A diffusion model of the dynamic effects of closed-loop feedback control mechanisms in ATM networks

This article proposes a model to study the performance of virtual connections in ATM networks. It is supposed that each connection has a closed-loop feedback control mechanism which allows the network to control the cell emission process at each source. When a defined congestion level is reached, ATM switches notify traffic sources contributing to the congestion. On receiving a congestion notification, the source reduces the maximal rate at which it transmits cells through the considered connection. If the source does not receive congestion messages during a certain time interval, it can start to increase its traffic rate. The model allows us to study the impact of the closed-loop control on the performance of the virtual connections through the network. The model is based on the diffusion approximation. The time-dependent queue length at each node is approximated by the value of diffusionprocess. The diffusion approximation allows to model various congestion indicators and control algorithms rather than analyse a particular protocol. Several numerical examples which relate to different types of traffic, various interconnection distances and transmission rates illustrate the use of the model.

---

Artykuł proponuje model, za pomocą którego można badać efektywność pracy wirtualnego połączenia w sieci, wyposażonego w mechanizm kontrolny pracujący w pętli sprzężenia zwrotnego, pozwalający kontrolować natężenie strumienia pakietów emitowanego przez każde źródło. Gdy zostanie osiągnięty określony poziom zatłoczenia, przełączniki sieciowe zawiadamiają o tym źródła, strumienie których są z zatłoczeniem związane. Źródła są zobowiązane ograniczyć natężenie wysyłanego rozważanym połączeniem strumienia danych. Jeżeli źródło nie otrzymuje przez pewien czas komunikatów o zatłoczeniu, to może zwiększyć natężenie wysyłanego strumienia. Przedstawiony model pozwala badać wpływ sterowania w pętli sprzężenia zwrotnego na działanie połączenia. Model wykorzystuje metodę aproksymacji dyfuzyjnej: zależna od czasu długość kolejek w każdym węźle sieci jest przybliżona wartością procesu dyfuzji. Aproksymacja dyfuzyjna pozwala analizować stany nieustalone kolejek, uwzględnic dowolne typy strumieni wejściowych. Artykuł nie analizuje jednego ściśle określonego protokołu transmisji, lecz przedstawia zasady modelowania sterowania w pętli sprzężenia zwrotnego i możliwości adaptacji tego modelu do różnych pokrewnych algorytmów. Przykłady numeryczne uwzględniają różne typy ruchu podlegającego regulacji, szybkości transmisji i odległości między węzłami.