Co Che Dkhien Lluong FDDI Trong ATM

8/8/2019 Co Che Dkhien Lluong FDDI Trong ATM

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T r a c C o n t r o l S c h e m e f o r I n t e r c o n n e c t i o n o f F D D I N e t w o r k s

t h r o u g h A T M N e t w o r k

M i k i Y A M A M O T O

y

, T o s h i h i t o H I R A T A

y

, C h i k a r a O H T A

y

, H i d e k i T O D E

y

,

H i r o m i O K A D A

y

a n d Y o s h i k a z u T E Z U K A

z

y

F a c u l t y o f E n g i n e e r i n g , O s a k a U n i v e r s i t y

z

F a c u l t y o f E n g i n e e r i n g , K a n s a i U n i v e r s i t y

2 - 1 Y a m a d a o k a , S u i t a , O s a k a 5 6 5 J A P A N 3 - 3 - 3 5 Y a m a t e - c h o , S u i t a , O s a k a 5 6 4 J A P A N

A B S T R A C T

I n t e r c o n n e c t i o n o f m u l t i p l e M A N ' s t h r o u g h A T M n e t -

w o r k w i l l b e o n e o f t h e m o s t i m p o r t a n t a p p l i c a t i o n s o f

t h e A T M n e t w o r k . M A N u s e s c o n n e c t i o n l e s s p r o t o -

c o l , b u t t h e A T M n e t w o r k i s t h e c o n n e c t i o n o r i e n t e d

n e t w o r k . T h u s , i n t e r w o r k i n g o f M A N a n d A T M n e t -

w o r k i s o n e o f t h e m o s t i m p o r t a n t t e c h n i c a l i s s u e s f o r

M A N i n t e r c o n n e c t i o n t h r o u g h A T M n e t w o r k . I n t h e

p a p e r , w e f o c u s o n F D D I n e t w o r k s i n t e r c o n n e c t i o n

a n d p r e s e n t a n e w t r a c c o n t r o l s c h e m e f o r F D D I

i n t e r c o n n e c t i o n t h r o u g h A T M n e t w o r k . T h e s c h e m e

c o n s i s t s o f t w o p a r t s , a V P b a n d w i d t h a l l o c a t i o n a l g o -

r i t h m a n d a f e e d b a c k t y p e b u e r p r o t e c t i o n o w c o n -

t r o l . B o t h u s e t h e a c k n o w l e d g e f o r t h e f r a m e o f F D D I

a s a n c o n t r o l u n i t . S i m u l a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t V P

b a n d w i d t h a l l o c a t e d b y t h e s c h e m e i n c r e a s e s a c c o r d -

i n g t o a r r i v a l t r a c w h e n t h e d e s t i n a t i o n F D D I h a s

e n o u g h c a p a c i t y a n d a l l o c a t e d b a n d w i d t h i s n o t i n -

c r e a s e d w h e n i t s c a p a c i t y i s l e s s t h a n a r r i v a l t r a c .

T h u s , o u r s c h e m e h a s d e s i r a b l e V P b a n d w i d t h a l l o c a -

t i o n c h a r a c t e r i s t i c s . S i m u l a t i o n r e s u l t s a l s o s h o w t h a t

t h e s c h e m e p r e v e n t s c e l l l o s s a t a d e s t i n a t i o n g a t e w a y

c o m p l e t e l y .

1 I n t r o d u c t i o n

B - I S D N i s t h e m o s t p r o m i s i n g i n f r a s t r u c t u r e f o r

t h e f u t u r e c o m m u n i c a t i o n n e t w o r k s . B - I S D N i s e x -

p e c t e d t o e n h a n c e n o t o n l y t h e g e o g r a p h i c a l n e t -

w o r k r e g i o n i t s e l f b u t a l s o t h e s e r v i c e s f o r u s e r s .

A s y n c h r o n o u s T r a n s f e r M o d e ( A T M ) h a s b e e n p r o -

p o s e d f o r t h e t r a n s f e r m o d e o f B - I S D N b y C C I T T 1 ] .

M A N ( M e t r o p o l i t a n A r e a N e t w o r k ) i n t e r c o n n e c t i o n

t h r o u g h A T M n e t w o r k s i s c o n s i d e r e d t o b e t h e m o s t

i m p o r t a n t a p p l i c a t i o n f o r B - I S D N i n t h e r s t p h a s e o f

B - I S D N d e v e l o p m e n t .

T h e r e a r e a l o t o f t e c h n i c a l p r o b l e m s w h i c h s h o u l d

b e o v e r c o m e t o r e a l i z e M A N i n t e r c o n n e c t i o n t h r o u g h

t h e A T M n e t w o r k . O n e o f t h e m i s a d j u s t m e n t o f c o n -

n e c t i o n l e s s c o m m u n i c a t i o n f o r M A N ' s a n d c o n n e c t i o n

o r i e n t e d c o m m u n i c a t i o n f o r t h e A T M n e t w o r k s . M A N

u s e s a c o n n e c t i o n l e s s c o m m u n i c a t i o n f o r i n t r a - n e t w o r k

t r a c . T h e A T M n e t w o r k u s e s a c o n n e c t i o n o r i e n t e d

c o m m u n i c a t i o n . N e t w o r k o p e r a t i o n s f o r c o n n e c t i o n

e s t a b l i s h m e n t i n c l u d i n g b a n d w i d t h a l l o c a t i o n a r e n e c -

e s s a r y f o r A T M n e t w o r k t r a c . T h u s , b a n d w i d t h e s -

t i m a t i o n i s n e c e s s a r y f o r i n t e r - M A N t r a c t h r o u g h

t h e A T M n e t w o r k . O t h e r p r o b l e m i s t h e c o n g e s t i o n

c o n t r o l f o r m u l t i p l e t a n d e m - c o n n e c t e d n e t w o r k s . C o n -

g e s t i o n a t i n t e r m e d i a t e n e t w o r k s o r a t t h e c o n n e c t i o n

p o i n t a e c t s a l o t t o t h e e n d - t o - e n d p e r f o r m a n c e .

I n t h e p a p e r , w e f o c u s o n t h e F D D I i n t e r c o n n e c t i o n

t h r o u g h t h e A T M n e t w o r k a n d a t r a c c o n t r o l f o r i t .

T h e c o n t r o l s c h e m e c o n s i s t s o f t w o p a r t s , a b a n d w i d t h

a l l o c a t i o n a l g o r i t h m a n d a f e e d b a c k t y p e b u e r p r o -

t e c t i o n o w c o n t r o l . B o t h u s e t h e a c k n o w l e d g e f o r t h e

f r a m e o f F D D I a s a n c o n t r o l u n i t . T h e f e e d b a c k t y p e

c o n g e s t i o n c o n t r o l i s c o n s i d e r e d t o b e u n a p p l i c a b l e t o

t h e A T M n e t w o r k s b e c a u s e t h e p r o p a g a t i o n d e l a y c a n

n o t b e n e g l e c t e d c o m p a r e d w i t h t h e c e l l t r a n s m i s s i o n

d e l a y . A F D D I f r a m e , h o w e v e r , i s m u c h l o n g e r t h a n

a c e l l , s o f e e d b a c k t y p e c o n g e s t i o n c o n t r o l c a n b e a p -

p l i e d w h e n a n F D D I f r a m e i s a c o n t r o l u n i t .

