Analyse van discrete-tijd-wachtlijnsystemen met meerdimensionale toestandsruimte



Vergelijkbare documenten
Mobiele communicatie: reken maar!

Model: Er is één bediende en de capaciteit van de wachtrij is onbegrensd. 1/19. 1 ) = σ 2 + τ 2 = s 2.

Stochastische Modellen in Operations Management (153088)

LAN, MAN, WAN. Telematica. Schakeltechnieken. Circuitschakeling. 4Wordt vooral gebruikt in het telefoonnetwerk 4Communicatie bestaat uit 3 fasen:

Vakgroep Telecommunicatie en Informatieverwerking Voorzitter : Prof. Dr. Ir. I. Bruyland

Hoofdstuk 20 Wachtrijentheorie

Voorrang aan de hand van reservatieplaatsen Simulatie van een systeem met treinaankomsten

Stochastische Modellen in Operations Management (153088)

Stochastische Modellen in Operations Management (153088)

We zullen de volgende modellen bekijken: Het M/M/ model 1/14

STUDIE VAN WACHTLIJNMODELLEN VOOR KLANTEN MET DEADLINES

MBUS-64 TCP. VF64 over MODBUS / TCP

Modem en Codec. Telematica. Amplitude-modulatie. Frequentie-modulatie. Soorten modems. Fase-modulatie

4IP = Internet Protocol 4Protocol gebruikt op netwerk laag in het internet 4Geen betrouwbaarheid

S n = tijdstip van de n-de gebeurtenis, T n = S n S n 1 = tijd tussen n-de en (n 1)-de gebeurtenis.

Opleidingsonderdelen Telecommunicatie Bachelor Informatica. C. Blondia

Methoden voor simultane toegang tot en verkeersregulering in draadloze communicatienetwerken

WACHTRIJMODELLEN. aankomstproces van klanten; wachtruimte (met eindige of oneindige capaciteit); bedieningsstation (met één of meerdere bediendes).

1. Statistiek gebruiken 1

WACHTRIJMODELLEN. aankomstproces van klanten; wachtruimte (met eindige of oneindige capaciteit); bedieningsstation (met één of meerdere bediendes).

NETWERKEN VAN WACHTRIJEN

Meten en experimenteren

Wachtrijmodellen voor optimalisatie in het dagelijks leven

Vakoverschrijdend Project: Simulatie van Retransmissieprotocollen

Prioriteitswachtlijnen met gelimiteerde opslagcapaciteit voor de hoge prioriteitsklasse

Optimale regeling van de bedieningscapaciteit van een wachtlijnsysteem

Figuur 1. Schematisch overzicht van de structuur van het twee-stadia recourse model.

Computernetwerken Deel 2

Meten en experimenteren

OSI model. Networking Fundamentals. Roland Sellis

Stochastische Modellen in Operations Management (153088)

Tentamen Inleiding Kansrekening wi juni 2010, uur

Wachten of niet wachten: Dat is de vraag

Computerarchitectuur en netwerken. TCP congestion control Netwerklaag

Kansrekening en Statistiek

computernetwerken - antwoorden

INLEIDING. Definitie Stochastisch Proces:

Bij rekenvragen de berekening opschrijven. Bij beredeneringsvragen de motivering geven.

Taxis Pitane. Transporter. Censys BV Eindhoven


Populaties beschrijven met kansmodellen

Discrete-tijd-wachtlijnmodellen met prioriteiten. Discrete-time queueing models with priorities

Reserveringssystemen

LIMIETGEDRAG VAN CONTINUE-TIJD MARKOV KETENS

Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation

OPTIMALISATIE VAN EEN GROEPTEST-PROCEDURE VOOR BLOEDMONSTERS

Wachten in de supermarkt

Vragen die je wilt beantwoorden zijn:

TRUST WIRELESS AUDIO / VIDEO TRANSMITTER 100V

Stochastische Modellen in Operations Management (153088)

Meten en experimenteren

Het nut van wachtlijnanalyse in mobiliteitsvraagstukken

CVO PANTA RHEI - Schoonmeersstraat GENT Soorten stochastische variabelen (discrete versus continue)

Tornado 840 / 841 handleiding

Uitwerking 1 Netwerken, toets 3 (INFONW) 31 januari 2005

MARKOV MODEL MET KOSTEN In Markov modellen zijn we vaak geïnteresseerd in kostenberekeningen.

communicatie is onderhevig aan fouten

Voorkennis: De kinderen kennen het gebruik van Internet. Kinderen weten dat berichten worden verstuurd als Binaire gegevens.

