Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
2 results
Search Results
Item Методи та алгоритми управління ресурсами мультисервісних інформаційних функціонально-орієнтованих корпоративних мереж(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Романчук, Василь Іванович; Климаш, Михайло Миколайович; Національний університет «Львівська політехніка»; Ложковський, Анатолій Григорович; Коляденко, Юлія Юріївна; Отрох, Сергій ІвановичДисертаційну роботу присвячено розв’язанню актуальної наукової проблеми забезпечення якості надання інфокомунікаційних послуг шляхом покращення оперативності обміну інформацією в мультисервісних інформаційних функціонально-орієнтованих корпоративних мережах на основі створення методу адаптивного управління структурними параметрами мережних пристроїв та розвитку математичних моделей і алгоритмів обслуговування черг. Сформульовано завдання адаптивного структурно-функціонального синтезу логічної інфраструктури корпоративної мережі. Розроблено модифікований метод управління чергами в мультисервісних вузлах мережі, використання якого дає змогу підвищити ефективність розподілу мережних ресурсів за критерієм якості обслуговування з кінця в кінець шляхом динамічної адаптації буферних та канальних ресурсів. Запропоновано структурно-функціональну модель мережного пристрою з віртуалізацією ресурсів, що дала змогу розгортати на одній фізичній машині декілька аналогів апаратних маршрутизаторів призначених для обслуговування однотипного трафіку. Запропоновано ентропійний метод виявлення аномалій мережного трафіку для підвищення стійкості корпоративної мережної системи до кібератак. Представлено математичну модель процесу функціонування віртуалізованого маршрутизатора, яка дає змогу визначити показники ефективності мережі та оцінити масштабованість корпоративної інфраструктури згідно угоди про рівень надання послуги. Розроблено тестову платформу віртуальної мережі нового покоління із програмно-керованими маршрутизаторами, які володіють функцією адаптивного вибору алгоритму обслуговування черг в умовах виникаючого явища випадкових сплесків трафіку, характерних для мультисервісних мереж нового покоління. Адекватність розроблених моделей підтверджено на основі дослідження імовірнісних властивостей трафіку мультисервісної корпоративної мережі та порівнянням тривалостей його обслуговування із реальним апаратним маршрутизатором. В результаті проведення імітаційного і практичного експериментів доведено, що застосування розроблених моделей та методів управління ресурсами корпоративної мережі приводить до покращення якості обслуговування потоків реального часу (в середньому до 2 разів знижено затримку обслуговування та зменшено ймовірність втрат пакетів на 3%). Проведено дослідження якості обслуговування потокового трафіку на основі розробленої моделі програмного маршрутизатора з можливістю розгортання віртуальних обслуговуючих пристроїв класового призначення. Шляхом проведення експерименту в мультисервісній мережі встановлено, що застосування розроблених моделей і методу динамічної віртуалізації мережного пристрою забезпечує можливість призначення мінімально необхідного обсягу мережевих ресурсів для гарантування заданого рівня якості обслуговування та дає можливість на 25-30% підвищити якість обслуговування потокового відео трафіку реального часу за критеріями затримки та джитеру. Оцінено виграш за якістю сприйняття послуги відеоконтенту реального часу після застосування запропонованих рішень управління мережними ресурсами шляхом виконання натурного експерименту. Диссертационная работа посвящена решению актуальной научной проблемы обеспечения качества предоставления инфокоммуникационных услуг путем улучшения оперативности обмена информацией в мультисервисных информационных функционально-ориентированных корпоративных сетях на основе создания метода адаптивного управления структурными параметрами сетевых устройств и развития математических моделей и алгоритмов обслуживания очередей. Сформулированы задачи адаптивного структурно-функционального синтеза логической инфраструктуры корпоративной сети. Разработан модифицированный метод управления очередями в мультисервисных узлах сети, использование которого позволяет повысить эффективность распределения сетевых ресурсов по критерию качества обслуживания из конца в конец путем динамической адаптации буферных и канальных ресурсов. Предложена структурно-функциональную модель сетевого устройства с виртуализацией ресурсов, которая позволила разворачивать на одной физической машине несколько аналогов аппаратных маршрутизаторов, предназначенных для обслуживания однотипного трафика. Предложен энтропийный метод выявления аномалий сетевого трафика для повышения стойкости корпоративной сетевой системы к кибератак. Представлена математическая модель процесса функционирования виртуализированного маршрутизатора, которая позволяет определить показатели эффективности сети и оценить масштабируемость корпоративной инфраструктуры по договору об уровне предоставления услуги. Разработана тестовая платформа виртуальной сети нового поколения с программно-управляемыми маршрутизаторами, которые обладают функцией адаптивного выбора алгоритма обслуживания очередей в условиях возникающего явления случайных всплесков трафика, характерных для мультисервисных сетей нового поколения. Адекватность разработанных моделей подтверждена на основе исследования