I n s e c t i o n 2 o f t h e p a p e r , t e c h n i c a l i s s u e s f o r F D D I

n e t w o r k i n t e r c o n n e c t i o n t h r o u g h t h e A T M n e t w o r k

a r e p r e s e n t e d a n d i n s e c t i o n 3 w e p r e s e n t t h e t r a c

c o n t r o l s c h e m e . P e r f o r m a n c e o f t h e p r e s e n t e d s c h e m e

w h i c h i s o b t a i n e d f r o m c o m p u t e r s i m u l a t i o n i s s h o w n

i n s e c t i o n 4 a n d a p p l i c a b i l i t y o f t h e s c h e m e t o t h e

C L S F a p p l i c a t i o n i s i n v e s t i g a t e d i n s e c t i o n 5 .

2 F D D I N e t w o r k s I n t e r c o n n e c t i o n

t h r o u g h A T M n e t w o r k

F D D I ( F i b e r D i s t r i b u t e d D a t a I n t e r f a c e ) d e n e s

t h e h i g h s p e e d c o m m u n i c a t i o n i n t e r f a c e s 2 ] 3 ] f o r t h e



u s e r g r o u p w h i c h d i s t r i b u t e s g e o g r a p h i c a l l y i n a c l o s e

a r e a . E n h a n c e m e n t o f n e t w o r k a r e a , w h i c h l e a d s e n -

h a n c e m e n t o f a p p l i c a b l e d a t a b a s e a n d n e t w o r k r e -

s o u r c e s , i s a p o t e n t i a l d e m a n d o f t h e n e t w o r k u s e r s .

F D D I n e t w o r k s i n t e r c o n n e c t i o n t h r o u g h t h e A T M n e t -

w o r k i s o n e o f t h e p r o m i s i n g s o l u t i o n s o f t h i s d e m a n d .

C o n c e r n i n g a b o u t t h e c o n n e c t i o n s e r v i c e s i n t h e

A T M n e t w o r k , t w o t y p e s o f F D D I n e t w o r k i n t e r c o n -

n e c t i o n c a n b e c o n s i d e r e d ;

A . I n t e r - F D D I t r a c u s e s A T M n e t w o r k c o n n e c -

t i o n ( F i g . 1 ) .

B . I n t e r - F D D I t r a c i s d e a l t a t C L S F ( C o n n e c t i o n

L e s s S e r v i c e F u n c t i o n ) i n A T M n e t w o r k ( F i g . 2 ) .

I n t h e r s t c a s e , A T M n e t w o r k c o n n e c t i o n

( V P : V i r t u a l P a t h ) i s e s t a b l i s h e d f o r e a c h p a i r o f F D D I

n e t w o r k s . I n t h e s e c o n d , i n t e r - F D D I t r a c i s c o n c e n -

t r a t e d a t C L S F a n d t r a n s m i t t e d t o o t h e r C L S F w h i c h

i s l o c a t e d c l o s e t o t h e d e s t i n a t i o n F D D I . T h e r s t o n e

i s n o t a d e q u a t e w h e n t h e n u m b e r o f F D D I n e t w o r k s

i n t e r c o n n e c t e d i s l a r g e b e c a u s e a n u m b e r o f V P ' s a r e

n e c e s s a r y . T h u s , t h e s e c o n d o n e i s t h o u g h t t o b e m o r e

a p p l i c a b l e t o t h e A T M n e t w o r k .

B o t h t y p e s o f i n t e r c o n n e c t i o n a b o v e h a v e f o l l o w i n g

t e c h n i c a l p r o b l e m s .

1 . B a n d w i d t h a l l o c a t i o n f o r A T M c o n n e c t i o n .

2 . T r a c c o n t r o l f o r t a n d e m c o n n e c t e d m u l t i p l e n e t -

w o r k s .

I n b o t h c a s e s ( A a n d B a b o v e ) , i n t e r - F D D I t r a c

i s t r a n s m i t t e d t h r o u g h A T M c o n n e c t i o n i n t h e A T M

n e t w o r k . I n t h e r s t c a s e ( c a s e A ) , a d i r e c t c o m m u n i -

c a t i o n p a t h ( V P ) i s e s t a b l i s h e d f o r i n t e r - F D D I t r a c

t r a n s m i s s i o n o f e a c h p a i r o f F D D I n e t w o r k s . I n t h e

s e c o n d c a s e ( c a s e B ) , a n A T M c o n n e c t i o n ( V P ) i s e s -

t a b l i s h e d b e t w e e n C L S F . I n t h e A T M n e t w o r k , a d e -

q u a t e b a n d w i d t h i s a l l o c a t e d t o e a c h V P a n d t h e s e

a l l o c a t e d b a n d w i d t h c a n b e c h a n g e d d y n a m i c a l l y a c -

c o r d i n g t o t h e t r a c v o l u m e 4 ] 5 ] . T h u s , b a n d w i d t h

a l l o c a t i o n f o r t h e A T M c o n n e c t i o n s w h i c h t r a n s m i t

i n t e r - F D D I t r a c i s o n e o f t h e e s s e n t i a l t e c h n i c a l i s -

s u e s o f t h e F D D I i n t e r c o n n e c t i o n .

I n t e r - F D D I t r a c i s t r a n s m i t t e d t h r o u g h a s o u r c e

F D D I n e t w o r k , a n A T M n e t w o r k a n d a d e s t i n a t i o n

F D D I n e t w o r k . C o n g e s t i o n a t e a c h n e t w o r k a e c t s

a l o t t o t h e e n d - t o - e n d p e r f o r m a n c e o f t h e i n t e r - F D D I

t r a c . O n e o f t h e s o l u t i o n s f o r t h e c o n g e s t i o n a v o i d -

a n c e f o r t a n d e m c o n n e c t e d n e t w o r k s i s t h e f e e d b a c k

t y p e c o n g e s t i o n c o n t r o l b y w h i c h \ b a c k p r e s s u r e e e c t "

i s e x p e c t e d . T h e f e e d b a c k t y p e c o n g e s t i o n c o n t r o l ,

h o w e v e r , h a s b e e n s a i d t o b e u n a p p l i c a b l e t o t h e A T M

n e t w o r k s d u e t o t h e l o n g p r o p a g a t i o n d e l a y .

T h e p a p e r d e a l s w i t h t w o c h a l l e n g i n g i s s u e s f o r

F D D I n e t w o r k s i n t e r c o n n e c t i o n t h r o u g h t h e A T M n e t -

w o r k . O n e i s a b a n d w i d t h a l l o c a t i o n a l g o r i t h m w h i c h

a l l o c a t e s a d e q u a t e b a n d w i d t h t o t h e A T M c o n n e c -

t i o n ( V P ) w h i c h t r a n s m i t s i n t e r - F D D I t r a c . T h e

o t h e r i s a f e e d b a c k t y p e t r a c c o n t r o l w h i c h c a n b e

a p p l i e d t o t h e A T M c o n n e c t i o n f o r i n t e r - F D D I t r a f -

c . T o i n v e s t i g a t e t h e b a s i c p e r f o r m a n c e o f t h e s e t w o

s c h e m e s , w e c h o o s e a s i m p l e m o d e l o f F D D I n e t w o r k s

i n t e r c o n n e c t i o n ( F i g . 3 ) , i . e . o n e p a i r o f F D D I n e t w o r k s

a r e i n t e r c o n n e c t e d t h r o u g h o n e V P d i r e c t l y . R e s u l t s

o b t a i n e d f r o m t h e m o d e l c a n b e a p p l i e d t o t h e c a s e A

d i r e c t l y a n d w e s h o w h o w t o a p p l y o u r s c h e m e s t o t h e

c a s e B ( C L S F c a s e ) l a t e r .

