Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
8 results
Search Results
Item Підвищення якості обслуговування пріоритетного трафіку реального часу у вузлах мультисервісної мережі(Національний університет "Львівська політехніка", 2015) Бешлей, Микола ІвановичДисертаційну роботу присвячено моделюванню та дослідженню мультисервісних мереж з врахуванням удосконалених методів керування інформаційними потоками у мережевих пристроях. Досліджено часові параметри якості обслуговування, способи прогнозування та розподілу мережевих ресурсів. Розроблено модифікований алгоритм пріоритетного обслуговування черг на основі запропонованої методики пріоритезації послуг. Створено тестову платформу для моделювання мультисервісної мережі та підтверджено її адекватність. Розроблено алгоритм статистичного прогнозування розміру буфера, оцінки параметрів QoS та роботи класифікатора у маршрутизаторі при поступленні мультисервісного трафіку з допустимою кількістю вузлів у мережі. Розвинуто метод вибору оптимального вузла доступу на основі нечіткої логіки. На основі запропонованої методики динамічної пріоритезації та модифікованого алгоритму планування черг при обслуговуванні агрегованого навантаження, зокрема мультимедійних потоків реального часу, досягнуто зниження тривалості оброблення інформаційних потоків при передаванні великих обсягів даних та зменшено джиттер у 5 разів в порівнянні з існуючим алгоритмом WFQ. Диссертационная работа посвящена моделированию и исследованию мультисервисных сетей с учетом усовершенствованных методов управления информационными потоками в сетевых устройствах. Исследовано временные параметры качества обслуживания, способы прогнозирования и распределения сетевых ресурсов. Разработано модифицированный алгоритм приоритетного обслуживания очередей на основе предложенной методики приоритезации услуг. Создано тестовую платформу для моделирования мультисервисной сети и подтверждена ее адекватность. Разработан алгоритм статистического прогнозирования размера буфера, оценки параметров QoS и работы классификатора в маршрутизаторе при поступлении мультисервисного трафика с допустимым количеством узлов в сети. Развит метод выбора оптимального узла доступа на основе нечеткой логики. На основе предложенной методики динамической приоретизации и модифицированного алгоритма планирования очередей при обслуживании агрегированной нагрузки, в частности мультимедийных потоков реального времени, достигнуто снижение длительности обработки информационных потоков при передаче больших объемов данных и уменьшен джиттер в 5 раз по сравнению с существующим алгоритмом WFQ. The thesis is devoted to the modeling and investigation of multiservice networks and takes into account improved methods of information flows management in network nodes. Quality of service time parameters, methods of prognostication and distribution of network resources have been investigated. A modified algorithm of prioritized processing of queues based on the proposed methodic of services prioritization has been developed. A testbed for modeling multiservice network has been created and its adequacy has been proved. The analysis of tasks of ensuring quality of service has been conducted and its importance for the development of modern multiservice telecommunication networks has been shown. It has been proved that the important aspect for improving the main indexes of QoS is solving the problem of routers buffer resource management when applying existing algorithms of queues processing and their modifications. A model and algorithm for resource management in multiservice network nodes have been proposed. The method of priority assignment has been improved. The algorithm for statistical prognostication of the buffer size, evaluation of QoS parameters and performance of the routers classifier under the conditions of multiservice traffic arrival has been developed. The algorithm of imitation model of dynamic distribution and channel throughput reservation has been developed. The method of optimal access node selection based on fuzzy logic has been perfected. The prognostication of the delay value for packets of service with i-th priority and nodes number for ensuring QoS based on the imitation model has been conducted. Based on the obtained dependencies the volume of necessary network node resources for ensuring the established level of QoS time parameters has been determined. Based on the proposed methodic of dynamic prioritization and modified algorithm of queue planning when processing aggregated load, in particular real time multimedia flows, the decrease in delay of processing and transmitting of the information flows of a great granularity in 5 times compared to existing algorithms WFQ has been achieved. Moreover the proposed solutions allow significant decreasing and stabilization of jitter which is very important for the real time flows. In this thesis it is proposed to use the developed methods and models in telecommunication structures as the basis for ensuring quality of service when constructing flexible long-haul transport systems with possibility of organization of scalable networks including broadband wireless networks. The