Waarom kleintjes niet altijd voor moeten gaan (maar vaak wel)

Havo 4 - Practicumwedstrijd Versnelling van een karretje

HOOFDSTUK 1: Performantie van webgebaseerde toepassingen

AUDIO/VIDEO SYSTEEM ZENDER & ONTVANGER

Communicatietechnologie: een inleiding. Inhoud eindtoets. Eindtoets. Introductie. Opgaven. Terugkoppeling. Antwoorden op de opgaven

vanuit de technische en organisatorische omgeving, werk-verdeling, budget, planning, en hergebruik van componenten. Het documenteren van SA dient

Stochastische Modellen in Operations Management (153088)

Computerarchitectuur en netwerken. TCP congestion control Netwerklaag

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT DER TECHNISCHE NATUURKUNDE

Tentamen Inleiding Kansrekening 9 juni 2016, 10:00 13:00 Docent: Prof. dr. F. den Hollander

Masterproeven Wireless & Cable Research Group (WiCa) Aanbevelingssystemen

HD-CVI Verkorte handleiding

Sensornetwerk controleert omgeving

Modelleren C Appels. Christian Vleugels Sander Verkerk Richard Both. 2 april Inleiding 2. 3 Data 3. 4 Aanpak 3

Waarom wachten voor verkeerslichten? Inhoud 2/16/2010. Introductie Wachtrijtheorie Simpel model: een opengebroken weg

Thuis het beste beeld en geluid?

ATE100 DVB ASI to Ethernet Converter

Cursus Statistiek Hoofdstuk 4. Statistiek voor Informatica Hoofdstuk 4: Verwachtingen. Definitie (Verwachting van discrete stochast) Voorbeeld (1)

Masterproeven Wireless & Cable Research Group (WiCa)

Stochastic Operations Research

werkcollege 8 correlatie, regressie - D&P5: Summarizing Bivariate Data relatie tussen variabelen scattergram cursus Statistiek

Nauwkeurigheid van hoogtebepaling met GNSS. Pierre Voet

NPS-16 Burenalarmeringssysteem

P = LIMIETGEDRAG VAN MARKOV KETENS Limietverdeling van irreducibele, aperiodieke Markov keten:

Wachtrijtheorie op verkeersmodellen

DIGITAL WIRELESS Doelstellingen van de opleiding : Tijdens deze 2-daagse cursus : Voor wie is deze cursus bedoeld? Hij richt zich bijvoorbeeld tot :

Zo geldt voor o.o. continue s.v.-en en X en Y dat de kansdichtheid van X + Y gegeven wordt door

De bepaling van de positie van een. onderwatervoertuig (inleiding)

APT-200. Tweeweg handzender. Firmware versie 1.00 apt-200_nl 03/19

Classification - Prediction

BBC-DR Belang voor de lokale besturen Rudi Hellebosch Agentschap voor Binnenlands Bestuur

SATEL sp. z o.o. ul. Budowlanych Gdańsk POLAND tel

Bewaarplicht verkeersgegevens

Eindexamen wiskunde A1-2 vwo 2006-II

We illustreren deze werkwijze opnieuw a.h.v. de steekproef van de geboortegewichten

Tweede deeltentamen Netwerken (INFONW) 29 juni 2009

Blokzijltcl installatietechniek B.V.

B4: Appels. Project B4: Appels. Modelleren C. Sander Verkerk Richard Both Christian Vleugels

Onderliggende infrastructuur: kabel- en etherverbindingen Kabeltelevisienetten Telefoonnetwerk

Hoofdstuk 4 : BESLISSINGSDIAGRAM

QoS / Quality Of Service

Simulatie op het spoor ProRail Vervoer en Dienstregeling. Dick Middelkoop

Transcriptie:

Openbare verdediging van het proefschrift Analyse van discrete-tijd-wachtlijnsystemen met meerdimensionale toestandsruimte Stijn De Vuyst Promotoren: Prof. Dr. ir. Herwig Bruneel Prof. Dr. ir. Sabine Wittevrongel

Telecommunicatie en Wachtlijnmodellen Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Stochastische grootheden Wachtlijnmodellen Drie Bestudeerde Modellen Overzicht Methode van analyse Model 1: een multiplexer met gecorreleerde treinaankomsten Model 2: de Stop-and-Wait ARQ zenderbuffer over een kanaal met gecorreleerde fouten Model 3: een wachtlijn met gereserveerde plaatsen Besluit Bijdragen van het proefschrift en besluit

Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Informatie in de vorm van pakketten Communicatiesystemen zijn in toenemende mate digitaal : vb. telefonie, televisie, Internet, locale datanetwerken,...

Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Informatie in de vorm van pakketten Communicatiesystemen zijn in toenemende mate digitaal : vb. telefonie, televisie, Internet, locale datanetwerken,... Digitale informatie gegroepeerd in pakketten : ondeelbare eenheden

Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Informatie in de vorm van pakketten Communicatiesystemen zijn in toenemende mate digitaal : vb. telefonie, televisie, Internet, locale datanetwerken,... Digitale informatie gegroepeerd in pakketten : ondeelbare eenheden geluid bemonstering en codering beeld video data reeds digitaal 100011011010010111010010101010100100... opdeling in pakketten 100011011010 010111010010 101010100100...... digitaal communicatiesysteem

Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Horizontale structuur 7 1 link 3 knooppunt 2 4 6 5 Netwerk: knooppunten verbonden door links

Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Horizontale structuur 7 1 3 2 bron 4 bestemming 6 5 Netwerk: knooppunten verbonden door links Datastromen met verschillende bronnen en bestemmingen

Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Horizontale structuur 7 1 3 2 4 6 5 Netwerk: knooppunten verbonden door links Datastromen met verschillende bronnen en bestemmingen

Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Horizontale structuur 7 1 3 2 4 6 5 Netwerk: knooppunten verbonden door links Datastromen met verschillende bronnen en bestemmingen

Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Horizontale structuur 7 1 toespitsen op 1 knooppunt 3 2 4 6 5 Netwerk: knooppunten verbonden door links Datastromen met verschillende bronnen en bestemmingen Studie van de werking van één enkel knooppunt

Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Verticale structuur: gelaagde netwerken A B

Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Verticale structuur: gelaagde netwerken. A B transportlaag 4 netwerklaag 3 linklaag 2 fysische laag 1 Elke laag heeft haar eigen functionaliteiten en protocol en pakketformaat foutcontrole, routering,...

Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Verticale structuur: gelaagde netwerken. A B transportlaag transport header 4 TCP netwerk header TCP netwerklaag 3 linklaag 2 fysische laag 1 Elke laag heeft haar eigen functionaliteiten en protocol en pakketformaat foutcontrole, routering,...

Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Verticale structuur: gelaagde netwerken. A B transportlaag transport header 4 TCP netwerk header TCP netwerklaag 3 linklaag 2 fysische laag 1 Elke laag heeft haar eigen functionaliteiten en protocol en pakketformaat foutcontrole, routering,... Studie van de werking van één enkele laag

Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Wachtlijnen zijn essentieel Wachtlijnen zijn nodig op vele plaatsen in het netwerk

Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Wachtlijnen zijn essentieel Wachtlijnen zijn nodig op vele plaatsen in het netwerk Pakketten hebben een zekere bediening of verwerking nodig

Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Wachtlijnen zijn essentieel Wachtlijnen zijn nodig op vele plaatsen in het netwerk Pakketten hebben een zekere bediening of verwerking nodig Niet alle pakketten kunnen deze verwerking onmiddellijk krijgen

Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Wachtlijnen zijn essentieel Wachtlijnen zijn nodig op vele plaatsen in het netwerk Pakketten hebben een zekere bediening of verwerking nodig Niet alle pakketten kunnen deze verwerking onmiddellijk krijgen Wachtlijn of buffer: tijdelijke opslagplaats voor pakketten buffer bedieningsstation

Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Wachtlijnen zijn essentieel Wachtlijnen zijn nodig op vele plaatsen in het netwerk Pakketten hebben een zekere bediening of verwerking nodig Niet alle pakketten kunnen deze verwerking onmiddellijk krijgen Wachtlijn of buffer: tijdelijke opslagplaats voor pakketten buffer bedieningsstation Voorbeeld: multiplexen van meerdere pakketstromen multiplexer vrije capaciteit } } } MUX wachtlijn

Digitale pakketgebaseerde communicatienetwerken Wachtlijnen zijn essentieel Wachtlijnen zijn nodig op vele plaatsen in het netwerk Pakketten hebben een zekere bediening of verwerking nodig Niet alle pakketten kunnen deze verwerking onmiddellijk krijgen Wachtlijn of buffer: tijdelijke opslagplaats voor pakketten buffer bedieningsstation Voorbeeld: multiplexen van meerdere pakketstromen multiplexer vrije capaciteit } } } TOEGANGSCONFLICT MUX wachtlijn

Toevalsgrootheden Deterministische versus stochastische grootheden Sommige grootheden zijn onzeker maar niet onbepaald Voorbeeld : a aantal aankomende pakketten gedurende de volgende 10ms

Toevalsgrootheden Deterministische versus stochastische grootheden Sommige grootheden zijn onzeker maar niet onbepaald Voorbeeld : a aantal aankomende pakketten gedurende de volgende 10ms a =? a is onzeker waarde van a onbekend: 10ms a =?

Toevalsgrootheden Deterministische versus stochastische grootheden Sommige grootheden zijn onzeker maar niet onbepaald Voorbeeld : a aantal aankomende pakketten gedurende de volgende 10ms a =? a is onzeker waarde van a onbekend: a =? 10ms maar uit ervaring of onderstelling: toch enig idee over de waarde van a a ligt tussen 0 en 10 a ligt meestal rond de 5...

Toevalsgrootheden Deterministische versus stochastische grootheden Sommige grootheden zijn onzeker maar niet onbepaald Voorbeeld : a aantal aankomende pakketten gedurende de volgende 10ms a = 6} a is onzeker waarde van a onbekend: a =? 10ms maar uit ervaring of onderstelling: toch enig idee over de waarde van a a ligt tussen 0 en 10 a ligt meestal rond de 5...