3 T r a c C o n t r o l f o r C o n g e s t i o n P r e -

v e n t i o n a t D e s t i n a t i o n G a t e w a y

3 . 1 B a s i c C o n c e p t

T h e A T M n e t w o r k s s u p p o r t c o n n e c t i o n o r i e n t e d

c o m m u n i c a t i o n a n d t h e F D D I n e t w o r k s s u p p o r t c o n -

n e c t i o n l e s s s e r v i c e c o m m u n i c a t i o n . T h u s , a f a c i l i t y ,

i . e . a g a t e w a y , i s n e c e s s a r y f o r p r o t o c o l c o n v e r s i o n

b e t w e e n A T M i n t e r f a c e s a n d F D D I . A d a t a u n i t i n

F D D I n e t w o r k i s a f r a m e w h i c h h a s a v a r i a b l e l e n g t h

a n d w h o s e m a x i m u m l e n g t h i s 4 5 0 0 b y t e . A d a t a u n i t

i n t h e A T M n e t w o r k i s a c e l l w h o s e l e n g t h i s x a n d

5 3 b y t e . A t t h e s o u r c e g a t e w a y , a f r a m e f o r F D D I i s

d e c o m p o s e d t o m u l t i p l e c e l l s . C e l l s a r e a s s e m b l e d t o

F D D I f r a m e a t t h e d e s t i n a t i o n g a t e w a y . T h e r e a r e

s o m e o p t i o n s f o r t h e w a y t o i d e n t i f y w h i c h f r a m e a c e l l

b e l o n g s t o . O n e o f t h e s i m p l e s t w a y s i s t h a t a V C I i s

u s e d f o r f r a m e i d e n t i c a t i o n . O n e V C I i s a l l o c a t e d t o

t h e c e l l s w h i c h b e l o n g t o t h e s a m e f r a m e .

W e a s s u m e t h a t e a c h g a t e w a y p a i r i s c o n n e c t e d b y

V P i n t h e A T M n e t w o r k , w h i c h i s a s i m p l e m o d e l o f

F D D I i n t e r c o n n e c t i o n . I n t h i s s i t u a t i o n , V P b a n d -

w i d t h a l l o c a t i o n i s o n e o f t h e m o s t i m p o r t a n t i s s u e s

f o r F D D I i n t e r c o n n e c t i o n t h r o u g h t h e A T M n e t w o r k .

T h e s i m p l e s t w a y i s t h a t 1 0 0 M b p s i s a l l o c a t e d t o t h e

V P b u t t h i s i s l e a s t e e c t i v e . I n 6 ] , V P b a n d w i d t h

c o n t r o l m e t h o d w h i c h c o n t r o l s V P b a n d w i d t h a c c o r d -

i n g t o t h e t r a c v o l u m e a r r i v e d a t t h e s o u r c e g a t e -

w a y f r o m t h e s o u r c e F D D I , h a s b e e n p r o p o s e d . T h i s

s c h e m e d o e s n o t t a k e t r a c c o n d i t i o n o f d e s t i n a t i o n

F D D I i n t o c o n s i d e r a t i o n . T h i s m a y l e a d t h a t t o o

m u c h t r a c i s t r a n s m i t t e d t o t h e d e s t i n a t i o n g a t e -

w a y e v e n t h o u g h t h e d e s t i n a t i o n F D D I i s c o n g e s t e d .



T h i s i s o n e o f t h e m o s t s e r i o u s p r o b l e m s f o r t a n d e m

c o n n e c t e d n e t w o r k s . A s o l u t i o n f o r t h i s p r o b l e m i s

a c o n g e s t i o n c o n t r o l w h i c h u s e s f e e d b a c k i n f o r m a t i o n .

F r o m f e e d b a c k i n f o r m a t i o n , t h e s o u r c e g a t e w a y c a n

e s t i m a t e t h e c a p a c i t y o f d e s t i n a t i o n F D D I . W h e n V P

b a n d w i d t h i s c h a n g e d a c c o r d i n g t o t h i s e s t i m a t i o n ,

c o n g e s t i o n a t t h e d e s t i n a t i o n g a t e w a y c a n b e a v o i d e d .

F i g . 3 s h o w s t h e b a s i c s t r u c t u r e o f t h e p r o p o s e d

s c h e m e . T h e s o u r c e g a t e w a y c o n s i s t s o f a b u e r w h e r e

c e l l s d e c o m p o s e d f r o m a n a r r i v a l f r a m e a r e s t o r e d a n d

a p e r m i t q u e u e . A c a p a c i t y o f t h e p e r m i t q u e u e i s

s e t t l e d t o t h e n u m b e r o f c e l l s w h i c h c a n b e s t o r e d a t

d e s t i n a t i o n g a t e w a y b u e r , i . e . t h e c a p a c i t y o f i t . T h e

s c h e m e i s f o r m u l a t e d w i t h t w o p a r t s , a b a n d w i d t h a l -

l o c a t i o n a l g o r i t h m a n d a f e e d b a c k t y p e b u e r p r o t e c -

t i o n t r a c c o n t r o l . T h e s e a r e d e s c r i b e d i n d e t a i l i n

t h e f o l l o w i n g s e c t i o n .

3 . 2 F l o w C o n t r o l f o r D e s t i n a t i o n G a t e -

w a y B u e r P r o t e c t i o n

I t i s n o t p r e f e r a b l e t o m a k e c e l l s w h i c h a r r i v e a t

t h e d e s t i n a t i o n g a t e w a y l o s t , b e c a u s e t h e y h a v e a l -

r e a d y u s e d p l e n t y o f n e t w o r k r e s o u r c e s i n t h e A T M

n e t w o r k . W e p r e s e n t a o w c o n t r o l s c h e m e w h i c h p r e -

v e n t s b u e r o v e r o w a t t h e d e s t i n a t i o n g a t e w a y . T h e

d e t a i l o f t h e o w c o n t r o l s c h e m e i s a s f o l l o w s ;

A t t h e i n i t i a l s t a t e ( w h e r e t h e r e i s n o t r a c a t

g a t e w a y n o r o n V P ) , t h e p e r m i t q u e u e a t t h e

s o u r c e g a t e w a y i s l l e d u p w i t h p e r m i t s a n d V P

i s a l l o c a t e d i n i t i a l b a n d w i d t h .

A n F D D I f r a m e w h i c h a r r i v e s a t t h e s o u r c e g a t e -

w a y f r o m t h e s o u r c e F D D I n e t w o r k , i s d e c o m -

p o s e d i n t o c e l l s . T h e s e c e l l s a r e s t o r e d a t t h e

s o u r c e g a t e w a y F I F O b u e r .

W h e n t h e r e i s a n a v a i l a b l e p e r m i t i n t h e p e r m i t

q u e u e , a c e l l a t t h e h e a d o f b u e r o b t a i n s o n e

p e r m i t a n d i s t r a n s m i t t e d i n t o t h e A T M n e t w o r k

a t t h e r a t e d e n e d b y t h e b a n d w i d t h a l l o c a t e d t o

t h e V P .