system becomes especially effective under the conditions of significant load on the network communication core, since even slight decrease in delay of real time flows significantly increases quality of service, and in some cases is a major determining factor for ensuring responsiveness of network system on crisis situations.Item Формалізація вимог користувачів до телекомунікаційних мереж(Національний університет "Львівська політехніка", 2015) Домаскін, Олег МихайловичДисертаційну роботу присвячено вирішенню важливої наукової задачі в галузі технічних наук, пов'язаної з підвищенням ефективності проектування телекомунікаційних мереж шляхом формалізації процесу змін вимог користувачів, які до них висуваються та уточнення необхідного обсягу вимірювань параметрів якості надання інфокомунікаційних послуг для підвищення достовірності прогнозування цих вимог. Наукова цінність роботи полягає в запропонованій аналітичній моделі врахування змін вимог користувачів, яка дозволяє удосконалити проектування телекомунікаційних мереж, та, на відміну від існуючих, заснована на використанні логістичної функції, для якої сформульовано математичні умови застосування і ознаки, що визначають особливості розвитку мереж. Вперше запропоновано для опису вимог користувачів до ТМ використовувати інтегральний показник якості, який на відміну від існуючих, враховує варіативність декількох параметрів одночасно за допомогою багатофакторної регресійної моделі, з застосуванням методів робасної статистики, яка дозволяє отримувати ефективні оцінки у нестандартних випадках. Вперше запропоновано метод прогнозування змін вимог користувачів, що відрізняється використанням логістичної функції, яка дозволяє визначити помилку прогнозу в залежності від періоду на який він виконується. Отримала подальший розвиток класифікація користувачів телекомунікаційних мереж методами кластерного аналізу за ознаками їх вимог до мереж, які визначаються у порядковій, дихотомічній та кількісній шкалі та сформульовано перелік послуг, найбільш характерний для окремих класів користувачів і вимоги цих користувачів до мережі, що дозволяє операторам коректно планувати розвиток мереж для задоволення потреб користувачів. Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що на основі фо-рмалізованого опису вимог користувачів до надання інфокомунікаційних послуг та розробленої багаторівневої моделі розроблено експертну систему, яка дозволяє підвищити точність проектування за рахунок зменшення трудовитрат та вимог до кваліфікації проектувальників. Запропонований метод встановлення нижньої, верхньої межі та середнього значення часу проведення спостережень забезпечує достовірність ухвалення правильного рішення з рівнем помилок, що не перевищує заздалегідь визначеного, який знаходиться в межах від 3% до 9%. Ретроспективний аналіз змін вимог користувачів до ТМ, що обслуговує приміську територію, проведений при дослідженні показників системи шляхом порівняння результатів із застосуванням ЕС та без неї, показав, що для заданих умов, використання ЕС, яку розроблено в рамках дисертаційної роботи, дозволяє підвищити ефективність і точність прогнозування на 12% при цьому трудовитрати зменшуються приблизно на 23%. Диссертация посвящена решению важной задачи в области технических наук, связанной с повышением эффективности проектирования телекоммуникационных сетей путем формализации процесса изменения требований пользователей, которые к ним предъявляются и уточнения необходимого объема измерений параметров качества предоставления информационно-коммуникационных услуг для повышения достоверности прогнозирования указанных требований. Научная ценность работы заключается в предложенной аналитической модели учета изменения требований пользователей, которая позволяет усовершенствовать проектирование телекоммуникационных сетей, и, в отличие от существующих, основана на использовании логистической функции, для которой сформулированы математические условия применения и признаки, определяющие особенности развития сетей. Впервые предложено для описания требований пользователей к телекоммуникационным сетям использовать интегральный показатель качества, который, в отличие от существующих, учитывает изменчивость нескольких параметров одновременно с помощью многофакторной регрессионной модели, с применением методов робастной статистики, позволяющей получать эффективные оценки в нестандартных случаях. Впервые предложен метод прогнозирования изменения требований пользователей, отличающийся использованием логистической функции, которая позволяет определить ошибку прогноза в зависимости от периода на который он выполняется. Получила дальнейшее развитие классификация пользователей телекоммуникационных сетей методами кластерного анализа по признакам их требований к сетям, которые определяются в порядковой, дихотомической и количественной шкалах. Сформулирован наиболее характерный для отдельных классов пользователей перечень услуг и требования этих пользователей к сети, что позволяет операторам корректно планировать развитие сетей для удовлетворения потребностей пользователей. Практическое значение полученных результатов заключается в том, что на основании формализованного описания требований