Toevalsgrootheden Waarschijnlijkheidsverdeling 0 10

Toevalsgrootheden Waarschijnlijkheidsverdeling a = 4? 0 10

Toevalsgrootheden Waarschijnlijkheidsverdeling a = 6? 0 10

Toevalsgrootheden Waarschijnlijkheidsverdeling Prob[a = n] 0 10 Oplossing: a opvatten als een stochastische grootheid

Toevalsgrootheden Waarschijnlijkheidsverdeling Prob[a = n] waarschijnlijkheid dat a = 4 0 10 Oplossing: a opvatten als een stochastische grootheid

Toevalsgrootheden Waarschijnlijkheidsverdeling Prob[a = n] waarschijnlijkheid dat a = 6 0 10 Oplossing: a opvatten als een stochastische grootheid

Toevalsgrootheden Waarschijnlijkheidsverdeling Prob[a = n] 0 10 Oplossing: a opvatten als een stochastische grootheid Toekennen van een waarschijnlijkheidsverdeling voor a Probabiliteit dat a een specifieke waarde n aanneemt: Prob[a = n], n = 0, 1, 2, 3,...

Toevalsgrootheden Verwachtingswaarde, variantie, staartverdeling, probabiliteitsgenererende functie Prob[a = n] n

Toevalsgrootheden Verwachtingswaarde, variantie, staartverdeling, probabiliteitsgenererende functie Prob[a = n] n

Toevalsgrootheden Verwachtingswaarde, variantie, staartverdeling, probabiliteitsgenererende functie Prob[a = n] E[a] n Kenmerken van een waarschijnlijkheidsverdeling E[a] : de verwachtingswaarde (gemiddelde)

Toevalsgrootheden Verwachtingswaarde, variantie, staartverdeling, probabiliteitsgenererende functie Prob[a = n] Var[a] E[a] n Kenmerken van een waarschijnlijkheidsverdeling E[a] : de verwachtingswaarde (gemiddelde) Var[a] : de variantie

Toevalsgrootheden Verwachtingswaarde, variantie, staartverdeling, probabiliteitsgenererende functie Prob[a = n] Prob[a > n] n Kenmerken van een waarschijnlijkheidsverdeling E[a] : de verwachtingswaarde (gemiddelde) Var[a] : de variantie de staartverdeling: verdeling Prob[a > n] voor grote n.

Toevalsgrootheden Verwachtingswaarde, variantie, staartverdeling, probabiliteitsgenererende functie A(z) 1 1 z Probabiliteitsgenererende functie A(z) (pgf) transformatie van de verdeling van a: A(z) = + n=0 Prob[a = n]z n

Toevalsgrootheden Verwachtingswaarde, variantie, staartverdeling, probabiliteitsgenererende functie A(z) 1 1 z Probabiliteitsgenererende functie A(z) (pgf) transformatie van de verdeling van a: A(z) = + n=0 met elke verdeling correspondeert een unieke pgf Prob[a = n]z n

Toevalsgrootheden Verwachtingswaarde, variantie, staartverdeling, probabiliteitsgenererende functie A(z) 1 1 z Probabiliteitsgenererende functie A(z) (pgf) transformatie van de verdeling van a: A(z) = met elke verdeling correspondeert een unieke pgf + n=0 Prob[a = n]z n belangrijke voordelen aan het werken met pgfs in plaats van probabiliteiten

Toevalsgrootheden Correlatie Correlatie duidt op een zekere afhankelijkheid K : drukt de sterkte van de correlatie uit

Toevalsgrootheden Correlatie Correlatie duidt op een zekere afhankelijkheid K : drukt de sterkte van de correlatie uit Voorbeeld : sequentie van toevalsgrootheden a 0, a 1, a 2,... Verdeling van a k : Prob[a k = ] = 50% en Prob[a k = ] = 50% k

Toevalsgrootheden Correlatie Correlatie duidt op een zekere afhankelijkheid K : drukt de sterkte van de correlatie uit Voorbeeld : sequentie van toevalsgrootheden a 0, a 1, a 2,... Verdeling van a k : Prob[a k = ] = 50% en Prob[a k = ] = 50% K = 1 K = 1 : geen correlatie a 0, a 1, a 2,... is een onafhankelijke (iid) sequentie k

Toevalsgrootheden Correlatie Correlatie duidt op een zekere afhankelijkheid K : drukt de sterkte van de correlatie uit Voorbeeld : sequentie van toevalsgrootheden a 0, a 1, a 2,... Verdeling van a k : Prob[a k = ] = 50% en Prob[a k = ] = 50% K = 2 K = 1 : geen correlatie a 0, a 1, a 2,... is een onafhankelijke (iid) sequentie K > 1 : positieve correlatie sterk verband tussen opeenvolgende waarden k

