Gerhard Haßlinger

Polynomial Factorization for Servers with Semi-Markovian Workload: Performance and Numerical Aspects of a Verified Solution Technique

Abstract We investigate polynomial factorization as a classical analysis method for servers with semi-Markov arrival and service processes. The modeling approach is directly applicable to queueing systems and servers in production lines and telecommunication networks, where the flexibility in adaptation to autocorrelated processes is essential. Although the method offers a compact form of the solution with favourable computation time complexity enabling to consider large state spaces and system equations of high degree, numerical stability is not guaranteed for this approach. Therefore we apply interval arithmetic in order to get verified results for the workload distributions, or otherwise to indicate that the precision of the computation has to be improved. The paper gives an overview of numerical and performance aspects of factorization in comparison to alternative methods.

Real time video traffic characteristics and dimensioning regarding QOS demands

Abstract Video transmissions represent broadband applications which are often combined with strict real time constraints e.g. for conferencing. MPEG coding is used for data compression thus reducing the bandwidth requirement on account of a higher traffic variability and a higher impact of packet loss and error events after decoding. Starting from traffic pattern of video traces available on the Internet characterized by their marginal distribution and autocorrelation function we investigate the resource requirements for bandwidth and buffer space of single and multiplexed video streams.

Verified Numerical Analysis of the Performance of Switching Systems in Telecommunication

The computation of workload distributions of service systems in telecommunication networks is essential for determining quality of service (QoS) parameters for various types of data transfer traffic. We discuss the relation of QoS demands from the end-to-end perspective of users to possible QoS degradation by network elements e.g. when overload situations are encountered. Modeling and analysis approaches of performance measures in multi service networks are also summarized with regard to the representation of usual traffic pattern being observed in the Internet. Depending on the model, there are different ways to determine workload distributions. We investigate Wiener-Hopf factorization as an efficient approach for discrete time semi-Markovian server systems. A numerical solution of the steady state workload distribution is computed in extension of an algorithm by Grassmann and Jain. After a verification step the guaranteed workload distribution can be computed using interval arithmetic. A C++ tool for this modeling approach using C-XSC is presented as well as examples of the evaluation.

Analysis of random and burst error codes in 2-state Markov channels

Markov chains are a popular means to capture correlated random processes for characterization and analysis of error pattern or bursty traffic in data transmission. The performance evaluation of communication protocols based on Markov models is tractable with limited state space and often depends on efficient implementation. Simulation or other methods have to be adopted for system of higher complexity. We study the effect of bit errors on transmitted packets for Markov error processes in the presence of error detecting or error correcting codes. We show that the evaluation for 2-state Markov channels leads the same 2-state channel characteristics also for packet errors, where parameters are determined by a recursive and closed form solution depending on the parameters of the bit error channel. Computation schemes are derived for random and burst error detecting and correcting codes whose computation effort is shown to be moderate and generally tractable for usual packet sizes in telecommunication.

Vermittlungsknoten in Telekommunikationsnetzen

Vermittlungsknoten bilden neben den Ubertragungsmedien den Kern von Kommunikationsnetzen mit Hard- und Softwarekomponenten. Fur die Leitungsvermittlung in ISDN-Netzen werden dieselben Funktionseinheiten benotigt wie fur die ATM-Zellen-Vermittlung, wenn auch nut verschiedener Auspragung: ein Eingangs- und ein Ausgangsmodul, ein Vermittlungsnetz zwischen Ein- und Ausgangen, eine Kontrolleinheit fur Verbindimgen und ihre Signahsierung, ein Modul fur das Management des Knotens, inklusive der Uberwachung von Fehlerzustanden, Leistungskenngrosen, Konfigurationsanderungen, Abrechnungsdaten bis hin zu Sicherheitsindikatoren.

Funktionale Architektur des B-ISDN

Unter der funktionalen Architektur des B-ISDN wird die Beschreibung der Funktionen des B-ISDN, die Zuweisung der Funktionen zu den Elementen im Netz und die Anordnung der Elemente im Netz verstanden.

Trends in Übertragungstechnik, Protokollen und Diensten

Im folgenden gehen wir auf derzeitige Entwicklungen und Standards fur Kommunikationsnetze ein. Ausfuhrlichere Informationen dazu findet man bei den Standardisierimgsforen und -gremien, siehe WWW-Adressen im Abschnitt 1.3.

ATM-Netze und Breitband-ISDN

Im Zuge der technologischen Entwicklung werden stetig wachsende Ubertragimgskapazitaten verfugbar. Infolgedessen erschliesen sich neue Anwendungen, und es andert sich damit auch das Anforderungspro lii an Kommunikationsnetze. Mit Glasfaser- und SatelUten-Ubertragungsstrecken konnen Video- und Bildtelefon- Ubertragungen als Standarddienste eingefuhrt werden. In verteilten Systemen sind neue Dienste mit massenhaftem Datenaustausch mogUch, wovon insbesondere die graphische Datenverarbeitung profitiert.

Dienste im B-ISDN

Im ISDN werden Dienste je nach Umfang der Festlegungen der Kommunikationsfunktionen und -Protokolle in Ubermittlungsdienste (Bearer Services) und Teledienste (Teleservices) unterteilt, siehe [X.230] und [X.240].

Verbindungslose Datenübermittlungsdienste im B-ISDN

Im Abschnitt 5.2.2 sind die Aspekte zur Bereitstellung eines verbindimgslosen Datendienstes im B-ISDN beschrieben. Die Bereitstellimg erfolgt durch CLS-Funktionsgruppen, zwischen denen ATM-Verbindungen bestehen, auserhalb (indirekt) oder innerhalb (direkt) des B-ISDN. Die prinzipielle Architektur fur beide Bereitstellungsarten konnen den Bildern 5.6 und 5.7 entnonunen werden. Im folgenden wird darauf eingegangen, wie der breitbandige, verbindungslose Datenubermittlungsdienst im B-ISDN unterstiltzt wird, siehe [I.364].