Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
3 results
Search Results
Item Підвищення доступності телекомунікаційних послуг в мережах мобільного зв'язку(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Бак, Роман Іванович; Чайковський, Ігор Борисович; Національний університет «Львівська політехніка»; Отрох, Сергій Іванович; Скулиш, Марія АнатоліївнаДисертаційна робота присвячена розв’язанню актуального наукового завдання розроблення моделей, методів та алгоритмів підвищення доступності телекомунікаційних послуг шляхом балансування абонентського навантаження під час пікових навантажень на окремі сегменти мереж мобільного зв'язку. Проведено аналіз стану та тенденцій розвитку коміркових мереж мобільного зв’язку. Встановлено, що на процеси надання послуг зв'язку і забезпечення їх неперервності визначальний вплив мають механізми керування мобільністю та балансування абонентського навантаження. Вперше запропоновано ітераційний метод балансування абонентського навантаження у комірковій мережі мобільного зв'язку, який у процесі розподілу враховує доступні мережні ресурси не лише сусідніх комірок, а й більш віддалених від цільової, враховує завантаженість комірок, тип абонентського навантаження, швидкість переміщення абонентського терміналу та ефективність використання ним каналу зв'язку, забезпечує перенесення частки абонентського навантаження від перевантаженої до будь-якої доступної недовантаженої комірки мережі без зростання рівня втрат запитів. Розвинуто модель топологічної структури коміркової мережі мобільного зв'язку на основі графу, яка в процесі формування зв'язків між мережними елементами враховує множину зайнятих користувачами ресурсів та їх стан стосовно сусідніх сегментів мережі, що дає змогу підвищити ефективність балансування абонентського навантаження. Отримав подальший розвиток метод оцінювання ефективності використання каналу зв'язку, який використовує узагальнений критерій його частотної та енергетичної ефективності, шляхом урахування віддалі між межею Шеннона та точкою, що позначає частотну та енергетичну ефективності безпровідного інтерфейсу підсистеми радіомережі і дає змогу визначити оптимальну стратегію планування мережі мобільного зв'язку. Проведено моделювання процесу функціонування коміркової мережі мобільного зв'язку в умовах пікових навантажень на окремі групи комірок. Диссертация посвящена решению актуальной научной задачи разработки моделей, методов и алгоритмов повышения доступности телекоммуникационных услуг путем балансирования абонентской нагрузки во время пиковых нагрузок на отдельные сегменты сетей мобильной связи. Проведен анализ состояния и тенденций развития сотовых сетей мобильной связи. Определено, что на процессы предоставления услуг связи и обеспечения их непрерывности определяющее влияние оказывают механизмы управления мобильностью и балансирование абонентской нагрузки. Впервые предложен итерационный метод балансирования абонентской нагрузки в сотовой сети мобильной связи, который в процессе распределения учитывает доступны сетевые ресурсы не только соседних ячеек, но и более отдаленных от целевой, учитывает загруженность ячеек, тип абонентской нагрузки, скорость перемещения абонентского терминала и эффективность использования им канала связи, обеспечивает перенос части абонентской нагрузки от перегруженной к любой доступной недогруженными ячейке сети без роста уровня потерь запросов. Развита модель топологической структуры сотовой сети мобильной связи на основе графа, которая учитывает в процессе формирования связей между сетевыми элементами множество занятых пользователями ресурсов и их состояние относительно соседних сегментов сети, что позволяет повысить эффективность балансирования абонентской нагрузки. Получил дальнейшее развитие метод оценки эффективности использования канала связи, который использует обобщенный критерий его частотной и энергетической эффективности, путем учета расстояния между границей Шеннона и точкой, обозначающей частотную и энергетическую эффективности беспроводного интерфейса подсистемы радиосети и позволяет определить оптимальную стратегию планирования сети мобильной связи. Проведено моделирование процесса функционирования сотовой сети мобильной связи в условиях пиковых нагрузок на отдельные группы ячеек. The thesis is devoted to solving the relevant scientific task of development the methods, models and algorithms for increasing the telecommunication services availability by using the load balancing during rush-hour in particular segments of mobile communication network. The current state and trends of cellular network development has been analysed in details. It was determined that process of seamless and continious service provision in mobile network is significantly affected by mobility management and load balancing mechanisms. A new iterative method of load balancing for mobile communication network has been introduced first time. The novelty of the proposed method is that it takes into account resource availability in both neighbour and more distant cells, cells load, user’s velocity and traffic demand and efficiency of spectrum utilization. All these factors in total provide effective load distribution among the cells without interruption of service provision process. The topological model of cellular network has been further developed based on the graph, which takes into account the set of resources occupied by users, connections among the radio network elements, and state of users’ connection within target cells neigborhoud