Toevalsgrootheden Correlatie Correlatie duidt op een zekere afhankelijkheid K : drukt de sterkte van de correlatie uit Voorbeeld : sequentie van toevalsgrootheden a 0, a 1, a 2,... Verdeling van a k : Prob[a k = ] = 50% en Prob[a k = ] = 50% K = 4 K = 1 : geen correlatie a 0, a 1, a 2,... is een onafhankelijke (iid) sequentie K > 1 : positieve correlatie sterk verband tussen opeenvolgende waarden k

Toevalsgrootheden Correlatie Correlatie duidt op een zekere afhankelijkheid K : drukt de sterkte van de correlatie uit Voorbeeld : sequentie van toevalsgrootheden a 0, a 1, a 2,... Verdeling van a k : Prob[a k = ] = 50% en Prob[a k = ] = 50% K = 8 K = 1 : geen correlatie a 0, a 1, a 2,... is een onafhankelijke (iid) sequentie K > 1 : positieve correlatie sterk verband tussen opeenvolgende waarden k

Wachtlijnmodellen Van reëel systeem naar abstract model Realistisch systeem: een bestaand apparaat of een deel ervan vb. een router in een netwerk, een bepaalde hardware buffer,... meestal zeer complex vele aspecten beïnvloeden de werking

Wachtlijnmodellen Van reëel systeem naar abstract model Realistisch systeem: een bestaand apparaat of een deel ervan vb. een router in een netwerk, een bepaalde hardware buffer,... meestal zeer complex vele aspecten beïnvloeden de werking Hoe kunnen we de werking ervan evalueren? Performantie evaluatie

Wachtlijnmodellen Van reëel systeem naar abstract model Realistisch systeem: een bestaand apparaat of een deel ervan vb. een router in een netwerk, een bepaalde hardware buffer,... meestal zeer complex vele aspecten beïnvloeden de werking Wiskundig model: Hoe kunnen we de werking ervan evalueren? Performantie evaluatie vereenvoudigde wiskundige beschrijving van het realistisch systeem enkel essentiële aspecten worden behouden daardoor minder complex: handelbaar analyse is (hopelijk) mogelijk verschaft kwalitatief en kwantitatief inzicht in de performantie

Wachtlijnmodellen Aard van de bestudeerde modellen Stochastische modellen Discrete-tijd modellen

Wachtlijnmodellen Aard van de bestudeerde modellen Stochastische modellen Veelvuldig gebruik van stochastische grootheden in de beschrijving van het model Discrete-tijd modellen

Wachtlijnmodellen Aard van de bestudeerde modellen Stochastische modellen Veelvuldig gebruik van stochastische grootheden in de beschrijving van het model Daardoor zijn de resultaten van de analyse eveneens stochastisch vb. tijd nodig om bepaalde taak te vervullen verdeling kans dat er meer dan 10ms nodig is Discrete-tijd modellen

Wachtlijnmodellen Aard van de bestudeerde modellen Stochastische modellen Veelvuldig gebruik van stochastische grootheden in de beschrijving van het model Daardoor zijn de resultaten van de analyse eveneens stochastisch vb. tijd nodig om bepaalde taak te vervullen verdeling kans dat er meer dan 10ms nodig is Discrete-tijd modellen Tijd ingedeeld in slots: vaste lengte 1 slot

Wachtlijnmodellen Aard van de bestudeerde modellen Stochastische modellen Veelvuldig gebruik van stochastische grootheden in de beschrijving van het model Daardoor zijn de resultaten van de analyse eveneens stochastisch vb. tijd nodig om bepaalde taak te vervullen verdeling kans dat er meer dan 10ms nodig is Discrete-tijd modellen Tijd ingedeeld in slots: vaste lengte Veranderingen in het systeem kunnen enkel op slotgrenzen 1 slot

Wachtlijnmodellen Essentiele kenmerken van een wachtlijnmodel wachtlijn buffer bedieningsstation

Wachtlijnmodellen Essentiele kenmerken van een wachtlijnmodel wachtlijn buffer aankomstproces bedieningsstation Het aankomstproces (ingang) vb. aantal aankomsten per slot, tijd tussen twee opeenvolgende aankomsten

Wachtlijnmodellen Essentiele kenmerken van een wachtlijnmodel wachtlijn buffer aankomstproces bedieningsproces bedieningsstation Het aankomstproces (ingang) vb. aantal aankomsten per slot, tijd tussen twee opeenvolgende aankomsten Het bedieningsproces (uitgang) vb. benodigde verwerkingstijd voor een pakket

Wachtlijnmodellen Essentiele kenmerken van een wachtlijnmodel wachtlijn buffer aankomstproces bedieningsproces?? bedieningsstation wachtlijndiscipline Het aankomstproces (ingang) vb. aantal aankomsten per slot, tijd tussen twee opeenvolgende aankomsten Het bedieningsproces (uitgang) vb. benodigde verwerkingstijd voor een pakket De wachtlijndiscipline bepaalt welk pakket uit de wachtlijn als volgende bediend wordt vb. FIFO, LIFO, ROS,...