пользователей к предоставлению инфокоммуникационных услуг, а так же многоуровневой модели разработана экспертная система, которая позволяет повысить точность проектирования за счет уменьшения трудозатрат и требований к квалификации проектировщиков. Предложенный метод установления нижней, верхней границы и среднего значения времени проведения наблюдений обеспечивает достоверность принятия правильного решения с уровнем ошибок, не превышающим заранее определенного, который находится в пределах от 3% до 9%. Ретроспективный анализ изменения требований пользователей к телекоммуникационной сети, обслуживающий пригородную территорию, проведенный при исследовании показателей системы путем сравнения результатов с применением экспертной системы и без нее, показал, что для заданных условий, использование ЭС, разработанной в рамках диссертационной работы, позволяет повысить точность и эффективность прогнозирования на 12% при этом трудозатраты уменьшаются примерно на 23%. The dissertation is devoted to the solution of important problem in technical sciences, associated with telecommunication networks’ designing efficiency increasing by more accurate forecasting of users’ requirements to them and, respectively, by formalization of these requirements’ changing process and determining of the required volume of measurements for the information-communication services’ quality parameters. The scientific value of the work consists in the proposed analytical model of users’ requirements changing’s consideration, allowing improvement of telecommunication networks’ design. The model, instead of the existing ones, is based on the logistic function, which is being formulated by usage’s mathematical conditions and features, determining the networks characteristics. It is firstly proposed to describe users’ requirements to telecommunication networks by usage of quality integral indicator, allowing, instead of the existing ones, to take into account simultaneously variability of several parameters by usage of multifactor regression model with robust statistical methods in order to can receive effective evaluation in unusual cases. It is firstly proposed forecasting method for users’ requirements change that uses logistic function, allowing determination of the forecasting error depending on the execution period. Telecommunication networks’ users classification is further developed by means of cluster analysis methods. The classi-fication is based on users’ requirements to the networks, which are described in ordinal, dichotomous and quantitative scale. List of services, which is mostly special to users’ certain classes, is formulated as well as these users’ requirements to the network. This allows networks development’s proper planning to operators for the users’ needs satisfaction. The practical significance of the results consists in expert system, based on the formal description of users’ requirements to information-communication services’ ren-dering and multilevel model. The expert system allows increasing of design accuracy by reducing the labor and requirements for designers’ skill. The proposed method of set-ting the lower, upper limit and mean values of observation time provides reliability of the right decision’s adoption with the error rate that does not exceed a predefined, rang-ing within 3…9%. Retrospective analysis of changes in users’ requirements to telecommunication network, serving a suburban area, carried at the research of system performance by comparing the results, obtained by usage of the expert system and without it, showed that the expert system’s usage improves the forecasting accuracy and efficiency at 12% as well as reduces the labor at 23%.Item Методи та засоби формування й оброблення сигналів для підвищення ефективності телекомунікаційних систем та мереж передавання даних(Національний університет "Львівська політехніка", 2014) Горбатий, Іван ВолодимировичДисертація присвячена розробленню методів та засобів формування й оброблення сигналів для підвищення технічної ефективності телекомунікаційних систем та мереж з обмеженими смугою пропускання та потужністю сигналу при передаванні даних в умовах завад. Запропоновано нове сімейство високоефективних модуляцій на основі амплітудної модуляції багатьох складових (АМБС), N -вимірний простір демодуляції, принципи функціонування засобів для здійснення модуляції й демодуляції АМБС-сигналів, що дозволило підвищити ефективність телекомунікаційних систем та мереж. Запропоновано метод дослідження й оптимізації сигнально-кодової конструкції за критерієм максимальної інформаційної ефективності телекомунікаційної системи чи мережі передавання даних, що дозволяє виявити найбільш ефективні серед відомих та нових запропонованих сигнально-кодових конструкцій. Удосконалено теоретичні основи визначення технічної ефективності телекомунікаційних систем та мереж, аналітичні співвідношення для визначення частотних та енергетичних характеристик модулюючих та модульованих сигналів, математичні моделі телекомунікаційної мережі доступу на основі симетричних і коаксіальних ліній зв’язку, телекомунікаційної системи на основі волоконно-оптичних ліній зв’язку та