Rozprawa dotyczy modelowania interfejsu routera w celu obliczania charakterystyk kolejki. Głównym zadaniem przedstawionej analizy jest zbadanie architektury pamięci urządzenia oraz jej implikacja w modelach analitycznych. Wiele z istniejących badań odnosi się do modelu samego ruchu.
Poprawność tych modeli wraz z modelem interfejsu rutera nie jest jednak tak często weryfikowana. Eksperymenty na rzeczywistym urządzeniu pokazują jednak, że nieprawidłowy model interfejsu może spowodować znaczne różnice między prawdopodobieństwem odrzucenia pakietu mierzonym na interfejsie fizycznym i pochodzącym z symulacji. W rozprawie zaproponowano dokładny model interfejsu routera (router na bazie Cisco IOS o nie-rozproszonej architekturze), który zweryfikowano eksperymentalnie na fizycznym urządzeniu. Interfejs jest modelowany jako bufor ograniczony określoną liczbą pakietów (niezależnie od ich długości) a nie rozmiarem pamięci.
Bufor ten jest opisany jako skończony system kolejkowy FIFO zasilany przez markowski proces zgłoszeń (MAP) z półmarkowskim (SM) czasem obsługi (MAP/SM/l/b w notacji Kendalla).
Takie założenia pozwalają uzyskać nowe wyniki analityczne dla charakterystyk kolejkowania pakietów. Wyznaczone zostały następujące charakterystyki: czas do przepełnienia bufora, lokalne natężenia strat, współczynnik strat oraz łączna liczba strat w danym przedziale czasowym.
Przewidywania proponowanego modelu mogą być nawet kilka rzędów wielkości bliżej wyników symulacji w porównaniu do wyników dla systemu MAP/G/l/b.
Router interface as a queuing system with correlated service times
This dissertation deals with router interface modeling towards queue characteristics calculation. The main focus of the presented analysis is the investigation of the memory architecture in the device and its implications on the analytical models. There is the enormous amount of research on traffic models reported, however, a model of router interface has not gained proper consideration yet. Experiments with a real device reveal that an incorrect model of the router interface can result in a significant disparity between drop probabilities measured on a physical interface and derived from a trace-driven simulation study.
In this dissertation an accurate model of the router interface (Cisco IOS-based routers with a non-distributed architecture) is proposed.
The interface is modeled as a packet buffer limited to a fixed number of packets regardless of their lengths. The buffer is described as a finite FIFO queuing system fed by the Markovian Arrival Process (MAP) with service times forming a semi-Markov (SM) process (MAP/SM/l/b in Kendall's notation). Such assumptions allow to obtain new analytical results for the queuing characteristics of the buffer. The following were considered: time to fill the buffer, local loss intensity, loss ratio, and the total number of losses in a given time interval.
Predictions provided by the proposed model can be few orders of magnitude closer to the trace-driven simulation results compared to the prediction of the MAP/G/l/b model.