A t t h e d e s t i n a t i o n g a t e w a y , a r r i v e d c e l l s a r e a s -

s e m b l e d t o a n F D D I f r a m e a c c o r d i n g t o t h e i r

V C I . W h e n e v e r o n e F D D I f r a m e a s s e m b l e d a t t h e

d e s t i n a t i o n g a t e w a y i s t r a n s m i t t e d t o t h e d e s t i -

n a t i o n F D D I n e t w o r k , a n A C K i n c l u d i n g F D D I

f r a m e l e n g t h i n f o r m a t i o n i s t r a n s m i t t e d t o t h e

s o u r c e g a t e w a y .

W h e n t h e s o u r c e g a t e w a y r e c e i v e s t h i s A C K , p e r -

m i t s w h o s e n u m b e r i s t h e s a m e a s t h e n u m b e r o f

c e l l s r e l a t e d t o t h e F D D I f r a m e , a r e i n c r e a s e d a t

t h e p e r m i t q u e u e .

T h e t o t a l a m o u n t o f p e r m i t s w h i c h i n c l u d e p e r m i t s

o b t a i n e d b y c e l l s i n t r a n s m i s s i o n i s s a m e a s t h e c a -

p a c i t y o f t h e d e s t i n a t i o n g a t e w a y . S o , t h e n u m b e r o f

c e l l s t r a n s m i t t e d i n t o t h e A T M n e t w o r k w i t h o u t r e -

c e i v i n g A C K i s r e s t r i c t e d u n d e r t h e c a p a c i t y o f t h e

d e s t i n a t i o n g a t e w a y b u e r . T h u s , b u e r o v e r o w a t

t h e d e s t i n a t i o n g a t e w a y i s c o m p l e t e l y p r e v e n t e d .

O n e A C K i s t r a n s m i t t e d f o r a n F D D I f r a m e , w h i c h

m e a n s t h e c o n t r o l u n i t o f t h e o w c o n t r o l i s a f r a m e .

A n F D D I f r a m e i s m u c h l o n g e r t h a n a c e l l . S o , p r o p -

a g a t i o n d e l a y i s r e l a t i v e l y s h o r t c o m p a r e d w i t h t r a n s -

m i s s i o n d e l a y . T h i s l e a d s f e e d b a c k t y p e o f o w c o n t r o l

s c h e m e a p p l i c a b l e t o t h e A T M n e t w o r k .

3 . 3 V P B a n d w i d t h A l l o c a t i o n A l g o r i t h m

V P b a n d w i d t h a l l o c a t i o n a l g o r i t h m p r e s e n t e d h e r e

c o n s i s t o f t w o a l g o r i t h m s ; b a n d w i d t h c o m p r e s s i o n a l -

g o r i t h m a n d b a n d w i d t h e n l a r g e m e n t a l g o r i t h m .

3 . 3 . 1 B a n d w i d t h C o m p r e s s i o n A l g o r i t h m

T h e V P b a n d w i d t h c o m p r e s s i o n a l g o r i t h m i s a s f o l -

l o w s ;

T h e s o u r c e g a t e w a y r e q u e s t s V P b a n d w i d t h

c h a n g e t o t h e A T M n e t w o r k e v e r y N s e c o n d s ( w e

c a l l N ( s e c ) a s s l i d e i n t e r v a l ) . E v e r y N s e c o n d s ,

t o t a l a m o u n t o f f r a m e s t r a n s m i t t e d t o t h e d e s t i -

n a t i o n F D D I f r o m t h e d e s t i n a t i o n g a t e w a y i s e s -

t i m a t e d f r o m A C K ' s r e c e i v e d d u r i n g t h e l a t e s t M

s l i d e i n t e r v a l s ( i . e . M N s e c o n d s ) ( F i g . 4 ) . W e c a l l

M a s a m e a s u r i n g i n t e r v a l . R e q u e s t b a n d w i d t h

i s c a l c u l a t e d f r o m t h i s e s t i m a t e d a m o u n t o f i n f o r -

m a t i o n b y r a i s i n g t o a u n i t o f M b p s . F o r e x a m -

p l e , w h e n t h e e s t i m a t e d a m o u n t v a l u e i s 3 . 2 M b p s ,

t h e r e q u e s t b a n d w i d t h i s 4 M b p s . I n t h i s c a s e ,

0 . 8 M b p s i s a m a r g i n b a n d w i d t h .

W h e n t h e c a l c u l a t e d r e q u e s t b a n d w i d t h i s l e s s

t h a n a m i n i m u m b a n d w i d t h ( B m i n ) , t h e r e q u e s t

b a n d w i d t h i s s e t t l e d t o B m i n ( M b p s ) .

W h e n t h e r e i s e n o u g h v a c a n t b a n d w i d t h , t h e

A T M n e t w o r k a l l o c a t e s t h e r e q u e s t e d b a n d w i d t h

t o t h e V P .

3 . 3 . 2 B a n d w i d t h E n l a r g e m e n t A l g o r i t h m

T h e a b o v e b a n d w i d t h a l l o c a t i o n a l g o r i t h m c a n w o r k

f o r b a n d w i d t h c o m p r e s s i o n . B u t t h i s d o e s n o t w o r k



w e l l f o r b a n d w i d t h e n l a r g e m e n t . T h u s , s o m e b a n d -

w i d t h e n l a r g e m e n t a l g o r i t h m i s n e c e s s a r y f o r a d e q u a t e

b a n d w i d t h a l l o c a t i o n . W h e n t r a c v o l u m e i n t h e d e s -

t i n a t i o n F D D I n e t w o r k i s s m a l l , i . e . i t h a s e n o u g h

c a p a c i t y , a n d t r a c b e t w e e n t w o F D D I n e t w o r k s i s

s m a l l , V P b a n d w i d t h i s c o m p r e s s e d b y t h e a b o v e a l g o -

r i t h m . I f t r a c b e t w e e n t w o F D D I n e t w o r k s i n c r e a s e s

i n t h i s s i t u a t i o n , c e l l t r a n s m i s s i o n r a t e t o t h e d e s t i -

n a t i o n g a t e w a y h a s b e e n r e g u l a t e d b y t h e V P b a n d -

w i d t h , s o a r r i v a l r a t e o f A C K ' s c a n n o t b e s o h i g h .

I n t h i s s i t u a t i o n , a r r i v a l f r a m e s t o t h e s o u r c e g a t e -

w a y a r e s t o r e d i n t h e b u e r e v e n t h o u g h t h e r e a r e

m a n y p e r m i t s i n t h e p e r m i t q u e u e . W h e n t h e s y s t e m

f a l l s i n t o t h i s s i t u a t i o n , c e l l t r a n s m i s s i o n r a t e f r o m t h e

s o u r c e g a t e w a y m u s t b e i n c r e a s e d , i . e . b a n d w i d t h f o r

t h e V P s h o u l d b e e n l a r g e d . W e p r e s e n t t h e f o l l o w i n g

b a n d w i d t h e n l a r g e m e n t a l g o r i t h m .

A t h r e s h o l d f o r t h e b u e r a n d a t h r e s h o l d f o r

t h e p e r m i t q u e u e i n t h e s o u r c e g a t e w a y a r e s e t -

t l e d . A t t h e t i m i n g o f b a n d w i d t h r e q u e s t ( e v -

e r y N ( s e c ) ) b a n d w i d t h f o r t h e V P i s i n c r e a s e d b y

a n i n c r e m e n t u n i t o f b a n d w i d t h w h e n t h e b u e r

l e n g t h a n d t h e p e r m i t q u e u e l e n g t h i n t h e s o u r c e

g a t e w a y a r e o v e r e a c h t h r e s h o l d .