вероятностных свойств трафика мультисервисной корпоративной сети и сравнением длительностей его обслуживания с реальным аппаратным маршрутизатором. В результате проведения имитационного и практического экспериментов доказано, что применение разработанных моделей и методов управления ресурсами корпоративной сети приводит к улучшению качества обслуживания потоков реального времени (в среднем до 2 раз снижена задержка обслуживания и уменьшена вероятность потерь пакетов на 3%). Проведено исследование качества обслуживания потокового трафика на основе разработанной модели программного маршрутизатора с возможностью развертывания виртуальных обслуживающих устройств классового назначения. Путем проведения эксперимента в мультисервисной сети установлено, что применение разработанных моделей и метода динамической виртуализации сетевого устройства обеспечивает возможность назначения минимально необходимого объема сетевых ресурсов для обеспечения заданного уровня качества обслуживания и позволяет на 25-30% повысить качество обслуживания потокового видео трафика реального времени по критериям задержки и джиттера. Оценен выигрыш по качеству восприятия услуги видеоконтента реального времени после применения предложенных решений управления сетевыми ресурсами путем выполнения натурного эксперимента. The dissertation is devoted to solving the actual scientific problem of ensuring the quality of provisioning of info-communication services by improving the efficiency of information exchange in multiservice information functional-oriented corporate networks on the basis of the creation of a method for adaptive control of structural parameters of network devices and the development of mathematical models and algorithms of servicing queues. The problem of adaptive structural and functional synthesis of the logical infrastructure of the corporate network has been formulated. The modified method for managing queues in multiservice nodes of the network is contributed. This method allows to increase the efficiency of network resource distribution based on the end to end quality of service through dynamic adaptation of buffer and channel resources. The structural and functional model of network device with resource virtualization has been proposed. This model allows to deploy several software analogs of hardware routers on the same physical machine for servicing different types of traffic. The entropy method of detection of network traffic anomalies has been proposed for increasing the stability of the corporate network system against cyber-attacks. The mathematical model of the functioning of the virtualized router has been presented. The model allows to determine the performance of the network and assess the scalability of the corporate infrastructure in accordance with the agreement on the level of service provisioning. A new generation virtual network test platform with software-driven routers has been deployed to enable the adaptive selection of queuing algorithms in the context of the emerging phenomenon of random traffic bursts, which are typical for multiservice networks of the new generation. The adequacy of the developed models has been confirmed through the investigation of probabilistic properties of traffic in multiservice corporate networks and comparison of the processing delay with the real hardware router. As a result of simulation and practical experiments, it has been proved that application of developed models and methods of corporate network resource management leads to improvement of the quality of service of real-time streams (on average, service delays have been reduced to 2 times and the probability of loss of packages by 3%). The study of the quality of service for streaming traffic has been conducted on the basis of the developed model of the software router through deploying virtual devices per traffic class. By conducting an experiment in a multiservice network, it has been proved that application of the developed models and the method of dynamic virtualization of the network device provide the possibility of assigning the minimum required volume of network resources to guarantee a given level of quality of service and gives the opportunity to increase the quality of streaming video traffic by 25-30% according to the criteria of delay and jitter. The gain on the quality of experience of the real time video content after the application of the proposed solutions for managing network resources by performing a full-scale experiment has been confirmed through experiments.Item Фрактальні сплайни в задачах багатомасштабного аналізу і синтезу часових рядів(Національний університет "Львівська політехніка", 2014) Новікова, Ольга БорисівнаРобота присвячена розробці моделі фрактальних сплайнів для розпізнавання, відтворення і прогнозування багатомасштабних часових рядів та їх образів в інтелектуальних системах обробки даних. Визначено властивості лінійних та кубічних фрактальних сплайнів. Отримано фрактальні сплайни, що повністю повторюють графіки класичних фрактальних функцій (Больцано, Вейєрштрасса, Такагі тощо). Розроблено метод побудови кардинальних і некардинальних фрактальних сплайнів залежно від сітки вузлів, періодичності базису та коефіцієнтів подібності на фрагментах. Узагальнено методи сплайн-інтерполяції та сплайн-апроксимації для випадку фрактальних сплайнів, які відбуваються на