Αυτή η εργασία ΜΔΕ επικεντρώνεται στην ανάπτυξη και την τελειοποίηση υψηλού επιπέδου εργαλείων, βασισμένων σε μοντέλα εφαρμοσμένων πιθανοτήτων, με σκοπό την χρησιμοποίησή τους για αξιολόγηση επιδόσεων δικτύων ΑΤΜ, για χρέωση και κοστολόγηση υπηρεσιών, και για αποδοτική υποκατάσταση κίνησης. Η στατιστική πολυπλεξία και η κοινή χρήση πόρων θα είναι ουσιώδη ζητήματα στα δίκτυα ΑΤΜ του μέλλοντος, και μπορούν να επιτευχθούν με ανάλυση επίδοσης των δικτύων βάσει της έννοιας του ισοδυνάμου εύρους ζώνης. Η σημαντική αυτή έννοια έχει σημαντικό ρόλο, όντας παράμετρος που συνοψίζει τα στατιστικά χαρακτηριστικά της πηγής στις διάφορες χρονικές κλίμακες. Όταν το ισοδύναμο εύρος ζώνης μπορεί να ορισθεί και υπολογισθεί κατάλληλα, τότε προβλήματα όπως ο Έλεγχος Αποδοχής Κλήσης (ΕΑΚ) και η κοστολόγηση, απλοποιούνται πάρα πολύ. Ωστόσο, αναλυτικές μέθοδοι είναι συχνά δύσκολο να εφαρμοσθούν (αν όχι αδύνατο), ειδικά όταν εμπλέκονται πηγές πραγματικής κίνησης. Κατά συνέπεια, η προσομοίωση και οι on-line μέθοδοι είναι εξαιρετικά πολύτιμα εργαλεία για την σχετική διερεύνηση των ζητημάτων αυτών. Χρησιμοποιούμε εκτεταμένα το "ασυμπτωτικό μεγάλου πλήθους πηγών", που προκύπτει από την Θεωρία των Μεγάλων Αποκλίσεων. Βασίζεται σε ένα μοντέλο πολυπλεξίας, όπου η επαλληλία τύπων από πηγές κίνησης τροφοδοτούν σύνδεσμο εξόδου μεταγωγέα ΑΤΜ στον οποίο η χωρητικότητα και ο χώρος ενταμίευσης αυξάνουν αναλογικά με το . Για τον υπολογισμό της Ποιότητας Εξυπηρέτησης, χρησιμοποιούμε την Πιθανότητα Απώλειας Κελιού (ΠΑΚ), σαν το πρωταρχικό κριτήριο. Η εργασία εστιάζει σε δύο προβλήματα τα οποία σχετίζονται με τις παραπάνω έννοιες: στην χρέωση και κοστολόγηση υπηρεσιών και στην υποκατάσταση ροής πραγματικής κίνησης με ισοδύναμη ροή μοντέλου κίνησης. Το πρώτο μέρος, ασχολείται με την αποτίμηση σχημάτων χρέωσης για υπηρεσίες ευρυζώνιων δικτύων. Αυτό είναι ζωτικής σημασίας ζήτημα για τις μοντέρνες τηλεπικοινωνίες, και τελευταία έχει τύχει αξιοσημείωτης προσοχής. Συγκεκριμένα, μελετούμε, υλοποιούμε και επαληθεύουμε δύο συναρτήσεις χρέωσης βασιζόμενες σε μοντέλα τα οποία εκφράζουν απαιτήσεις για δίκαιη χρέωση, σύμφωνη με την αποδοτική χρήση των δικτυακών πόρων. Αυτές οι συναρτήσεις χρέωσης βασίζονται σε άνω φράγματα του ισοδυνάμου εύρους ζώνης. Υπολογίζουμε αριθμητικά αυτές τις τελικές χρεώσεις, και τις συγκρίνουμε με αυτή που βασίζεται στον ακριβή υπολογισμό του ισοδυνάμου εύρους ζώνης στο τέλος της κλήσης. Μέσω αυτής της συγκριτικής μελέτης, προσεγγίζουμε την καταλληλότητα αυτών των σχημάτων για χρέωση διαφορετικών πηγών κίνησης. Πειράματα προσομοίωσης για τυπικές κλήσεις πραγματικών (MPEG video) και μοντελοποιημένων Markov-Modulated Fluid (MMF) πηγών, παρουσιάζονται. Τα σχήματα που εξετάζονται, έχουν χαμηλό κόστος υλοποίησης και μπορεί να οδηγήσουν στην αποδοτική χρήση των δικτυακών πόρων, όταν η χρέωση συνδυαστεί με τον ΕΑΚ. Το δεύτερο μέρος αυτής της εργασίας, θίγει ζητήματα υποκατάστασης κίνησης, παραγωγής ισοδύναμης κίνησης, και αξιολόγησης μοντέλων για πραγματικές MPEG πηγές video. Συγκεκριμένα, για την παραγωγή ισοδύναμης κίνησης, αναζητούμε μοντελοποιημένη πηγή (γνωστών στατιστικών), ικανή να αντικαταστήσει σε ένα πολυπλέκτη, ένα υποσύνολο πραγματικών πηγών, χωρίς να μεταβληθεί η Ποιότητα Εξυπηρέτησης. Θεωρούμε δύο διαφορετικά μοντέλα, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως για να χαρακτηρίσουν υπηρεσίες πραγματικού χρόνου. Δημιουργήθηκε κίνηση από ΑυτοΠαλινδρομούμενες(1) και ON/OFF Markov-Modulated Fluid πηγές, για να καταφέρουμε την ισοδύναμη κίνηση. Για την εύρεση κατάλληλων τιμών για τις παραμέτρους των μοντέλων, εφαρμόστηκαν δύο μέθοδοι, μια παραδοσιακή και μια νέα πιο προχωρημένη. Η εκτίμηση των δύο αυτών μεθόδων, βασίζεται σε πειράματα προσομοίωσης για πραγματική και μοντελοποιημένη κίνηση εισόδου σε ένα σύνδεσμο ΑΤΜ, πολιτικής εξυπηρέτησης FCFS. Μέσω μελέτης προσομοίωσης διερευνήθηκαν τόσο η προτεινόμενη νέα μέθοδος όσο και η παραδοσιακή, και συγκρίθηκαν οι αντίστοιχες αποδόσεις τους.