4 P e r f o r m a n c e E v a l u a t i o n

W e e v a l u a t e t h e p e r f o r m a n c e o f t h e t r a c c o n t r o l

f o r c o n g e s t i o n p r e v e n t i o n a t d e s t i n a t i o n g a t e w a y ( w e

c a l l o u r s c h e m e D G W s c h e m e ) b y c o m p u t e r s i m u l a -

t i o n . F i r s t , w e c o m p a r e t h e D G W s c h e m e a n d t h e V P

b a n d w i d t h c o n t r o l p r o p o s e d i n 6 ] ( w e c a l l t h i s S G W

s c h e m e b e c a u s e i t c o n t r o l s V P b a n d w i d t h a c c o r d i n g

t o t h e t r a c v o l u m e a r r i v e d a t t h e s o u r c e g a t e w a y ) .

A n d w e i n v e s t i g a t e t h e s y s t e m p a r a m e t e r o f t h e D G W

s c h e m e .

4 . 1 S i m u l a t i o n M o d e l

F D D I i s t h e t o k e n r i n g n e t w o r k w h i c h u s e s t h e

T i m e d T o k e n R o t a t i o n P r o t o c o l 7 ] . M e a n t o k e n r o -

t a t i o n t i m e i s l e s s t h a n T T R T ( T a r g e t T o k e n R o t a t i o n

T i m e ) a n d m a x i m u m t o k e n r o t a t i o n t i m e i s e x a c t l y

l e s s t h a n t w i c e t h e T T R T 7 ] 8 ] . O n a h e a v y t r a c

c o n d i t i o n , t o k e n r o t a t i o n t i m e r e a c h e s c l o s e t o t h e

T T R T a n d i n t e r a r r i v a l t i m e o f t h e t o k e n r e a c h e s a

x e d v a l u e 9 ] 1 0 ] . T a k i n g t h e s e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e

F D D I i n t o c o n s i d e r a t i o n , t h e s o u r c e F D D I n e t w o r k

a n d t h e d e s t i n a t i o n F D D I n e t w o r k a r e m o d e l e d a s a

c y c l i c s e r v e r w i t h i d l e p e r i o d .

F r a m e a r r i v a l p r o c e s s t o t h e s o u r c e g a t e w a y ]

N

S

: T h e n u m b e r o f a c t i v e s t a t i o n s ( i . e . s t a t i o n s

w h i c h h a v e f r a m e s t o b e s e n t ) i n t h e s o u r c e F D D I

n e t w o r k .

N

G

: T h e n u m b e r o f s t a t i o n s w h i c h h a v e f r a m e s

s e n t t o t h e s o u r c e g a t e w a y i . e . i n t e r - F D D I t r a c .

I n t e r F D D I t r a c i s m o d e l e d a s f o l l o w s ( F i g . 6 ) .

B u e r c a p a c i t y o f e a c h s t a t i o n i s i n n i t y .

F r a m e a r r i v a l p r o c e s s t o e a c h s t a t i o n i s a P o i s s o n

p r o c e s s w i t h m e a n a r r i v a l r a t e

1

( f r a m e s / s e c ) .

T h e r a t i o o f i n t e r - F D D I t r a c i s P .

T h e t o k e n h o l d i n g t i m e ( T H T ) o f e a c h s t a t i o n

i s e x p o n e n t i a l l y d i s t r i b u t e d w i t h m e a n

T T R T

N

S

( s e c ) .

T h e t i m e i n t e r v a l b e t w e e n t h e t i m e w h e n t h e i -

t h i n t e r - F D D I s t a t i o n r e l e a s e s t h e t o k e n a n d t h e

t i m e w h e n t h e ( i + 1 ) - t h i n t e r - F D D I s t a t i o n h o l d s

t h e t o k e n , i s e x p o n e n t i a l l y d i s t r i b u t e d w i t h m e a n

T T R T

N

S

N

S

? N

G

N

G

( s e c ) .

F r a m e s e r v i c e p r o c e s s i n t h e d e s t i n a t i o n F D D I ]

N

R

: T h e n u m b e r o f a c t i v e s t a t i o n i n t h e d e s t i -

n a t i o n F D D I .

I n t e r a r r i v a l p r o c e s s o f t h e t o k e n t o t h e d e s t i n a t i o n

g a t e w a y i s A r l a n g d i s t r i b u t i o n o f p h a s e ( N

R

? 1 )

w i t h m e a n

T T R T ( N

R

? 1 )

N

R

( s e c ) .

T o k e n H o l d i n g T i m e ( T H T ) f o r t h e d e s t i n a t i o n

g a t e w a y i s e x p o n e n t i a l l y d i s t r i b u t e d w i t h m e a n

T T R T

N

R

( s e c ) .

S i m u l a t i o n p a r a m e t e r s a r e s e t t l e d a s f o l l o w s ;

T h e d i s t a n c e b e t w e e n t w o F D D I n e t w o r k s i s

5 0 0 ( k m ) .

B u e r c a p a c i t y o f b o t h t h e s o u r c e a n d d e s t i n a t i o n

g a t e w a y i s 5 0 m a x i m u m l e n g t h f r a m e s ( 5 0 4 5 0 0

b y t e ) .

F D D I f r a m e l e n g t h i s t r u n c a t e d e x p o n e n t i a l l y d i s -

t r i b u t e d w i t h m e a n 7 0 c e l l s . M a x i m u m l e n g t h i s

1 0 3 c e l l s a n d m i n i m u m l e n g t h i s 5 0 c e l l s .

T T R T i s 1 6 7 . 7 7 2 1 6 ( m s e c ) .



T i m e n e c e s s a r y f o r V P b a n d w i d t h a l l o c a t i o n i s

5 0 ( m s e c ) .

P r o p a g a t i o n d e l a y i s 5 . 0 ( s e c / k m ) .

A m i n i m u m b a n d w i d t h ( B

m i n

) i s 1 ( M b p s ) .

P a y l o a d t y p e o f t h e c e l l i s t y p e 3 i . e . p a y l o a d i s

4 4 b y t e .

4 . 1 . 1 C o m p a r i s o n w i t h S G W s c h e m e

I n t h i s s e c t i o n , w e i n v e s t i g a t e D G W s c h e m e a n d S G W

s c h e m e . F o r S G W s c h e m e , w e a s s u m e f o l l o w i n g a s -

s u m p t i o n s .

B a n d w i d t h r e q u e s t i s m a d e e v e r y N ( s e c ) a c c o r d -

i n g t o t h e a r r i v a l t r a c v o l u m e a r r i v e d a t t h e

s o u r c e g a t e w a y a n d m e a s u r e d i n t h e p r e v i o u s

M N ( s e c ) . R e q u e s t b a n d w i d t h i s c a l c u l a t e d

f r o m t h i s e v a l u a t e d a m o u n t o f a r r i v e d i n f o r m a -

t i o n b y r a i s i n g t o a u n i t o f M b p s .

T h r e s h o l d f o r t h e b u e r a t t h e s o u r c e g a t e w a y i s

s e t t l e d a n d b a n d w i d t h i s i n c r e a s e d b y a n i n c r e -

m e n t u n i t o f b a n d w i d t h w h e n t h e b u e r l e n g t h i s

o v e r t h e t h r e s h o l d .

