Traffic-based decomposition of general queuing networks: Developing improved algorithms based on correlated traffic models

• Applicant: Dr.-Ing. Armin Heindl
• Subject Area: Computer Architecture, Embedded and Massively Parallel Systems
• Term: from 2002 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5385824

Mit vernetzten Warteschlangen mit allgemein verteilten Bedienzeiten und endlichen Kapazitäten können und sind bereits die verschiedensten realen Systeme (z.B. Fertigungsanlagen, Computer- und Kommunikationssysteme) modelliert und quantitativ bewertet worden. Allerdings verschließen sich solche Warteschlangennetze meist exakten analytischen Verfahren zur Bestimmung von stationären Leistungsmaßen, wie Durchsätzen, mittleren Wartezeiten, etc. Als Alternative zu langen Simulationsläufen bietet sich die verkehrsbasierte Dekomposition an, die die einzelnen Warteschlangen isoliert analysiert und ihre (Wechsel-)Wirkungen unter- und aufeinander über approximative Verkehrsmodelle beschreibt. Nach heutigem Stand der Forschung müssen diese Verkehrsmodelle die im Allgemeinen vorhandenen Korrelationen in den internen (und externen) Verkehrsströmen angemessen berücksichtigen. Ein solches Dekompositionsverfahren wurde bereits in der Dissertation des Antragstellers aufbauend auf Markowschen Ankunftsprozessen (MAPS) für zeitkontinuierliche offene Warteschlangennetze vorgeschlagen. In dem Forschungsvorhaben soll dieses Verfahren, das in einem wesentlichen Schritt die Ausgangsprozesse der einzelnen Warteschlangen über die Bedienperioden bestimmt, implementiert und verfeinert werden. Die Offenheit dieses Algorithmus erlaubt es außerdem, verschiedene und bisweilen komplementäre (im Sinne der Genauigkeit der Ergebnisse) Ansätze der verkehrsbasierten Dekomposition in dem zu entwickelnden Software-Werkzeug zu integrieren. Um die Modellierungsmächtigkeit der analysierbaren Warteschlangennetze zu erhöhen, sollen verschiedene (die Struktur sowie den Eingangsverkehr der Netze betreffende) Erweiterungen des Dekompositionsverfahrens theoretisch untersucht und realisiert werden. Außerdem sollen praktikable Fehlerschranken für die näherungsweisen numerischen Ergebnisse ermittelt werden.

• DFG Programme: Research Fellowships