Wachtlijnmodellen Essentiele kenmerken van een wachtlijnmodel wachtlijn buffer aankomstproces bedieningsproces?? bedieningsstation wachtlijndiscipline Het aankomstproces (ingang) vb. aantal aankomsten per slot, tijd tussen twee opeenvolgende aankomsten Het bedieningsproces (uitgang) vb. benodigde verwerkingstijd voor een pakket De wachtlijndiscipline bepaalt welk pakket uit de wachtlijn als volgende bediend wordt vb. FIFO, LIFO, ROS,... Andere...

Wachtlijnmodellen Performantiematen: gewenste resultaten van de analyse Stochastisch evenwicht

Wachtlijnmodellen Performantiematen: gewenste resultaten van de analyse Stochastisch evenwicht Na een lange tijd stelt zich een evenwicht in verdelingen veranderen niet meer

Wachtlijnmodellen Performantiematen: gewenste resultaten van de analyse Stochastisch evenwicht Na een lange tijd stelt zich een evenwicht in verdelingen veranderen niet meer Performantiematen

Wachtlijnmodellen Performantiematen: gewenste resultaten van de analyse Stochastisch evenwicht Na een lange tijd stelt zich een evenwicht in verdelingen veranderen niet meer Performantiematen Wachtlijnbezetting u op een willekeurig moment aantal pakketten in de wachtlijn op dat moment

Wachtlijnmodellen Performantiematen: gewenste resultaten van de analyse Stochastisch evenwicht Na een lange tijd stelt zich een evenwicht in verdelingen veranderen niet meer Performantiematen Wachtlijnbezetting u op een willekeurig moment aantal pakketten in de wachtlijn op dat moment Vertragingstijd d van een willekeurig pakket aantal slots dat het pakket in de wachtlijn aanwezig is

Wachtlijnmodellen Het GI-1-1 model : eenvoudigste discrete-tijd wachtlijnmodel GI-1-1 aantal aankomsten per slot : iid met pgf A(z) GI-1-1 elk pakket juist 1 slot verwerkingstijd GI-1-1 1 bedieningsstation FIFO wachtlijndiscipline : First-In First-Out oneindige buffercapaciteit Aankomsten De modellen bestudeerd in het proefschrift: gebaseerd op GI-1-1, maar met substantiële uitbreidingen

Overzicht Overzicht en situering van de bestudeerde modellen wachtlijn buffer aankomstproces bedieningsproces?? bedieningsstation wachtlijndiscipline

Overzicht Overzicht en situering van de bestudeerde modellen wachtlijn buffer aankomstproces Multiplexer met gecorreleerde treinaankomsten bedieningsproces?? bedieningsstation wachtlijndiscipline

Overzicht Overzicht en situering van de bestudeerde modellen wachtlijn buffer aankomstproces Multiplexer met gecorreleerde treinaankomsten bedieningsproces?? bedieningsstation wachtlijndiscipline Stop-and-Wait ARQ met gecorreleerd foutkanaal

Overzicht Overzicht en situering van de bestudeerde modellen wachtlijn buffer aankomstproces Multiplexer met gecorreleerde treinaankomsten bedieningsproces?? bedieningsstation wachtlijndiscipline Stop-and-Wait ARQ met gecorreleerd Reservatiediscipline foutkanaal

Overzicht Overzicht en situering van de bestudeerde modellen wachtlijn buffer aankomstproces Multiplexer met gecorreleerde treinaankomsten bedieningsproces?? bedieningsstation wachtlijndiscipline Stop-and-Wait ARQ met gecorreleerd Reservatiediscipline foutkanaal Modellen nemen bijkomende complicaties in rekening t.o.v. klassieke modellen meer aspecten van het realistisch systeem

Overzicht Overzicht en situering van de bestudeerde modellen wachtlijn buffer aankomstproces Multiplexer met gecorreleerde treinaankomsten bedieningsproces?? bedieningsstation wachtlijndiscipline Stop-and-Wait ARQ met gecorreleerd Reservatiediscipline foutkanaal Modellen nemen bijkomende complicaties in rekening t.o.v. klassieke modellen meer aspecten van het realistisch systeem Bedoeling : model aanpassen aan werkelijke omstandigheiden

Overzicht Overzicht en situering van de bestudeerde modellen wachtlijn buffer aankomstproces Multiplexer met gecorreleerde treinaankomsten bedieningsproces?? bedieningsstation wachtlijndiscipline Stop-and-Wait ARQ met gecorreleerd Reservatiediscipline foutkanaal Modellen nemen bijkomende complicaties in rekening t.o.v. klassieke modellen meer aspecten van het realistisch systeem Bedoeling : model aanpassen aan werkelijke omstandigheiden Gevolg : meer nauwkeurig evaluatie van de performantie