T h e m e a n f r a m e a r r i v a l r a t e t o t h e s o u r c e g a t e w a y ,

2

a n d m e a n s e r v i c e r a t e o f f r a m e s a t t h e d e s t i n a t i o n

g a t e w a y i s a s f o l l o w s ;

2

=

1

P N

G

( f r a m e / s )

=

1 0 0 1 0

6

L 4 4 8

1

N

R

( f r a m e / s )

w h e r e L i s a v e r a g e f r a m e l e n g t h ( c e l l ) . W e d e n e t h e

c a p a c i t y r a t i o ,

=

2

B a n d w i d t h a l l o c a t i o n ]

W e i n v e s t i g a t e t h e t r a n s i e n t b e h a v i o r o f t h e s c h e m e

w h e n i n t e r - F D D I t r a c o r t h e c a p a c i t y o f t h e d e s t i -

n a t i o n F D D I c h a n g e s t e m p o r a r i l y .

F i g . 8 s h o w s t r a n s i e n t b e h a v i o r o f t h e a l l o c a t e d

b a n d w i d t h o f t h e S G W s c h e m e a n d t h e D G W s c h e m e

u n d e r t h e t r a c c o n d i t i o n d e p i c t e d i n F i g . 7 . F r a m e

a r r i v a l r a t e t o t h e s o u r c e g a t e w a y (

2

) i n c r e a s e s c l o s e

t o t h e f r a m e s e r v i c e r a t e a t t h e d e s t i n a t i o n g a t e -

w a y ( , f r a m e t r a n s m i s s i o n r a t e t o t h e d e s t i n a t i o n

F D D I ) f o r t w o s e c o n d s ( 2 0 { 2 2 s e c ) a s s h o w n i n F i g . 7 .

I n b o t h s c h e m e s , t h e a l l o c a t e d b a n d w i d t h i n c r e a s e s

a b o u t 1 ( s e c ) a f t e r

2

i n c r e a s e s . T h e s e r e s u l t s s h o w

b o t h s c h e m e s h a v e h i g h a p p l i c a b i l i t y t o b a n d w i d t h i n -

c r e m e n t r e q u i r e d f r o m i n c r e a s e o f a r r i v a l t r a c t o t h e

s o u r c e g a t e w a y .

F i g . 1 0 s h o w s t r a n s i e n t b e h a v i o r o f t h e a l l o c a t e d

b a n d w i d t h o f t h e S G W s c h e m e a n d t h e D G W s c h e m e

u n d e r t h e t r a c c o n d i t i o n d e p i c t e d i n F i g . 9 . T h e

f r a m e s e r v i c e r a t e a t t h e d e s t i n a t i o n g a t e w a y ( ) d e -

c r e a s e s f o r t w o s e c o n d s ( 2 0 { 2 2 s e c ) a n d d u r i n g t h i s i n -

t e r v a l i s l e s s t h a n

2

. T h i s l e a d s t e m p o r a r y o v e r l o a d

c o n d i t i o n a n d V P b a n d w i d t h s h o u l d b e c o m p r e s s e d a s

s o o n a s p o s s i b l e . A s s h o w n i n F i g . 1 0 , t h e S G W s c h e m e

c a n n o t c o m p r e s s t h e V P b a n d w i d t h i n t h i s s i t u a t i o n

a t a l l b e c a u s e i t o n l y u s e s t h e t r a c i n f o r m a t i o n a t t h e

s o u r c e g a t e w a y . T h e D G W s c h e m e d e c r e a s e s t h e V P

b a n d w i d t h a b o u t 1 ( s e c ) a f t e r t h e c a p a c i t y o f t h e d e s -

t i n a t i o n g a t e w a y d e c r e a s e s . T h e s e r e s u l t s s h o w h i g h

a p p l i c a b i l i t y o f t h e D G W s c h e m e f o r b a n d w i d t h c o m -

p r e s s i o n r e q u i r e d f r o m c a p a c i t y d e c r e a s e o f t h e d e s -

t i n a t i o n F D D I . T h e r e a s o n f o r a b o u t 1 ( s e c ) d e l a y o f

b a n d w i d t h c o m p r e s s i o n i s t h a t r e q u e s t b a n d w i d t h i s

c a l c u l a t e d f r o m t h e t r a c i n f o r m a t i o n o b t a i n e d d u r -

i n g t h e p r e v i o u s M N ( s e c ) . W h e n M N i s s m a l l ,

t h e V P b a n d w i d t h w i l l b e v a r i e d q u i c k l y a c c o r d i n g t o

t h e c a p a c i t y c h a n g e o f t h e d e s t i n a t i o n g a t e w a y . B u t ,

t o o s m a l l M N l e a d s t o o s e n s i t i v e b a n d w i d t h a l l o -

c a t i o n . W e i n v e s t i g a t e t h e p e r f o r m a n c e o f t h e D G W

s c h e m e f o r t h e s e s y s t e m p a r a m e t e r s i n t h e f o l l o w i n g

s e c t i o n .

A v e r a g e V P b a n d w i d t h ]

F i g . 1 1 s h o w s a v e r a g e V P b a n d w i d t h c h a r a c t e r i s t i c s

w h e r e t h e c a p a c i t y r a t i o (

2

) i s v a r i e d b y i n c r e a s i n g

2

( i s x e d ) . W h e n

2

i s l e s s t h a n , t h e V P b a n d -

w i d t h s h o u l d b e d e c i d e d a c c o r d i n g t o t h e v a l u e o f

2

.

W h e n

2

i s g r e a t e r t h a n , t h e V P b a n d w i d t h s h o u l d

b e r e s t r i c t e d a c c o r d i n g t o t h e v a l u e o f . T h u s , t h e

i d e a l b a n d w i d t h a l l o c a t i o n i s a s s h o w n i n F i g . 1 1 . T h e

S G W s c h e m e o n l y u s e s t r a c i n f o r m a t i o n o f t h e a r -

r i v a l f r a m e s t o t h e s o u r c e g a t e w a y . T h i s m e a n s t h a t

i t d o e s n o t t a k e i n t o a c c o u n t t h e c a p a c i t y o f t h e d e s t i -

n a t i o n F D D I . S i m u l a t i o n r e s u l t s o f t h e S G W s c h e m e

r e p r e s e n t t h a t a v e r a g e a l l o c a t e d V P b a n d w i d t h i n -

c r e a s e s a c c o r d i n g t o i n c r e a s e o f a r r i v a l f r a m e s e v e n

w h e n t h e a r r i v a l r a t e (

2

) e x c e e d s t h e c a p a c i t y o f t h e

d e s t i n a t i o n F D D I ( ) . H o w e v e r , t h e D G W s c h e m e i n -

c r e a s e s a v e r a g e a l l o c a t e d V P b a n d w i d t h w h e n

2

< ,

a n d s t o p s t o i n c r e a s e w h e n

2

. T h u s , t h e D G W

s c h e m e c a n a l l o c a t e V P b a n d w i d t h i n m o r e a d e q u a t e

w a y t h a n t h e S G W s c h e m e .

