Performance Guarantees in Communication Networks

ارائه ضمانت‌های عملکرد یکی از مهم‌ترین مسائل برای شبکه‌های مخابراتی آینده است. این کتاب تحولات نظری در تضمین عملکرد برای شبکه های مخابراتی از دهه گذشته را تشریح می کند. این کتاب که برای استفاده دانشجویان تحصیلات تکمیلی و دانشمندان علاقه مند به عملکرد شبکه های مخابراتی نوشته شده است از دو بخش تشکیل شده است. اولی تئوری فیلترینگ اخیراً توسعه یافته را برای ارائه تضمین های قطعی (سخت)، مانند تاخیر محدود و طول صف معرفی می کند. تئوری فیلتر تحت جبر min-plus توسعه داده شده است، که در آن فرد جمع معمولی را با عملگر min و ضرب معمولی را با عملگر جمع جایگزین می کند. همانطور که در تئوری سیستم خطی کلاسیک، تئوری فیلتر کردن یک فرآیند ورود (یا یک فرآیند خروج) را به عنوان یک سیگنال و یک عنصر شبکه را به عنوان یک سیستم در نظر می‌گیرد. عناصر شبکه، از جمله تنظیم‌کننده‌های ترافیک و سرورها، می‌توانند به‌عنوان فیلترهای خطی تحت جبر min-plus مدل‌سازی شوند، و می‌توان آن‌ها را با الحاق، \"جمع بندی بانک فیلتر\" و بازخورد برای تشکیل یک عنصر شبکه ترکیبی به هم متصل کرد. مشکل ارائه تضمین های قطعی معادل یافتن پاسخ ضربه ای عناصر شبکه مرکب است. این بخش حاوی مطالبی در مورد زیر است:
- (s, r)-calculus
- نظریه فیلتر برای تنظیم ترافیک قطعی، تضمین خدمات و شبکه های دارای بسته های با طول متغیر - مشخصات ترافیک
- شبکه هایی با ورودی و خروجی های متعدد
- مقررات ترافیکی محدود
بخش دوم کتاب به ضمانت‌های تصادفی (نرم) می‌پردازد، که عمدتاً بر توزیع دنباله طول صف و احتمال از دست دادن بسته تمرکز می‌کند و حاوی مطالبی در موارد زیر است:
- (s(q)، r(q))-حساب و نرخ های q-Envelope
- اصل انحراف بزرگ
- تئوری پهنای باند موثر
نظریه ریاضی برای تضمین های تصادفی تئوری پهنای باند موثر است. بر اساس اصل انحراف بزرگ، تئوری پهنای باند مؤثر تقریبی برای پهنای باند مورد نیاز برای برآورده کردن تضمین‌های تصادفی برای ورودی‌های وابسته به برد کوتاه و ورودی‌های وابسته به برد بلند ارائه می‌کند.

Providing performance guarantees is one of the most important issues for future telecommunication networks. This book describes theoretical developments in performance guarantees for telecommunication networks from the last decade. Written for the benefit of graduate students and scientists interested in telecommunications-network performance this book consists of two parts. The first introduces the recently-developed filtering theory for providing deterministic (hard) guarantees, such as bounded delay and queue length. The filtering theory is developed under the min-plus algebra, where one replaces the usual addition with the min operator and the usual multiplication with the addition operator. As in the classical linear system theory, the filtering theory treats an arrival process (or a departure process ) as a signal and a network element as a system. Network elements, including traffic regulators and servers, can be modelled as linear filters under the min-plus algebra, and they can be joined by concatenation, "filter bank summation", and feedback to form a composite network element. The problem of providing deterministic guarantees is equivalent to finding the impulse response of composite network elements. This section contains material on:
- (s, r)-calculus
- Filtering theory for deterministic traffic regulation, service guarantees and networks with variable-length packets - Traffic specification
- Networks with multiple inputs and outputs
- Constrained traffic regulation
The second part of the book addresses stochastic (soft) guarantees, focusing mainly on tail distributions of queue lengths and packet loss probabilities and contains material on:
- (s(q), r(q))-calculus and q-envelope rates
- The large deviation principle
- The theory of effective bandwidth
The mathematical theory for stochastic guarantees is the theory of effective bandwidth. Based on the large deviation principle, the theory of effective bandwidth provides approximations for the bandwidths required to meet stochastic guarantees for both short-range dependent inputs and long-range dependent inputs.