to improve the efficiency of load balancing. For the description of cells structures, that are divided into sectors, for the mapping of the basic and more complete interconnection between the components of the radio network, the graph is proposed without taking into account the overlap of nonrelated sectors and with taking into account this overlap. The method of channel utilization efficiency estimation has been further developed by generalized criterion of spectral and energy efficiency, by using the distance to the Shannon limit for each user radio link that allows finding the optimal strategy for radio access network planning. The efficiency of mobile network operation in conditions of peak load on the particular cells has been tested by the developed simulation model. This system allows to reduce the number of the iterations of the proposed load balancing algorithm. Also, the base stations allocation for 5G mobile network has been proposed to reduce the number of active macro- and micro-BSs in the network by successively excluding base stations and the assignment of serving BSs to individual users based on calculation of the weighted distance between the selected user and all the BSs in the network.Item Методи та моделі надання послуг в гетерогенних розподілених інформаційно-телекомунікаційних системах(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Лаврів, Орест Андрійович; Климаш, Михайло Миколайович; Національний університет «Львівська політехніка»; Толюпа, Сергій Васильович; Катеринчук, Іван Степанович; Жураковський, Богдан ЮрійовичДисертація присвячена структурно-функціональному синтезу та наданню послуг в гетерогенних розподілених інформаційно-телекомунікаційних системах з метою покращення значень метрик якості надання послуг шляхом оптимізації структури та показників ефективності функціонування телекомунікаційної підсистеми, а також підвищення захищеності, відмовостійкості та зниження тривалості відновлення працездатності інформаційної підсистеми. У роботі проведено аналіз процесу надання послуг в гетерогенних розподілених інформаційно-телекомунікаційних системах. Розроблено та удосконалено методи побудови та моделі гетерогенних розподілених інформаційно-телекомунікаційних систем. Запропоновано методи структурно-функціонального синтезу телекомунікаційної підсистеми інформаційно-телекомунікаційних систем. Удосконалено метод керування конфігурацією та забезпечення катастрофостійкості інформаційної підсистеми інформаційно-телекомунікаційних систем. Розроблено нові та покращено відомі моделі надання послуг в гетерогенних інформаційно-комунікаційних системах. Досліджено особливості побудови та поведінки складної інформаційно-телекомунікаційної системи під впливом зростання навантаження на підставі програмно-реалізованих моделей та експериментального методу дослідження. За сукупністю та новизною отриманих результатів розв’язано актуальну наукову проблему розроблення методів та моделей надання послуг у гетерогенних розподілених інформаційно-телекомунікаційних системах для підвищення якості обслуговування та покращення структурно-функціональних параметрів і характеристик цих систем з метою узгодження взаємодії сервісного шару та шару передавання даних. The thesis is dedicated to the aspects of structural and functional synthesis and the services provision in heterogeneous distributed information and telecommunication systems to improve the metrics of the service quality of delivery by optimizing the structure and indicators of the efficiency of the functioning of the telecommunication subsystem, as well as increasing the security, fault tolerance and reducing the duration of the recovery of the information subsystem. The first chapter analyzes the influence of the system architecture of distributed heterogeneous information and telecommunication systems on their quality metrics. The processes of communication in distributed heterogeneous informationcommunication systems are analyzed, considering the application layer influence. The analysis performed is the basis for further implementation of the tasks of developing models of components of the investigated information and telecommunication systems and methods of providing services in such systems. The second chapter of the thesis proposes a mathematical model for query forwarding in heterogeneous service-oriented systems. The problem of resources allocation of heterogeneous information and communication systems between service flows is stated. Based on the area-based model of service delivery, a set of user’s coordinates was calculated, users are classified by a speed criterion, and that provides the centralizing service management under the overloads of network segments. The calculated parameters of communication processes allow to characterize the process of providing services in the system by calculating the losses probability and system availability. The proposed method of load balancing with multi-stage switching of service points increases the availability of information resources during periods of peak load by 14%. The task of providing data streams with satisfactory service is to optimally combine the physical and logical network structures. The third chapter contains the research of configurations of network topologies based on the theory of graphs. The research of the architecture of a telecommunication channel supported by a set of service classes was performed. The solution of the resource allocation problem between network service