Προσεγγιστικά αναλυτικά μοντέλα για τη μελέτη της απόδοσης πολυβάθμιων διασυνδεμένων δικτύων μεταγωγής

Thumbnail Image
Date
2011-01-05T09:57:11Z
Authors
Στεργίου, Ελευθέριος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
H παρούσα ερευνητική εργασία αφορά την εκτίμηση της απόδοσης πολυβάθμιων διασυνδεδεμένων δικτύων μεταγωγής. Για την εκτίμηση της απόδοσης αναπτύχθηκαν προσεγγιστικά αναλυτικά μοντέλα τα οποία και παρουσιάζονται στην εργασία αυτή. Πιο συγκεκριμένα: 1. Παρουσιάζεται μια πρωτότυπη ολοκληρωμένη μεθοδολογία εύρεσης της απόδοσης αυτό-δρομολογούμενων απλών πολυβάθμιων διασυνδεδεμένων δικτύων (πχ κλασσικά δίκτυα banyan) τα οποία συγκροτούνται από συμμετρικά στοιχειώδη συστήματα μεταγωγής (πχ 2x2 Switch Element). Το μοντέλο που δημιουργήθηκε βασίστηκε στην λειτουργία και την συμπεριφορά μιας τυχαίας μνήμης (ουράς) ενός στοιχειώδους συστήματος μεταγωγής. Βασιζόμενοι στην ανάλυση, η οποία συμπεριλαμβάνει έναν επαναληπτικό αλγόριθμο ο οποίος συγκλίνει σε πολύ λίγες επαναλήψεις, υπολογίζουμε την Χρησιμοποίηση των ουρών του συστήματος. Στην συνεχεία προσδιορίζουμε τους λοιπούς δείκτες απόδοσης. 2. Παρουσιάζεται διαδικασία εκτίμησης της απόδοσης πολυβάθμιων διασυνδεδεμένων δικτύων μεταγωγής, τα οποία έχουν την ικανότητα να εξυπηρετούν φορτίο με δύο οι περισσότερες προτεραιότητες. Προτάθηκε ένα στοιχειώδες σύστημα μεταγωγής (SE- Switch Element) το οποίο διαθέτει παράλληλες μνήμες σε κάθε είσοδο, μία για κάθε υποστηριζόμενη προτεραιότητα φορτίου, και το οποίο μοντελοποιήθηκε με την βοήθεια ουρών. Βασιζόμενοι στην ανάλυση του μοντέλου αυτού και με την βοήθεια σχετικού επαναληπτικού αλγορίθμου ο οποίος συγκλίνει με λίγες επαναλήψεις, υπολογίστηκαν με ακρίβεια όλοι οι δείκτες απόδοσης. 3. Επιπρόσθετα, αναπτύσσεται μια ακόμη πρωτότυπη αναλυτική προσέγγιση η οποία παρέχει την εκτίμηση της απόδοσης πολυβάθμιων διασυνδεδεμένων δικτύων μεταγωγής με ένα ή περισσότερα επίπεδα τα οποία εφαρμόζουν ως τεχνική εκπομπής πακέτων την τεχνική ‘full multicast’, όταν τα δίκτυα αυτά εξυπηρετούν φορτίο απλής και πολλαπλής εκπομπής (multicast). Δημιουργήθηκε σχετικό μοντέλο για την μελέτη των δικτύων αυτών. Απεδείχθη ότι τα διασυνδεδεμένα δίκτυα τα οποία διαθέτουν περιορισμένο αριθμό επιπέδων, υποστηρίζουν με εξαιρετική αποτελεσματικότητα φορτίο απλής και πολλαπλής εκπομπής (multicast). 4. Αναπτύσσεται και άλλη αναλυτική μελέτη η οποία παρέχει την εκτίμηση της απόδοσης πολυβάθμιων διασυνδεδεμένων δικτύων μεταγωγής με ένα ή περισσότερα επίπεδα τα οποία όμως εφαρμόζουν ως τεχνική εκπομπής πακέτων την τεχνική ‘partial multicast’. 5. Παρουσιάζεται αναλυτική προσέγγιση απόδοσης η οποία αφορά αυτο-δρομολoγούμενα πολυβάθμια συστήματα με περιορισμένα επίπεδα τα οποία όμως εφαρμόζουν ταυτόχρονα δύο διαφορετικές πολιτικές εκπομπής πακέτων, μία σε κάθε τμήμα τους. Και πάλι ακολουθώντας παρόμοια διαδικασία προσδιορίστηκαν όλοι οι δείκτες απόδοσης των πολυβάθμιων δικτύων αυτών 6. Για διευκόλυνση των μελετητών, ορίστηκε ένας γενικός συντελεστής απόδοσης (CPF) του συστήματος ο οποίος εκφράζει την γενική απόδοση μιας πολυβάθμιας συσκευής μεταγωγής πακέτων, λαμβάνοντας υπ όψιν όλους τους ανεξάρτητους δείκτες, με βάση συγκεκριμένα κριτήρια. Αξιοσημείωτο είναι ότι όλες οι αναλυτικές μέθοδοι παρέχουν αναλυτικά αποτελέσματα για όλα τα ενδιάμεσα στάδια. Όλα τα αποτελέσματα τα οποία προέκυψαν από εφαρμογή των αναλυτικών μεθόδων επιβεβαιώθηκαν με προσομοιώσεις που δημιουργήθηκαν γι αυτό τον σκοπό. Επίσης τα αποτελέσματα τα οποία ελήφθησαν από τις αναλυτικές μεθόδους, συγκρίθηκαν με αποτελέσματα από παλαιότερες εργασίες. Η σύγκριση αναδεικνύει την μεγαλύτερη ακρίβεια και ταχύτητα των αναλυτικών μεθόδων που παρουσιάζονται στην παρούσα εργασία έναντι όλων των παλαιοτέρων ερευνητικών τεχνικών. Εξετάζοντας τις σχετική ερευνητική βιβλιογραφία καθίσταται πρόδηλο ότι υπάρχει ανεπάρκεια αναλυτικών μελετών οι οποίες να καλύπτουν θέματα εκτίμησης απόδοσης συγχρόνων δικτύων μεταγωγής, όπως πχ είναι τα πολυεπίπεδα δίκτυα. Οι παραπάνω αναλυτικές προσεγγίσεις αναμένεται να είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για τους σχεδιαστές και κατασκευαστές δικτυακών συστημάτων στην προσπάθειά τους να πετύχουν κατασκευή δικτύων με καλύτερη ποιότητα εξυπηρέτησης (QoS).
Description
Keywords
Αναλυτική μελέτη, Απόδοση πολυβάθμιων συστημάτων μεταγωγής, Προσεγγιστικό μοντέλο απόδοσης
Citation