Methode van analyse Discrete Supplementary Variable Technique (DSVT) Analyse van de drie modellen: alle zelfde principe! Identificatie van een voldoende Markoviaanse systeemtoestand typisch MEERDIMENSIONAAL vb. r k, m k, u k Zorgvuldige boekhouding van alle mogelijke systeemveranderingen: systeemvergelijkingen Overgang naar transformatiedomein: probabiliteitsgenererende functies Evenwichtsverdeling van de systeemtoestand berekenen: vb. P (x, y, z) = E[x r y m z u ] Evenwichtsverdeling van de systeemtoestand is vertrekpunt voor verdere analyse van het model

Model 1: een multiplexer met gecorreleerde treinaankomsten Aankomstproces gebruikersomgeving variabele-lengte berichten vaste-lengte pakketten multiplexer gebruikers populatie wachtlijn Gebruikers genereren berichten bestaande uit een aantal pakketten algemene pgf L(z) voor de berichtlengte Berichtgeneratie afhankelijk van gebruikersomgeving verschillend in toestand of Omgevingstoestand vormt een gecorreleerd proces!! Pakketten van een bericht komen in de multiplexer als een trein : 1 pakket per slot K

Model 1: een multiplexer met gecorreleerde treinaankomsten Motivatie Doorgeven van informatie naar lagere netwerklaag Bovenste laag: werkt met eenheden van variabele lengte berichten Onderste laag: werkt met eenheden van vaste lengte pakketten Conversie van formaat noodzakelijk opdeling van berichten in pakketten vb. IP over ATM

Model 1: een multiplexer met gecorreleerde treinaankomsten Behaalde analytische resultaten In termen van pakketten u : wachtlijnbezetting d : vertragingstijd van een pakket In termen van berichten c : bericht-vertragingstijd h : bericht-verwerkingstijd M 1 2 3......... 1 2 3 bericht-wachttijd bericht-verwerkingstijd h bericht-vertragingstijd c

Model 1: een multiplexer met gecorreleerde treinaankomsten Voorbeeld, invloed van de correlatie 100 E[u] K=10 K=5 K=2 80 60 K=1 40 20 0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 λ De gemiddelde wachtlijnbezetting E[u] als functie van de aankomstintensiteit λ voor steeds sterkere correlatie K van de omgeving

Model 1: een multiplexer met gecorreleerde treinaankomsten Voorbeeld, invloed van de correlatie 140 120 E[c] E[h] K=10 K=5 K=2 K=1 100 80 60 40 20 K=10 5 2 1 0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 λ De gemiddelde bericht-vertragingstijd E[c] en de gemiddelde bericht-bedieningstijd E[h] als functie van de aankomstintensiteit λ voor steeds sterkere correlatie K van de omgeving

Model 2: de Stop-and-Wait ARQ zenderbuffer over een kanaal met gecorreleerde fouten Het Stop-and-Wait ARQ retransmissieprotocol ARQ Pakketten verstuurd van zender naar ontvanger over een kanaal Kans dat een fout optreedt in het kanaal Foutcontrole door bevestiging (ACK/NACK) en retransmissie Aan de zenderzijde is een wachtlijn nodig Pakket blijft in de wachtlijn tot zijn correcte ontvangst is bevestigd Stop-and-Wait ARQ Zender wacht na elke transmissie op de bijhorende bevestiging P komt aan zender P in wachtlijn... omlooptijd retransmissie P verlaat de zenderbuffer kanaal: foutgevoelig NACK ACK ontvanger

Model 2: de Stop-and-Wait ARQ zenderbuffer over een kanaal met gecorreleerde fouten Kanaal met gecorreleerde fouten P ZENDER eerste transmissie van P omlooptijd P verlaat de wachtlijn Draadloos kanaal NACK NACK ACK ONTVANGER P correct ontvangen wachten bediening Kanaaltoestand is gecorreleerd process : K Kans op fout is anders naargelang kanaal in toestand Is vooral van belang in draadloze netwerken typisch foutpatroon bij transmissie over het draadloze medium of

Model 2: de Stop-and-Wait ARQ zenderbuffer over een kanaal met gecorreleerde fouten Analyse Correlatie in de kans op foute transmissie zorgt voor afhankelijkheid van de bedieningstijden van opeenvolgende pakketten! Berekening verdeling van u : wachtlijnbezetting van de zenderbuffer d : vertragingstijd van de pakketten

Model 2: de Stop-and-Wait ARQ zenderbuffer over een kanaal met gecorreleerde fouten Voorbeeld, invloed van de correlatie 1 log Prob[d=n] 2 3 K =100 50 K =1 10 20 4 0 100 200 300 n Logaritmische plot van de vertragingstijd d : log Prob[d = n] voor steeds sterkere correlatie K in het kanaal

Model 2: de Stop-and-Wait ARQ zenderbuffer over een kanaal met gecorreleerde fouten Voorbeeld, invloed van de correlatie 3 log E[u] λ=0.85 2 0.8 0.75 1 0.7 0.65 λ=0.6 0 0 1 2 3 4 5 6 log K Log-log plot van de wachtlijnbezetting u aan de zenderzijde als functie van de correlatie K in het kanaal. Het gedrag hangt af van de aankomstintensiteit λ!!