(EL)
This Master's thesis concentrates on the development and refinement of sophisticated tools, based on applied probability models, to be used for the evaluation of the performance of ATM networks, for charging and pricing services, and for the effective traffic substitution. Statistical multiplexing and resource sharing, will be essential aspects in future ATM networks. These can be attained by analysing the performance of such networks on the basis of the concept of effective bandwidth. In fact, this concept has a unifying role as a parameter summarising the statistical characteristics of sources over different time scales. When an effective bandwidth can be appropriately defined and measured, then problems such as Call Admission Control (CAC) and pricing greatly simplify. However, analytical methods are usually hard to apply (if at all possible), particularly when real traffic sources are involved. Thus, simulation and on-line methods are invaluable tools for related investigations. An existing asymptotic result, justified by the theory of large deviations, is employed in our work. This is based on a multiplexing model, where the superposition of groups of traffic sources feeds an ATM link in which the capacity and buffer size also increase proportionally to ; this result is known as the "large asymptotic". A measure of the Quality-of-Service (QoS) offered, is the cell loss probability (CLP), which is used as the primary QoS criterion. This thesis focuses on two main problems related to the concepts mentioned above: charging and pricing network services, and substitution of real traffic streams with an equivalent stream of modelled traffic. The first part, deals with evaluating charging schemes for broadband network services. This is an extremely vital subject in modern telecommunications an has recently attracted considerable attention. More specifically, we study, implement and validate two charging formulae based on models that address needs such as fair charging according to effective usage of network resources. The charging formulae are based on bounds for the effective bandwidth. We compute these charges, and compare them to those based on the accurate calculation of the effective bandwidth of the source at the end of the call. Through this comparative study, we assess appropriateness of these schemes for charging different traffic sources. Simulation experiments for typical calls from real (MPEG video) and Markov-Modulated Fluid (MMF) sources, are performed. The schemes investigated have low implementation cost, and can lead to efficient usage of network resources when pricing is combined with CAC. The second part of this thesis concerns aspects on traffic substitution, derivation of equivalent traffic, and assessment of models for real MPEG video sources. In particular, in deriving the equivalent traffic, we are seeking for a modelled source (with known statistics) that may replace a given subset of real sources feeding a multiplexer, without affecting the QoS. Two different models, which are widely used to characterize real-time services are considered. We generate traffic from AutoRegressive(1) and 'ON/OFF MMF' sources, in order to achieve equivalent traffic. Two methods, a traditional one and a more elaborate new method, are employed to derive values of the appropriate model parameters. Evaluation of these methods is based on simulation experiments for real and modelled input traffic in an ATM link which serves a single buffer in a FCFS manner. A simulation study was conducted which investigated both the proposed new methodology and the traditional, and compared their respective performance.
(EN)
