On the robustness of a nonlinear ABR flow controller for multi-source ATM networks

• Autorzy: Bartoszewicz A.

Warianty tytułu

PL

Analiza odporności nieliniowego regulatora prędkości przepływu danych w sieciach ATM o wielu źródłach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper the problem of flow control in fast, connection oriented communication networks supporting traffic generated by multiple sources is considered. The network is modelled as a dynamic system with different delay times. A nonlinear strategy governing the behaviour of the sources is proposed. The strategy combines Smith principle with the conventional relay type (i.e. continuous with respect to time and discontinuous with respect to its output signal) controller. The strategy guarantees full bottleneck link utilisation and no cell loss in the controlled network. These favourable properties are obtained even if the round trip times of the connections contributing to the bottleneck link queue are not known exactly, but can only be estimated with some degree of accuracy.

PL

W artykule zaproponowano nową strategię sterowania prędkością nadawania danych w połączeniowych sieciach teleinformatycznych, w których występuje wiele źródeł i pojedynczy węzeł wąskiego gardła. Zaproponowana strategia wykorzystuje elementy zaczerpnięte z klasycznej teorii sterowania. Opisany w artykule regulator stanowi połączenie predyktora Smitha oraz nieliniowego elementu dwupołożeniowego. Zastosowanie przedstawionego regulatora zapewnia uzyskanie niezerowej długości kolejki danych w buforze wąskiego gardła, a równocześnie gwarantuje, że długość tej kolejki nie przekroczy zadanej wartości. Dzięki temu możliwe jest pełne wykorzystanie łącza przy równoczesnym wyeliminowaniu niebezpieczeństwa gubienia przesyłanych pakietów. Pozwala to zapobiec konieczności retransmisji danych i zagwarantować stuprocentowe wykorzystanie zasobów sieci. Ponieważ układy sterowania wykorzystujące predyktor Smitha często są wrażliwe na niedokładność oszacowania czasu opóźnienia, w artykule dokładnie przeanalizowano wpływ nieprecyzyjnego określenia czasu RTT pełnego obiegu komórki RM na działanie zaproponowanego układu regulacji. Pokazano jakie warunki muszą być spełnione aby zapewnić pełne wykorzystanie dostępnej przepustowości i nie dopuścić do przepełnienia bufora wąskiego gardła nawet wtedy, gdy czasy RTT nie są znane dokładnie, a jedynie mogą być oszacowane z pewnym przybliżeniem. Sformułowane twierdzenia zostały zilustrowane przykładem symulacyjnym.

Słowa kluczowe

EN

congestion control; ATM networks; time-delay systems; Smith principle

PL

sterowanie przepływem danych; sieci ATM; układy z opóźnieniem; predyktor Smitha

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN SA
• Czasopismo: Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 51, z. 3
• Strony: 449--464
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., wykr.

Twórcy

autor

Bartoszewicz A.

• Institute of Automatic control, Technical University of Łódź, 18/22 Stefanowskiego St., 90-924 Łódź, Poland,

Bibliografia

• 1. A. Bartoszewicz, M. Karbowanczyk: Sampled Time Flow Control Algorithm For Fast Connection Oriented Communication Networks. Journal of Applied Computer Science, 2003, Vol. 11, No. 1, pp. 5-16.
• 2. A. Bartoszewicz, T. Molik: ABR traffic control over multi-source single-bottleneck ATM networks Journal of Applied Mathematics and Computer Science. 2004, Vol. 14, No. 1, pp. 43-51.
• 3. S. Chong, R. Nagarajan, Y. T. Wang: First-order rate-based flow control with dynamic queue threshold for high-speed wide-area ATM networks. Computer Networks and ISDN Systems, 1998, Vol. 29, No. 17-18, pp. 2201-2212.
• 4. F. Gómez-Stern, J. M. Fornes, F. R. Rubio: Dead-time compensation for ABR traffic control over ATM networks. Control Engineering Practice, 2002, Vol. 10, No. 5, pp. 481-491.
• 5. A. Grzech: Sterowanie ruchem w sieciach teleinformatycznych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2002.
• 6. O. C. Imer, S. Compans, T. Basar, R. Srikant: Available bit rate congestion control in ATM networks. IEEE Control Systems Magazine, 2001, pp. 38-56.
• 7. R. Izmailov: Adaptive feedback control algorithms for large data transfers in high-speed networks. IEEE Transactions on Automatic Control, 1995, Vol. 40, No. 8, pp. 1469-1471.
• 8. S. Jagannathan, J. Talluri: Predictive congestion control of ATM networks: multiple sources/single buffer scenario. Automatica, 2002, Vol. 38, No. 5, pp. 815-820.
• 9. R. Jain: Congestion control and traffic management in ATM networks: recent advances and a survey. Computer Networks and ISDN Systems, 1996, Vol. 28, No. 13, pp. 1723-1738.
• 10. L. A. Kulkarni, S. Li: Performance analysis of a rate-based feedback control scheme. IEEE/ACM Transaction on Networking, 1998, Vol. 6, No. 6, pp. 797-810.
• 11. L. K. P. Laberteaux, Ch. E. Rohrs, P. J. Antsаklis: A practical controller for explicit rate congestion control. IEEE Transactions on Automatic Control, 2002, Vol. 47, No. 6, pp. 960-978.
• 12. I. Lengliz, F. Kamoun: A rate-based flow control method for ABR service in ATM networks. Computer Networks, 2000, Vol. 34, No. 1, pp. 129-138.
• 13. S. Mascolo: Smith’s principle for congestion control in high speed ATM networks. Proceedings of the 36th IEEE Conference on Decision and Control, San Diego, 1997, pp. 4595-4600.
• 14. S. Mascolo: Congestion control in high-speed communication networks using the Smith principle. Automatica, 1999, Vol. 35, No. 12, pp. 1921-1935.
• 15. S. Mascolo: Smith’s principle for congestion control in high-speed data networks. IEEE Transactions on Automatic Control, 2000, Vol.45, No. 2, pp. 358-364.
• 16. P. F. Quet, B. Ataslar, A. Iftar, H. Özbay, S. Kalyanaraman, T. Kang: Rate-based flow controllers for communication networks in the presence of uncertain time-varying multiple time-delays. Automatica, 2002, Vol. 38, No. 6, pp. 917-928.
• 17. The ATM Forum: Beginner’s Overview, available at http://www.atmforum.com/aboutatm /guide.html.
• 18. The ATM Forum: Traffic Specification, ver. 4.1, available at ftp:/HYPERLINK "ftp://ftp.atmforum.com/pub"/ftp.atmforum.com/pub /approved-specs/af-tm-0121 .OOO.pdf.