декількох масштабах, що дозволило за малої кількості параметрів та їх лінійній залежності отримувати фрактальні криві складної форми. Вдосконалено метод оптимізації сплайн-функцій, що дозволило покращити якість апроксимації. Розроблено алгоритми розпізнавання та відтворення фрактальних образів, які мають більшу точність та обчислювальну перевагу порівняно зі звичайними сплайнами. Розроблено алгоритм прогнозування багатомасштабних часових рядів за допомогою фрактальних сплайнів, який має меншу похибку, ніж звичайний сплайн та авторегресійні моделі подібної складності у довгостроковому прогнозі. Запропоновано спосіб оцінки фрактальної розмірності ряду на основі відносної похибки наближення між фрактальними сплайнами різних масштабів. Розроблено програмне забезпечення для побудови фрактальних сплайнів та їх використання для аналізу і синтезу багатомасштабних часових рядів у середовищі Matlab. Работа посвящена разработке модели фрактальных сплайнов и их применению к распознаванию, восстановлению и прогнозированию многомасштабных временных рядов и их образов с интеллектуальных системах обработки данных. Предложен рекуррентный и нерекуррентный способы построения фрактального сплайна. Исследованы свойства базисных фрактальных сплайнов, получены производные для кубического фрактального сплайна. Изучены свойства линейного и кубического фрактальных сплайнов. Доказано, что фрактальный сплайн с бесконечным количеством масштабов не имеет производной ни в одной точке, а его размерность Хаусдорфа-Безиковича является дробным числом больше единицы. Получены фрактальные сплайны, совпадающие с графиками классических фрактальных функций (Больцано, Вейерштрасса, Такаги), что служит доказательством универсальности модели. Предложена классификация фрактальных сплайнов на кардинальные и некардинальные в зависимости от размещения узлов на сетке, периодичности базиса, коэффициентов подобия на фрагментах, количества используемых базисов. Разработан алгоритм интерполяции фрактальными сплайнами, который является развитием классического метода сплайн-интерполяции и позволяет восстанавливать негладкие самоподобные функции. Предложена оптимизация графического выведения результатов с использованием технологии «ленивых вычислений». Модифицирован алгоритм оценивания параметров сплайна по МНК для использования на множестве масштабов, что позволило при малом количестве параметров и их линейной зависимости распознавать фрактальные кривые сложной формы. Установлено, что качество аппроксимации в значительной мере зависит от количества узлов сплайна и их взаимного размещения на сетке. Для улучшения точности был предложен алгоритм оптимизации фрактального сплайна, который позволил существенно уменьшить погрешность приближения. Усовершенствован метод прогнозирования многомасштабных временных рядов, который имеет меньшую погрешность по сравнению с обычными сплайнами и среди авторегрессионных моделей подобной сложности для долгосрочного прогноза. Модифицирован метод оценки фрактальной размерности на основе отрезков, который базируется на оценке относительной погрешности между фрактальными сплайнами разных масштабов и шириной фрагментов. Полученные оценки размерностей для монофракталов при количестве точек ряда N≥1500 в среднем не превышают погрешность в 5%. Результаты экспериментальных исследований на тестовых и реальных данных подтвердили правильность научных выкладок и предложенных моделей, показали удовлетворительную точность и быстродействие разработанных алгоритмов. Разработано программное обеспечение для решения задач синтеза и анализа многомасштабных временных рядов в среде Matlab, в частности: прогнозирование визитов пациентов в лечебные учреждения, восстановление ряда валютного курса, интерполяция ряда колебаний температуры воздуха, генерирования фрактальных сигналов разных видов, оценки фрактальной размерности временных рядов. This thesis is dedicated to the development of fractal spline model and its application to the recognition, reproduction and prediction of multiscale time series in the intelligent data processing systems. The properties of linear and cubic fractal spline are considered. Synthesized fractal splines that match the graphs of some fractal functions (Bolzano, Weierstrass, Takagi etc.). The methods of constructing of cardinal and non-cardinal (non-periodic, with non-uniformly distributed knots, self-affine, multifractal) fractal splines are elaborated. There are generalized methods for spline interpolation and spline approximation for a class of fractal splines that occur at multiple scales and allow for a small number of parameters and their linear dependence obtaining complex fractal curves. Improved method for optimization of spline functions that allows a better approximation. Developed algorithms for the recognition and reproduction of multiscale time series that have greater accuracy and computational advantage compared with classical splines. Modified forecasting method for multiscale time series using fractal splines that has smaller error than usual splines and autoregressive models of similar complexity in a long-term period. Proposed a method for fractal dimension estimation based on relative approximation error between fractal splines of different scales. The software is developed for constructing fractal splines and their use for analysis and synthesis of multiscale time series in Matlab.