F r a m e L o s s P r o b a b i l i t y ]



F i g . 1 0 s h o w s f r a m e l o s s p r o b a b i l i t y c h a r a c t e r i s t i c s

o f t h e S G W s c h e m e a n d t h e D G W s c h e m e . T h e D G W

s c h e m e r e p r e s e n t s b e t t e r f r a m e l o s s p r o b a b i l i t i e s t h a n

t h e S G W s c h e m e , e v e n t h o u g h b o t h s c h e m e s a r e a l l o -

c a t e d s i m i l a r V P b a n d w i d t h w h e r e t h e c a p a c i t y r a t i o

i s l e s s t h a n 1 . 0 . F o r t h e D G W s c h e m e , f r a m e l o s s

( c e l l l o s s ) c a n n o t o c c u r a t t h e d e s t i n a t i o n g a t e w a y

b e c a u s e o f t h e p e r m i t m e c h a n i s m . I n t h i s s i m u l a t i o n ,

f r a m e l o s s ( c e l l l o s s ) h a p p e n s t o o c c u r o n l y a t t h e d e s -

t i n a t i o n g a t e w a y f o r t h e S G W s c h e m e . C e l l s a r r i v i n g

a t t h e d e s t i n a t i o n g a t e w a y u s e s n e t w o r k r e s o u r c e s a s

t h e y a r e t r a n s m i t t e d t h r o u g h t h e A T M n e t w o r k . F u r -

t h e r m o r e , c e l l l o s s a t t h e d e s t i n a t i o n g a t e w a y l e a d s c e l l

r e t r a n s m i s s i o n ( o r f r a m e r e t r a n s m i s s i o n ) a n d i n c r e a s e

o f A T M t r a c l o a d . T h u s , c e l l l o s s a t t h e d e s t i n a t i o n

g a t e w a y i s n o t d e s i r a b l e , s o t h e D G W s c h e m e i s m o r e

a d e q u a t e t h a n t h e S G W s c h e m e .

4 . 1 . 2 S y s t e m P a r a m e t e r f o r D G W S c h e m e

T h e D G W s c h e m e h a s f o u r s y s t e m p a r a m e t e r s w h i c h

s h o u l d b e d e c i d e d b e f o r e h a n d , m e a s u r i n g i n t e r v a l ,

s l i d e i n t e r v a l , a t h r e s h o l d a n d a n i n c r e m e n t u n i t o f

b a n d w i d t h f o r t h e b a n d w i d t h e n l a r g e m e n t a l g o r i t h m .

F i g . 1 3 p r e s e n t s a v e r a g e V P b a n d w i d t h a n d f r a m e

l o s s p r o b a b i l i t y c h a r a c t e r i s t i c s w h e r e t h e m e a s u r i n g

i n t e r v a l ( M ) i s v a r i e d . S i m u l a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t t h e

m o r e M i s , t h e s m a l l e r b o t h a v e r a g e V P b a n d w i d t h

a n d f r a m e l o s s p r o b a b i l i t y a r e . T h e D G W s c h e m e

c a l c u l a t e s r e q u e s t b a n d w i d t h b a s e d o n A C K i n f o r m a -

t i o n r e c e i v e d d u r i n g t h e p r e v i o u s M N ( s e c ) . S o , t o o

s m a l l M l e a d s t o o s e n s i t i v e b a n d w i d t h r e q u e s t . W h e n

M i s s m a l l a n d A C K a r r i v a l r a t e h a p p e n s t o b e s m a l l

t e m p o r a r i l y , t h e V P b a n d w i d t h c a n b e t o o r e s t r i c t e d .

I n t h i s c a s e , b a n d w i d t h e n l a r g e m e n t a l g o r i t h m m a y

w o r k f r e q u e n t l y , a n d t h i s l e a d s t o o m u c h b a n d w i d t h

a l l o c a t i o n . M s h o u l d h a v e r a t h e r l a r g e v a l u e t a k i n g

i n t o a c c o u n t o f t h e s e n s i t i v i t y o f t h e s c h e m e .

F i g . 1 4 s h o w s a v e r a g e V P b a n d w i d t h a n d f r a m e l o s s

p r o b a b i l i t y c h a r a c t e r i s t i c s w h e r e t h e s l i d e i n t e r v a l ( N )

i s v a r i e d . S i m u l a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t t h e m o r e N i s ,

t h e s m a l l e r a v e r a g e V P b a n d w i d t h i s a n d t h e l a r g e r

f r a m e l o s s p r o b a b i l i t y i s . G r e a t v a l u e o f N l e a d s e f -

f e c t i v e b a n d w i d t h a l l o c a t i o n f o r t h e s a m e r e a s o n d e -

s c r i b e d a b o v e c o n s i d e r a t i o n o f a p a r a m e t e r M . B u t

l a r g e N l e a d s i n s e n s i t i v i t y f o r t e m p o r a r y t r a c c h a n g e

a n d f r a m e l o s s p r o b a b i l i t y i n c r e a s e s . T h u s , N l e a d s

t r a d e o r e l a t i o n b e t w e e n a v e r a g e V P b a n d w i d t h a n d

f r a m e l o s s p r o b a b i l i t y

F i g . 1 5 a n d F i g . 1 6 s h o w a v e r a g e V P b a n d w i d t h

a n d f r a m e l o s s p r o b a b i l i t y c h a r a c t e r i s t i c s w h e r e t h e

t h r e s h o l d a n d a n i n c r e m e n t u n i t o f b a n d w i d t h a r e

v a r i e d , r e s p e c t i v e l y . S i m u l a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t t h e

m o r e t h e t h r e s h o l d i s a n d t h e l e s s t h e i n c r e m e n t u n i t

o f b a n d w i d t h i s , t h e s m a l l e r a v e r a g e V P b a n d w i d t h i s

a n d t h e l a r g e r f r a m e l o s s p r o b a b i l i t y i s . S o , t h r e s h o l d

v a l u e a n d t h e i n c r e m e n t u n i t o f b a n d w i d t h a l s o l e a d

t r a d e o r e l a t i o n b e t w e e n a v e r a g e V P b a n d w i d t h a n d

f r a m e l o s s p r o b a b i l i t y .

5 A p p l i c a b i l i t y o f D G W S c h e m e f o r

C L S F A p p r o a c h

I n t h e p a p e r , w e a s s u m e o n e p a i r o f F D D I n e t -

w o r k s a r e i n t e r c o n n e c t e d t h r o u g h A T M V P b e c a u s e

t h e b a s i c c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e D G W s c h e m e i s t o

b e i n v e s t i g a t e d . A s d e s c r i b e d i n s e c t i o n 2 , C L S F a p -

p r o a c h ( F i g . 2 ) i s a d e q u a t e f o r t h e A T M n e t w o r k w h i c h

s h o u l d i n c l u d e a l o t o f F D D I n e t w o r k i n t e r c o n n e c t i o n s .

I n C L S F a p p r o a c h , V P i s a l s o s e t t l e d b e t w e e n C L S F .

T h e D G W s c h e m e c a n b e a p p l i e d t o t h e C L S F a p -

p r o a c h i n t h e f o l l o w i n g w a y .

T h e D G W s c h e m e i s a p p l i e d t o t h e V P b e t w e e n o n e

p a i r o f C L S F ' s . T h e C L S F c o n n e c t e d w i t h t h e d e s t i -

n a t i o n F D D I n e t w o r k r e t u r n s A C K t o t h e C L S F c o n -

n e c t e d w i t h t h e s o u r c e F D D I w h e n i t r e c e i v e s a l l c e l l s

w h i c h a r e d e c o m p o s e d f r o m o n e F D D I f r a m e . T h e

C L S F c o n n e c t e d w i t h t h e s o u r c e F D D I r e c e i v e s A C K ' s

f r o m m u l t i p l e F D D I ' s c o n n e c t e d t o t h e o t h e r C L S F o f

t h e p a i r a n d c o n t r o l s t h e V P b a n d w i d t h b a s e d o n t h e

t r a c i n f o r m a t i o n o b t a i n e d f r o m t h e s e A C K ' s i n t h e

s i m i l a r w a y o f t h e D G W s c h e m e . T h e o n l y d i e r e n c e

b e t w e e n t h e D G W s c h e m e a n d t h e s e o p e r a t i o n s f o r

C L S F a p p l i c a t i o n i s t h a t V P r e q u e s t b a n d w i d t h i s c a l -

c u l a t e d f r o m g r o u p o f A C K ' s r e c e i v e d f r o m m u l t i p l e

F D D I n e t w o r k s .

