the consequence of statistical multiplexing, the network has to deal with random and unpredictable overflows. The priority control is necessary to enhance the efficiency of resource satisfying greatly different QoS requirements of various types of traffic.
In this thesis, we analyze various priority queueing systems which has applications to the performance analysis of ATM networks.
In Chapter 3, we consider a $Geo^{X_1},Geo^{X_2}/D/c$ Head-of-Line(HOL) priority queueing system with random order selection within each priority class. The motivation of this study comes from the performance analysis of an ATM non-blocking packet switch with capacity c and input queues. We assume that packets arrive at input queues according to independent and identical Bernoulli processes. As the main work of this chapter, we obtain the joint queue length distribution and the waiting time of each class. This waiting time corresponds to the packet contention time at ATM packet switch.
In Chapter 4,we consider an M/G/1/K queueing system with two classes of customers, where the system is controlled by a push-out scheme. By using simple recursive equations, we obtain the Laplace-Stieltjes transform's of the waiting time and the push-out time of a low priority customer. These results are then used to derive the loss probabilities for both classes. Then, from the above results, we can also obtain the mean waiting time of a high priority customer.
In Chapter 5, we investigate an ATM buffer management strategy with multiple delay and loss priorities based on four different types of customer classes. A HOL scheme for delay control and a push-out scheme for loss control are adopted. We model this system as a discrete-time queueing system with two separate buffers for HOL scheme. Delay-sensitive and delay-insensitive cells are separately queued in two buffers and are served by HOL with high priority to delay-sensitive ones. Each buffer is controlled by push-out scheme to protect the loss-sensitive cells. We obtain performance measures such as the cell loss probability and the waiting time distribution for each type of traffic analytically.
광대역 종합정보 통신망(B-ISDN)은 서로 다른 서비스 품질을 가진 다양한 서비스 를 지원해야 하는데 이를 효율적으로 구현하기 위해 비동기 전송방식(ATM)을 채택하고 있다. ATM망의 특성은 망 자원을 효율적으로 이용하기 위해 다양한 서비스를 통계적으로 다중화하는데 있다. 그러나, 통계적 다중화와 불확실한 트래픽 특성으로 망 성능 저하 및 서비스 품질 저하가 발생할 수 있으므로 트래픽 제어가 필요하며, 트래픽 제어 중 우선순위 제어는 다양한 서비스의 서로 다른 서비스 품질을 만족시키며, 망 자원을 효율적으로 이용할 수 있게 한다.
본 논문에서는 ATM망의 트래픽 제어에 적용가능한 여러형태의 우선순위를 갖는 대기체계를 연구하였다.
제 3장에서는 다른 종류의 고객끼리는 HOL 우선순위를 적용하고 같은 종류의 고객들끼리는 임의의 순서로 서비스를 하는 $Geo^{X_1},Geo^{X_2}/D/c$ 우선순위 대기체계를 분석하였다. 입력 트래픽은 독립인 베르누이 확률과정이며 집단 도착을 가정하였다. 분석 결과로써, 버퍼에 있는 고객의 수에 대한 결합분포를 구하였고, 이것으로부터 임의의 고객이 버퍼에서 기다리는 시간에 대한 분포를 구하였다. 이 대기시간은 용량 c와 입력버퍼를 갖는 ATM nonblocking 패킷 교환기에서의 패킷의 contention 시간에 대응된다.
제 4장에서는 두 가지 종류의 고객이 있고, push-out 우선순위 제어 방식을 갖는 M/G/1/K 대기체계를 연구하였다. 본 연구에서는 입력 트래픽을 포아송 입력과정이라하고, 유한 버퍼를 가정하였다. 간단한 recursive 방정식을 통하여 먼저 낮은 우선순위를 갖는 고객의 대기시간과 push-out 시간의 분포를 구하였다. 이를 이용하여 고객의 손실 확률과 높은 우선순위를 갖는 고객의 평균 대기시간을 구하였다.
제 5장에서는 네 가지 종류의 고객이 있고, 지연 및 손실 우선순위를 모두 갖는 ATM 버퍼 관리 방식에 적용할 수 있는 이산시간 대기체계를 고려하였다. 지연 우선순위 제어 방식으로는 HOL을 채택하고, 손실 우선순위 제어 방식으로는 push-out을 채택하였다. 결과로써, 대기시간과 손실확률을 구하였다.
