This dissertation work is devoted to the study of handling heterogeneous traffic mix efficiently in an integrated services packet network. First, for an efficient scheduling strategy we propose and analyze a combined preemptive/nonpreemptive priority discipline. As the discretion rule for preemption, we suggest three schemes based on the parameters of the low-priority job;elapsed service time, elapsed to original service time ratio, and remaining service time. In this work, by using the busy-period analysis technique we analyze an M/G/1 queueing system with multiple priority classes of jobs. Considered preemptive rules are the preemptive-resume, preemptive-repeat-identical, and preemptive-repeat-different policies. These three preemptive rules will be analyzed in parallel. The key idea of analysis is based on the consideration of a busy period as a composite of delay cycles. As results, we present the exact Laplace transforms associated with waiting time, response time, and the number of jobs in the system in addition to their expectations as well. We also show some numerical examples to investigate the system performances with different discretion schemes. In addition, practical applications of the proposed model are presented.
Second, for improving the performance deterioration due to the retransmissions of preempted packets, we newly propose and analyze a packet-segmentation technique in an integrated services packet network. In the proposed system, it is assumed that messages arrive according to a Poisson process with an arbitrary length. After entering the switch, the messages are divided into packets with a constant size, and then the header is added. As the scheduling strategy the combined preemptive/nonpreemptive priority discipline with the third discretion scheme is considered. The proposed system is advantageous in that if a low-priority packet with a long size is transmitted through a network under a light traffic load due to higher-priority classes, ti encounters few preemptions, and therefore the overhead efficiency can be improved further. Under a heavy traffic load due to higher-priority classes, after some preemptions the low-priority packet is decomposed into several sub-packets with a moderate packet length which is dependent on the discretion time. To investigate numerically the performance of the proposed system, we compare it with those of the conventional packet-switching technique without packet segmentation. In addition, we discuss the implementation problems of the packet-segmentation technique in an integrated services packet network.
본 논문에서는 종합 정보 패킷 통신망에서 다양한 트래픽을 효율적으로 처리하는 문제점들에 관하여 연구하였다.
첫째로, 효율적인 배분 방식을 위해 preemptive와 nonpreemptive 방식이 조합된 우선 배분 알고리즘에 관하여 제안하고 이를 분석하였다. Preemption을 위한 discretion 방법으로 낮은 우선권을 갖는 job에 대한 변수들에 근거한 세가지 방안을 제안하였는데, 이들 변수는 경과된 서비스 시간, 경과된 서비스 시간과 원래의 서비스 시간의 비율, 그리고 남은 서비스 시간 등이다. 여기서는, busyperiod 분석 기법을 사용하여 여러개의 메시지 클래스를 가진 M/G/1 큐잉 시스템에 관하여 분석하였다. 이때 고려된 preemptive 방식들은 preemptiveresume, preemptive-repeat-identical, 그리고 preemptive-repeat-different 등 이다. 이들 세가지 preemptive 방식들에 대하여 동시에 분석되었다. 분석에 있어서 요점은 하나의 busy-period를 복합적인 delay cycle 형태로 간주하는 점이다. 이들 결과로서, 기다리는 시간, 응답 시간, 시스템에 있는 job의 수에 관한 Laplace transform과 이들에 대한 평균을 구하였다. 또한, 서로 다른 discretion 방식을 갖는 시스템의 성능을 비교 분석하기 위해 몇 개의 예를 보였고, 아울러서 제안한 모델의 실제적 응용에 관하여 제시하였다.
둘째로, preemption을 당한 패킷들의 재전송에 의한 성능 저하를 개선하기 위해 통합 정보 패킷 통신망에서의 패킷 분할 방식에 관하여 새로이 제안하고 이를 분석하였다. 제안된 시스템에서는, 각 메시지는 임의의 길이를 가지며, Poisson 프로세스로 도착한다고 가정하였다. 도착된 메시지는 교환기에서 일정한 크기의 패킷으로 나누어지며, 각 패킷마다 해더가 첨가 되어 진다. 이 모델에서 배분 방식으로 preemptive와 nonpreemptive 방식이 조합된 우선 배분 알고리즘을 사용하였는데, 앞에서 제안된 세번째 discretion 방식을 고려하였다. 제안된 시스템은 큰 길이를 갖는 낮은 우선권의 패킷이 통신망을 통하여 보내질 때 높은 우선권을 갖는 트패픽에 의한 부하가 낮으면, 거의 preemption을 당하지 않으므로 오버헤드에 의한 효율을 더욱 개선 시킬 수 있다. 반면에, 높은 우선권을 갖는 트래픽에 의한 부하가 높을 때는 낮은 우선권의 패킷은 몇 번의 preemtion을 당한 뒤, 적당한 크기의 여러개의 부 패킷으로 분할되어 진다. 이때 나누어지는 패킷의 크기는 정해 주는 discretion 시간에 따라 다르게 된다. 제안된 시스템의 성능을 수치적으로 분석하기 위해 패킷 분할 방식을 사용하지 않는 기존의 패킷 교환 방식과 비교하였다. 그리고, 종합 정보 패킷 통신망에서 패킷 분할 방식의 구현상에 있어서의 문제점에 대해서도 논의 하였다.