6 C o n c l u s i o n s

I n t h i s p a p e r , w e p r e s e n t a n e w t r a c c o n t r o l

s c h e m e f o r t h e F D D I i n t e r c o n n e c t i o n t h r o u g h t h e

A T M n e t w o r k . T h e s c h e m e p r e v e n t s c e l l l o s s a t t h e

d e s t i n a t i o n g a t e w a y b y u s i n g a p e r m i t o p e r a t i o n . P e r -

m i t s a r e i n c r e a s e d a t t h e s o u r c e g a t e w a y w h e n i t r e -

c e i v e s A C K o f a f r a m e f r o m t h e d e s t i n a t i o n g a t e w a y .

T h e s o u r c e g a t e w a y c o n t r o l s b a n d w i d t h o f t h e V P

w h i c h c o n n e c t s t w o F D D I ' s b a s e d o n n o t o n l y t h e t r a f -

c c o n d i t i o n o f t h e d e s t i n a t i o n F D D I o b t a i n e d f r o m

A C K b u t a l s o a r r i v a l t r a c t o i t f r o m t h e s o u r c e

F D D I . T h e s c h e m e b e l o n g s t o t h e f e e d b a c k t y p e o f

t r a c c o n t r o l . F e e d b a c k t y p e o f t r a c c o n t r o l s a r e

s a i d t o b e u n a p p l i c a b l e t o t h e A T M n e t w o r k b e c a u s e

p r o p a g a t i o n d e l a y o f a c e l l c a n n o t n e g l e c t e d c o m p a r e d



w i t h i t s t r a n s m i s s i o n t i m e . A c o n t r o l u n i t o f t h e

s c h e m e i s a n F D D I f r a m e w h i c h i s m u c h l o n g e r t h a n

a c e l l , s o p r o p a g a t i o n d e l a y i s r a t h e r s m a l l , w h i c h e n -

a b l e s a f e e d b a c k t y p e o f t r a c c o n t r o l a p p l i c a b l e t o

t h e A T M n e t w o r k . S i m u l a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t b a n d -

w i d t h a l l o c a t e d t o t h e V P i n c r e a s e s a c c o r d i n g t o a r -

r i v a l t r a c w h e n t h e d e s t i n a t i o n F D D I h a s e n o u g h c a -

p a c i t y a n d a l l o c a t e d b a n d w i d t h i s n o t i n c r e a s e d w h e n

i t s c a p a c i t y i s l e s s t h a n a r r i v a l t r a c . T h u s , o u r

s c h e m e h a s d e s i r a b l e V P b a n d w i d t h a l l o c a t i o n c h a r -

a c t e r i s t i c s .

I n t a n d e m c o n n e c t e d n e t w o r k , e n d - t o - e n d t r a c

c o n t r o l i s n e c e s s a r y f o r t h e c o m p l e t e p r e v e n t i o n o f c e l l

l o s s . I t i s o u r r e m a i n e d w o r k f o r f u t u r e t o i n v e s t i g a t e

t h e p e r f o r m a n c e o f t h e e n d - t o - e n d t r a c c o n t r o l w h i c h

i s c o n s t r u c t e d w i t h t h r e e f e e d b a c k t y p e o f t r a c c o n -

t r o l s i n t h e s o u r c e F D D I n e t w o r k , t h e A T M n e t w o r k

a n d t h e d e s t i n a t i o n F D D I n e t w o r k .

R e f e r e n c e s

1 ] C C I T T S t u d y G r o u p X V I I I D r a f t D o c u m e n t s

o n B - I S D N a n d A T M T e c h n i q u e s , S t u d y G r o u p

X V I I I , G e n e v a ( 1 9 9 0 J a n . )

2 ] A m e r i c a n N a t i o n a l S t a n d a r d s I n s t i t u t e A N S I

X 3 . 1 3 9 - 1 9 8 7 : \ F i b e r D i s t r i b u t e d D a t a I n t e r -

f a c e ( F D D I ) { T o k e n R i n g M e d i a A c c e s s C o n -

t r o l " ( 1 9 8 7 )

3 ] F . E . R o s s , \ A n O v e r v i e w o f F D D I : T h e F i b e r

D i s t r i b u t e d D a t a I n t e r f a c e , " I E E E J o u r n a l o n

S e l e c t e d A r e a s i n C o m m u n i c a t i o n s , V o l . S A C - 7 ,

N o . 7 , p p . 1 0 4 3 - 1 0 5 1 ( 1 9 8 9 S e p t . )

4 ] S . S h i o d a a n d H . U o s e , \ V i r t u a l P a t h B a n d w i d t h

C o n t r o l f o r A T M N e t w o r k s , " I E I C E T e c h n i c a l

R e p o r t , I N 9 1 - 3 ( 1 9 9 1 A p r i l ) ( i n J a p a n e s e )

5 ] K . K u s u d a e t . a l , \ C o n t r o l o f V i r t u a l P a t h C a p a c -

i t y i n A T M N e t w o r k , " P r o c . o f t h e 1 9 9 2 I E I C E

S p r i n g C o n f . , B - 6 8 3 ( 1 9 9 2 M a r c h ) ( i n J a p a n e s e )

6 ] P . C r o c e t t i , G . G a l l a s s i a n d M . G e r l a , \ B a n d w i d t h

A d v e r t i s i n g f o r M A N / A T M C o n n e c t i o n l e s s I n -

t e r w o r k i n g , " I E E E I N F O C O M ' 9 1 , p p . 1 1 4 5 -

1 1 5 0 ( 1 9 9 1 A p r i l )

7 ] W . S t a l l i n g s , \ H a n d b o o k o f

C o m p u t e r - C o m m u n i c a t i o n s S t a n d a r d s , "

V o l . 2 , c h a p t e r 7 , N e w Y o r k : M a c m i l l a n P u b l i s h i n g

C o .

8 ] K . C . S e v i k a n d M . J . J o h n s o n , \ C y c l e T i m e P r o p -

e r t i e s o f t h e F D D I T o k e n R i n g P r o t o c o l , " I E E E

T r a n s . o n S o f t w a r e E n g i n e e r i n g , V o l . S E - 1 3 , N o . 3

( 1 9 8 7 M a r c h )

9 ] W . L . G e n t e r , \ P e r f o r m a n c e A n a l y s i s o f t h e T o -

k e n P a s s i n g B u s N e t w o r k w i t h P r i o r i t y C l a s s e s , "

P h . D . D i s s e r t a t i o n , R e n s s e l a e r P o l y t e c h n i c I n s t i -

t u t e , T r o y , N e w Y o r k ( 1 9 9 0 M a y )

1 0 ] W . L . G e n t e r a n d K . S . V a s t o l a , \ P e r f o r m a n c e o f

H i g h P r i o r i t y T r a c o n a T o k e n B u s N e t w o r k , "

P r o c . o f 2 7 t h I E E E C o n f . o n D e c i s i o n a n d C o n -

t r o l , A u s t i n , T e x a s ( 1 9 8 8 D e c . )

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