flows is proposed in case of equal competition for available physical resources. The goal is to estimate the maximum number of clients who can use the service with different levels of service quality. The problem is formulated in graph theory terms and solved by the method of linear programming for a given network graph. The influence of the logical structure on the availability of network resources is investigated. The proposed method detects redundancy in the physical structure and reduces the cost of the network or changes the routing policy by introducing k-route routing through unused channels, and as a result – by increasing network performance. The fourth chapter presents a new model of the corporate client of the information and communication system. A new model of shared cloud infrastructure has been developed. Both models are implemented as a software and allow to simulate the system performance without its actual building. The information security system as IaaS service in the telecommunication segment of the distributed heterogeneous information and telecommunication system was developed and investigated. The results show that the impact of attacks on the information and telecommunication system has been reduced by more than 90%. The process of infrastructure recovery after catastrophes based on manual and automatic activity is explored. We have estimated the recovery duration in the case of manual and automatic recovery based on the IaaC. The benefit ration may be by an order. The fifth chapter analyses the process of continuous integration and the architecture of its implementation. We offered the advanced method of fully ordered group communication, which keeps the synchronization process operational, even if the message of the sender process is lost. The adequacy of the software component model was verified by studying the routing of multiservice information flow with the hardware router and the software component of the heterogeneous distributed information and telecommunication system. We proved that load balancing in the integrated information service deployment management system could reduce the average duration of queries up to 3 times. We designed an IPTV streaming model. The comparative estimations of the delay are given, which allow to assert that the increase of the channel capacity by 10 times leads to up to 2,5 time decrease in the service delivery delay, which is explained by the restrictions of the load balancing method. The sixth chapter of the thesis presents the methods for deploying cloud infrastructure based on the PaaS principle. The advanced three-layered architecture of information and telecommunication systems with is offered. The study of the of cloud services availability in information and telecommunication systems with multicomponent cloud infrastructure has been conducted. We performed the load testing of the distributed heterogeneous information and telecommunication system based on the cloud infrastructure. The results of load testing revealed a bottleneck in the system. We also simulated utilization of infrastructure components and metrics of service quality and quality of experience. It has been shown that updating of the system code makes it impossible to design and use universal models of the system, since even minor changes to the code which logically combine the components of the system leads to a change in the behavior of the system, which cannot be considered in both analytical and simulation models. In this regard, the proposed methodology for the investigation of distributed heterogeneous information and telecommunication systems based on cloud infrastructure is an important tool in their design and operation and allows solving the problem of harmonizing the levels of the proposed conceptual structure of information and telecommunication systems with improvement of service quality metrics and optimal distribution of resources of such systems. This indicates the achievement of the thesis objectives. Диссертация посвящена структурно-функциональному синтезу и предоставлению услуг в гетерогенных распределенных информационно-телекоммуникационных системах с целью улучшения показателей качества предоставления услуг путем оптимизации структуры и показателей эффективности функционирования телекоммуникационной подсистемы, а также повышения защищенности, отказоустойчивости и снижения продолжительности восстановления работоспособности информационной подсистемы. В работе проведен анализ процесса предоставления услуг в гетерогенных распределенных информационно-телекоммуникационных системах. Разработаны и усовершенствованы методы построения и модели гетерогенных распределенных информационно-телекоммуникационных систем. Предложены методы структурно-функционального синтеза телекоммуникационной подсистемы информационно-телекоммуникационных систем. Усовершенствован метод управления конфигурацией и обеспечения катастрофоустойчивости информационной подсистемы информационно-телекоммуникационных систем. Разработаны новые и улучшены известные модели предоставления услуг в гетерогенных информационно-коммуникационных системах. Исследованы особенности построения и поведения сложной информационно-телекоммуникационной системы под влиянием роста нагрузки на основании программно-реализованных моделей и экспериментального метода исследования.Item Моделі та алгоритми підвищення якості обслуговування у телекомунікаційних програмно-конфігурованих мережах(Національний університет "Львівська