телекомунікаційної системи на основі радіоліній, що дозволило підвищити точність визначення ефективності досліджуваних систем чи мереж. Запропоновано вдосконалені методи адаптивного передавання даних у телекомунікаційних мережах доступу на основі симетричних і коаксіальних ліній зв’язку, волоконно-оптичних системах передавання, системах дистанційного зондування Землі, супутникових системах зв’язку, радіорелейних системах передавання прямої видимості та інших аналогічних системах із використанням АМБС, що дозволило мінімізувати ймовірність бітової помилки при передаванні даних із заданою швидкістю, максимізувати швидкість передавання даних та підвищити ефективність системи чи мережі. Диссертация посвящена разработке методов и средств формирования и обработки сигналов для повышения технической эффективности телекоммуникационных систем и сетей с ограниченными полосой пропускания и мощностью сигнала при передаче данных в условиях помех. Предложено новое семейство высокоэффективных модуляций на основе амплитудной модуляции многих составляющих (АММС), метод повышения эффективности каналов электросвязи в радиотехнических и телекоммуникационных системах при использовании АММС с применением запатентованного способа, N -мерное пространство демодуляции, необходимое для представления АММС-сигналов с N составляющими при их демодуляции, принципы функционирования средств для осуществления модуляции и демодуляции АММС-сигналов с использованием запатентованного устройства, что позволило повысить эффективность телекоммуникационных систем и сетей передачи данных. Предложен метод исследования и оптимизации сигнально-кодовой конструкции за критерием максимальной информационной эффективности телекоммуникационной системы или сети передачи данных средствами математического моделирования, который позволяет выявить наиболее эффективные среди известных и новых предложенных сигнально-кодовых конструкций. Усовершенствованы теоретические основы определения технической эффективности телекоммуникационных систем и сетей, что позволило комплексно оценить их техническую эффективность. Усовершенствованы аналитические соотношения для определения частотных и энергетических характеристик модулирующих и модулированных сигналов, что позволило повысить точность при определении и сравнении характеристик сигналов, влияющих на эффективность телекоммуникационных систем и сетей. Усовершенствованы математические модели телекоммуникационной сети доступа на основе симметричных и коаксиальных линий связи, телекоммуникационной системы на основе волоконно-оптических линий связи и телекоммуникационной системы на основе радиолиний, что позволило повысить точность определения эффективности исследуемых систем или сетей, осуществлять анализ известных и синтез новых высокоэффективных систем или сетей, а также оптимизировать параметры их отдельных компонентов с целью повышения эффективности. Предложены три усовершенствованные методы адаптивной передачи данных: в телекоммуникационных сетях доступа на основе симметричных и коаксиальных линий связи, волоконно-оптических системах передачи, системах дистанционного зондирования Земли, спутниковых системах связи, радиорелейных системах передачи прямой видимости и других аналогичных системах с использованием АММС, что позволило минимизировать вероятность битовой ошибки при передаче данных с заданной скоростью, максимизировать скорость передачи данных при заданной вероятности ошибки и повысить эффективность системы или сети. A thesis was devoted to development of methods and facilities of signal forming and processing for technical efficiency increasing of the telecommunication systems and networks with limited bandwidth and signal power in case of data transmission in the conditions of noises. The new high efficient modulation group based on amplitude modulation of many components (АМMС), N -measured space of demodulation, functioning principles of facilities for realization of modulation and demodulation of АМMС-signals was offered, that allowed to increase the efficiency of the telecommunication systems and networks. The method of research and optimization of signal-code construction by the criterion of maximal informative efficiency of the data transmission telecommunication system or network was offered, that allows to find most effective among the known and new offer signalcode constructions. Theoretical bases for determination of technical efficiency of the telecommunication systems and networks, analytical correlations for determination of frequency and energy descriptions of modulating and modulated signals, mathematical model of the telecommunication access network based on symmetric and coaxial communication lines, mathematical model of the fiber optic telecommunication system and mathematical model of the telecommunication system based on radio line was modernized, that allowed to increase exactness of determination of the explore systems or networks efficiency. The modernized methods of adaptive data transmission in the telecommunication access networks based on symmetric and coaxial telecommunication lines, fiber optic telecommunication systems, systems of the remote sensing of Earth, satellite