Model 3: een wachtlijn met gereserveerde plaatsen Motivering Absolute Prioriteit (AP) Klassieke planningsmethode om een verschil te realiseren in de vertraging ervaren door pakketten van twee verschillende types: type 1 : hoge prioriteit, gevoelig aan vertraging type 2 : lage prioriteit Een 1-pakket in de wachtlijn heeft altijd voorrang op een 2-pakket Nadeel: Soms te drastisch!! Packet starvation : 2-pakketten komen bijna nooit aan bod Statische discipline: niet flexibel

Model 3: een wachtlijn met gereserveerde plaatsen De Reservatiediscipline 1 pakketten van type 1: nemen reservatieplaats in bij aankomst 2 2 R 2 R 2 2 R 1 2 1 2 pakketten van type 2 N = 3 2 1 bedieningsstation Reservatiediscipline Nieuwe planningsmethode : gebruik van gereserveerde plaatsen R N reservatieplaatsen in de wachtlijn 1-pakket : neemt bij aankomst de verste R in en maakt een nieuwe R achteraan

slot k 1 Aankomsten : R leeg systeem 2 2 R 1-pakketten worden eerst geplaatst, dan de 2-pakketten een 1-pakket neemt de verste R in en maakt een nieuwe R achteraan een 2-pakket neemt plaats achteraan 2 slot k Aankomsten : 1 2 2 2 2-pakketten nemen plaats achteraan 2 R R 2 R 1 1 2 2 2 2 2 R R wordt niet bediend: 2-pakket springt over R naar station R 1 1 1 2 2 2 2 1-pakketten nemen R in en maken nieuwe R achteraan 1 1 1 2 1-pakket worden eerst geplaatst, daarna de 2-pakketten slot k+1 2 R 1 2 bediend pakket verlaat wachtlijn 1

Model 3: een wachtlijn met gereserveerde plaatsen Analyse Berekening verdeling van de vertragingstijden d [N] 1 : vertragingstijd van type 1 d [N] 2 : vertragingstijd van type 2 Vergelijking met AP discipline Indien N, is de performantie van AP en Reservatie-discipline gelijk!

Model 3: een wachtlijn met gereserveerde plaatsen Voorbeeld, invloed van het aantal reservaties N 15 10 E[d [N] i ] NR type 1 NR type 2 AP type 2 10 5 3 30 N =1 5 FIFO N =1 3 5 10 30 AP type 1 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 λ 1 /λ T Gemiddelde vertragingstijden d [N] 1 van type 1 en d [N] 2 van type 2 als functie van de traffic mix (fractie type 1)

Model 3: een wachtlijn met gereserveerde plaatsen Voorbeeld, invloed van het aantal reservaties N 0 log Prob[d [N] i =n] 2 4 N =10 FIFO N =10 AP type 2 20 20 30 30 AP type 1 6 0 20 40 60 80 100 n Staartverdeling van de vertragingstijden d [N] 1 van type 1 en d [N] 2 van type 2

Bijdragen van het proefschrift en besluit Specifieke analytische resultaten Multiplexer met gecorreleerde treinaankomsten In termen van pakketten: gemiddelde waarde, variantie en staartverdeling van de wachtlijnbezetting u (eenvoudig verband met de verdeling van de pakket-vertragingstijden d) In termen van berichten: gemiddelde waarde en staartverdeling van de bericht-vertragingstijden c gemiddelde waarde van de bericht-bedieningstijden h Stop-and-Wait ARQ zenderbuffer over gecorreleerd foutkanaal Voor de wachtlijnbezetting u: volledige pgf, gemiddelde waarde en staartverdeling Voor de pakket-vertragingstijden d: volledige pgf, gemiddelde waarde en staartverdeling Wachtlijn met gereserveerde plaatsen Voor pakketten van type 1 en 2 : volledige pgf, gemiddelde waarde en staartverdeling van de pakket-vertragingstijden d 1 en d 2 Snelle algoritmes om deze performantiematen numeriek te bepalen

Bijdragen van het proefschrift en besluit Algemene besluiten Gebruik van een uniforme analysetechniek: DSVT Deze aanpak is veelzijdig en leidt tot handelbare resultaten In sommige gevallen zijn klassieke modellen ontoereikend Het negeren van correlatie kan leiden tot een belangrijke overschatting van de performantie De Reservatiediscipline Kan leiden tot een meer overwogen toekenning van de netwerkcapaciteit aan verschillende gebruikers