політехніка", 2016) Селюченко, Мар’ян ОлександровичДисертаційну роботу присвячено розв’язанню наукового завдання розроблення методів та моделей управління процесами передавання даних у телекомунікаційних ПКМ для підвищення якості обслуговування користувачів та ефективного використання мережевих ресурсів. Досліджено основні принципи побудови та моделі функціонування телекомунікаційних ПКМ. Запропоновано спосіб ідентифікації потоку даних певного класу окремого клієнта на основі визначення відносного пріоритету. Розроблено систему моніторингу структурно-функціональних параметрів ПКМ, яка надає засоби для збору, обробки та представлення інформації для гетерогенних апаратних та програмних OpenFlow комутаторів. На основі розробленої системи запропоновано модель адаптації системи моніторингу, яка дає змогу підвищити точність оцінки статистичних характеристик використання мережевих ресурсів та ймовірності блокування певного елемента мережі. Розроблено метод вимірювання затримки передавання пакетів окремого потоку, який, порівняно з існуючими методами вимірювання затримки, дає змогу підвищити точність оцінювання затримки до 2,5 разів залежно від завантаження шляху. Удосконалено модель балансування навантаження на основі розподілу потоку по множині шляхів із урахуванням завантаження наступного каналу та відносного пріоритету потоку. Удосконалено потокову модель маршрутизації з використанням відносного пріоритету потоку, яка дає змогу підвищити якість обслуговування потоків реального часу, а також досягнути рівномірного завантаження мережних каналах. Диссертационная работа посвящена решению научной задачи разработки методов и моделей управления процессами передачи данных в программно-управляемых телекоммуникационных сетях с целью повышения качества обслуживания пользователей и эффективного использования сетевых ресурсов. Исследованы основные принципы построения и модели функционирования программно-управляемых телекоммуникационных сетей. Предложен способ идентификации потока данных определенного класса отдельного клиента на основе определения относительного приоритета. Разработана система мониторинга структурно-функциональных параметров программно-управляемых сетей, которая предоставляет средства для сбора, обработки и представления информации для гетерогенных аппаратных и программных OpenFlow коммутаторов. На основе разработанной системы предложена модель адаптации системы мониторинга, которая позволяет повысить точность оценки статистических характеристик использования сетевых ресурсов и вероятности блокировки определенного элемента сети. Разработан метод измерения задержки передачи пакетов отдельного потока, который, по сравнению с существующими методами измерения задержки, позволяет повысить точность оценки задержки до 2,5 раз в зависимости от загрузки маршрута. Усовершенствована модель балансировки нагрузки на основе распределения потока по множеству маршрутов с учетом загрузки следующего канала и относительного приоритета потока. Усовершенствована потоковая модель маршрутизации с использованием относительного приоритета потока, которая позволяет повысить качество обслуживания потоков реального времени, а также достичь равномерной загрузки сетевых каналов. The thesis is devoted to solving scientific task of developing appropriate methods and models of data transmission process management in a software-defined telecommunication networks to improve the user experience and efficient use of network resources. The basic principles of construction and functioning model of softwaredefined telecommunication networks is analyzed. The approach for identification of a flow of a certain class of individual user based on determining the relative priority is proposed. A system for monitoring the structural and functional parameters of software-defined network that provides tools for collecting, processing and presentation of information for heterogeneous hardware and software OpenFlow switches is developed. On the basis of this system, the model of adaptation of the monitoring system is proposed. The model allows to increase the accuracy of the statistical characteristics of the network resource utilization and blocking probability of certain network elements. The method for measurement of packet delay for a single flow is developed. It allows to improve the accuracy of the delay up to 2.5 times depending on the load path compared to existing methods of measuring delays. The model of load balancing based on distribution of flow among multiple paths with regard to next hop channel load and relative priority flow is improved. The flow routing model is improved using relative priority of the flow that allows to improve the quality of service for real time flows and achieve uniform loading of the network channels. The suggested models and algorithms have been implemented in the developed monitoring system as software modules. This system has been used to conduct experiments on the hardware software-defined network in order test the effectiveness of proposed solutions. As a result, using the proposed load balancing model allows to reduce packet loss in the network by 6 times. Using the proposed flow routing model allows to reduce average delay of packet transmission for real-time flows by 15% and increased uniformity of network channels utilization by 30%, comparing to the case when routing the flows using EIGRP protocol. All quantitative indicators, presented in this work, have been obtained using the developed monitoring system.