systems, radio relay transmission systems of direct visibility and others similar systems with the use of АМMС was offered, that allowed to maximize a speed of data transmission and increase the efficiency of the system or network.Item Підвищення ефективності методів динамічної маршрутизації в телекомунікаційних мережах(Національний університет "Львівська політехніка", 2013) Бугиль, Богдан АнатолійовичДисертаційна робота присвячена розробці та дослідженню методів підвищення ефективності динамічної маршрутизації в телекомунікаційних мережах. Розв’язано задачу ефективного використання мережевих ресурсів та забезпечення рівня якості сервісу потокам за допомогою динамічної маршрутизації. Запропоновано метод синтезу фізичної структури, який враховує особливості динамічної маршрутизації у виборі топології телекомунікаційної мережі, на основі критеріального показника, розрахованого за допомогою модифікованого аналізу ієрархій. Проведено експеримент по визначенню ефективності структур з 4, 5 і 6 вузлами, для яких найкращою топологією з мінімальною кількістю ребер є зіркоподібна. Показано, що при збільшенні зв’язності фізичної структури, існуюча множина варіацій логічної структури в межах еквівалентних маршрутів дозволяє підвищити ефективність мережі (7.3 %) на рівні, еквівалентному до зміни фізичної топології (10.9 %). Розроблено метод модифікації логічної структури шляхом пошуку та заміни маршрутів із вираженням завантаженості мережі як кількість потоків на ребро або їх агрегованій швидкості, розраховану через відносну класифікацію трафіку. Шляхом моделювання в мережі з 9-ма вузлами встановлено, що балансування навантаження між маршрутами пропорційно до їх метрики дає меншу ефективність згідно показника розподілу ресурсів, ніж його заміна. Маршрути, які обираються для заміни, проходять через найменш завантажені ребра мережі, тому зростання метрики не впливає на погіршення рівня якості сервісу, який у модельному експерименті визначався через затримку передавання даних (~85 мс). Водночас, замінені маршрути збалансовують інтенсивність потоків у кожному ребрі, уникаючи перевантаження окремих сегментів мережі. Вказані рекомендації та обмеження по застосуванні методу синтезу фізичної структури при побудові і модернізації телекомунікаційних мереж. Диссертационная работа посвящена разработке и исследованию методов повышения эффективности динамической маршрутизации в телекоммуникационных сетях. Решена задача эффективного использования сетевых ресурсов и обеспечения качества сервиса потокам с помощью динамической маршрутизации. Проведен анализ работы и эффективности динамической маршрутизации. Установлено, что алгоритмы маршрутизации выбирают оптимальные маршруты на основе метрик, которые учитывают ограниченное число параметров, но в большинстве случаев не учитывают загруженность сети. Анализ показал, что основными путями повышения эффективности динамической маршрутизации являются оптимизация протокола маршрутизации и замена алгоритма или метрики, которые обеспечивают быструю сходимость сети. В работе повышение эффективности динамической маршрутизации происходит через учет ее особенностей при проектировании физической структуры и модифицируя логическую структуру согласно загруженности сети. Для проектирования сетей, оптимизированных под особенности динамической маршрутизации, предложен метод синтеза физической структуры, который, согласно критериям интенсивности потоков и загруженности ребер, позволяет выбрать максимально согласованные структуры. Проведен эксперимент по определению эффективности структур с 4, 5 и 6 узлами, для которых лучшей топологией с минимальным количеством узлов является звездообразная, которая по эффективности может превышать структуры с большим количеством ребер. Показано, что при увеличении связности физической структуры, существующее множество вариаций логической структуры в пределах эквивалентных маршрутов, позволяет повысить эффективность сети на 7.3%, а изменение физической топологии на 10.9%. Разработан метод модификации логической структуры на основе алгоритма поиска минимального связного дерева, который позволяет найти множество путей через наименее загруженные сегменты сети и согласно предложенному показателю распределения ресурсов выбрать путь, который позволит максимально привлечь неиспользованный сетевой ресурс. Проведен эксперимент по определению эффективности замены маршрутов и балансировке нагрузки, который показывает, что предложенный метод дает лучший результат, балансируя нагрузку сети при неизменном уровне качества сервиса. Для подтверждения адекватности предложенного метода модификации логической структуры проведен модельный эксперимент в симуляторе Packet Tracer по определению качества сервиса. Исследование задержки передачи пакетов в загруженной сети показывает, что выбор маршрутов с большей метрикой, однако проходящих по незагруженным ребрам, не влияет на ее рост (~ 85 мс). Проведенное моделирование работы сети со случайным количеством потоков согласно относительной классификации трафика указывает на перегруженные сегменты в сети, которые с применением метода модификации логической структуры разгружаются, повышая эффективность распределения сетевых ресурсов