ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ЕФЕКТИВНОСТІ СХЕМ ВИЯВЛЕННЯ ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНОЇ МЕРЕЖІ

Олександр Торошанко; Юрій Щебланін

doi:10.17721/ISTS.2023.1.70-77

Автор(и)

Олександр Торошанко Київський національний університет імені Тараса Шевченка Автор https://orcid.org/0000-0002-2354-0187
Юрій Щебланін Київський національний університет імені Тараса Шевченка Автор https://orcid.org/0000-0002-3231-6750

DOI:

https://doi.org/10.17721/ISTS.2023.1.70-77

Ключові слова:

телекомунікаційна мережа, прогнозування перевантаження, функція чутливості, градієнт, нейронна система, керування чергою, горизонт передбачення

Анотація

Розглянуто схему виявлення перевантажень і регулювання вхідного потоку даних на основі аналізу функції чутливості продуктивності телекомунікаційної мережі. Градієнт функції чутливості характеризує швидкість зміни цієї функції і надає оптимальний напрямок для налаштування швидкості джерела даних. Для визначення функції чутливості запропоновано використання простої нейронної мережної моделі динамічної системи. Визначення градієнта за поточним значенням знаку функції чутливості показника продуктивності здійснюють на основі алгоритму адитивного збільшення/множинного зменшення. Указаний алгоритм є альтернативою системи прогнозування перевантаження і керування потоком, заснованої на контролі поточного значення величини черги порівняно із заданим порогом. Розглянуто нейронну модель для багатокрокового передбачення стану черги з боку приймача телекомунікаційної мережі. Запропоновано й обґрунтовано схему багатокрокового передбачення стану черги. Для передбачення та завчасного виявлення перевантаження використано апарат загальної теорії чутливості з непрямим зворотним зв'язком та керуванням активністю джерел повідомлень. Результати цієї теорії застосовано для побудови системи керування з непрямим зворотним зв'язком, що дозволяє економити канальний та обчислювальний ресурси. Представлено результати порівняльного аналізу способів контролю перевантаження на підставі аналізу довжини черги і на основі аналізу показника чутливості з 1-кроковим та 3-кроковим горизонтами передбачення стану мережі. Дослідження проведено для синусоїдальної функції вузького місця черги. Показано, що ключові показники ефективності для схеми на основі функції чутливості кращі, ніж для схеми на основі аналізу довжини черги. Схема на основі аналізу розміру черги чутливіша до змін у швидкості обслуговування черги, а коливання швидкості джерела даних менші для схеми на основі чутливості. Для систем на основі аналізу функції чутливості схема з 3-кроковим горизонтом передбачення стану забезпечує кращу продуктивність і меншу величину черги на обслуговування ніж схема з 1-кроковим горизонтом.

Завантажити

Дані для завантаження поки недоступні.

Посилання

Tanenbaum, A. S., Andrew, S., & David, J. (2011). Wetherall. PrenticeHall, Cloth. 960 p.

Stallings, W. (2016). Foundations of Modern Networking: SDN, NFV, QoE, IoT, and Cloud. Pearson Education, Inc., OldTappan. New Jersey. 544 p.

Mao, G. (2017). Connectivity of Communication Networks Springer International Publishing AG. Springer. 435 p.

Виноградов, Н. А., Дрововозов, В. И., Лесная, Н. Н., & Зембицкая, А. С. (2006). Анализ нагрузки на сети передачи данных в системах критичного применения. Зв'язок, 1(61), 9–12.

Bonaventure, О. (2018). Computer Networking: Principles, Protocols and Practices, Release. cnp3book. 272 p.

Keshav, S. (1991). Congestion Control in Computer Networks [PhD Thesis University of California].

Kurose, J. F., & Keith, W. Ross. (2017). Computer Networking: A Top-Down Approach, 7th еd. Pearson Education, Inc. 864 p.

Göransson P., Black, C. Culver, T. (2017). Software Defined Networks: A Comprehensive Approach, 2nd ed. Morgan Kaufmann, US, 409 p.

Максимов, В. В., & Чмихун, С. О. (2014). Класифікація алгоритмів боротьби з перевантаженнями. Наукові записки Українського науково-дослідного ін-ту зв'язку, 5(33), 73–79.

Максимов В. В., & Чмихун, С. О. (2015). Дослідження алгоритму боротьби з перевантаженнями TCP VENO. Телекомунікаційні та інформаційні технології, 4, 30–36.

Торошанко, Я. І. (2016). Аналіз чутливості систем масового обслуговування на основі моделі адаптації і регулювання зовнішнього трафіка. Вісник Хмельницького нац. ун-ту, 6(243), 171–175.

Vinogradov, N., Stepanov, N., Toroshanko, Y., Cherevyk, V., Savchenko, А., Hladkykh, O., Toroshanko, V., & Uvarova, Т. (2019). Development of the method to control telecommunication network congestion based on a neural model. Eastern European journal of advanced technologies, 2(9), 67–73.

Zhaoming, L., Pan, Q., & Wang, L. (2016, December 9). Overload Control for Signaling Congestion of Machine Type Communications in 3GPP Networks.Xiangming WenPLOS ONE. 11 p.

Гладких, В. М., & Торошанко О. С. (2017). Ієрархічна маршрутизація з балансуванням навантаження в сенсорних мережах. Вісник Національного ун-ту "Львівська політехніка": Радіоелектроніка та телекомунікації, 885, 68–75.

Климаш, М. М., Стрихалюк, Б. М., & Кайдан, М. В. (2010). Тензорне подання алгоритмів маршрутизації. Зв'язок, 1, 33–35.