и соблюдая качество сервиса. Рекомендуется применять метод модификации логической структуры как инструмент поиска статических маршрутов, которые будут оптимальными по критериям эффективности распределения сетевых ресурсов и соблюдения уровня качества сервиса для потоков. The thesis is devoted to developing and researching of the methods to increase the efficiency of dynamic routing in telecommunication networks. The problem network resources of efficient use and service quality assurance of flows is solved. The method of synthesis the physical structure is proposed that considers the dynamic routing in selecting telecommunication network topology based on the criteria of bandwidth and load using the modified method of analytic hierarchy process. The proposed method can be used at the design stage to determine the optimal topology of telecommunication network consistent with selected routes using dynamic routing protocols. An experiment to determine the effectiveness of the structures with 4, 5 and 6 nodes held and it show the best topology with minimum number of nodes is star-shaped. The method is effective for networks where the number of nodes is comparable with the number of edges. It is shown that with increasing the connectivity of the physical structure, the current set of logical structure variations within the equivalent routes can improve network efficiency (7.3%) at a level equivalent to the topology changes (10.9%). A method for modifying the logical structure is proposed by searching and replacing routes, considering the network load as the number of flows at an edge or Mbit/s calculated through the classification of traffic. Through experiments on the network with 9 nodes it is established that the load balancing between routes in proportion to their metric provides a lower efficiency, according to resource allocation index than its replacement. Routes are selected to replace pass through the least loaded edge network, so the growth metric has no effect on the deterioration of the service quality which is determined in the experiment as data transmission delay (~ 85 ms). However, the intensity replaced routs balance the flows in each edge avoiding overloading of individual network segments.Item Моделі та алгоритми забезпечення якості обслуговування в мультисервісній мережі з урахуванням властивостей трафіку(Національний університет "Львівська політехніка", 2012) Лаврів, Орест АндрійовичДисертаційну роботу присвячено моделюванню та дослідженню мультисервісних мереж та їх вузлів з урахуванням властивостей мережевого трафіку для прогнозування і забезпечення параметрів якості обслуговування. Розв'язано задачу прогнозування параметрів якості обслуговування на етапі проектування та їх забезпечення в процесі управління мережею. Розроблено модель вхідного трафіку та модель обслуговування і сервісно-орієнтованого планування ресурсів. Задачі планування та управління вирішуються узгоджено за рахунок динамічної пріоритезації класів мережевого трафіку. Проведено дослідження часових параметрів якості обслуговування в залежності від наданого обсягу ресурсів конкретному класу трафіку. Розроблено рекомендації щодо впровадження сервісно-орієнтованого планування та управління ресурсами в мультисервісних платформах Softswitch та IMS, виконано модернізацію функцій елементів управління цих платформ для реалізації моделей і алгоритмів, що представлені у дисертаційній роботі. Шляхом проведення експерименту в мультисервісній мережі встановлено, що застосування розроблених моделей і алгоритмів на 9-17% знижує джитер пакетів, що характеризує стабільність затримки і для даних реального часу покращує якість обслуговування. При фіксованих параметрах якості надання послуг на 5-10% зменшено обсяг необхідних ресурсів мережі для їх забезпечення. Для підтвердження адекватності розроблених імітаційних моделей проведено аналіз агрегованого трафіку мультисервісної мережі великої організації. Проведено аналіз застосування динамічної пріоритезації класів трафіку для управління ресурсами мультисервісного вузла при забезпеченні сервісу трьом групам користувачів. Диссертационная работа посвящена моделированию и исследованию мультисервисных сетей и их узлов с учетом реальных свойств сетевого трафика для обеспечения параметров качества обслуживания. В работе основное внимание обращено к вопросам планирования сетевых ресурсов и методам приоритезации трафика. Решена задача обеспечения параметров качества обслуживания, как на этапе проектирования, так и на этапе управления сетью. Проведенный анализ показал, что все существующие модели мультисервисных телекоммуникационных сетей построены по иерархической структуре и должны учитывать основной приоритет качества обслуживания. Предложена структурно-функциональная модель обслуживающего устройства и введена зависимость, которая учитывает влияние конкретного типа обслуживающего узла на входное воздействие. Путем использования данной зависимости формируется исходная реакция узла сети на входящий трафик. При этом в модели обеспечено отслеживание параметров качества обслуживания и визуализация зависимостей параметров качества от структурно-функциональных параметров системы обслуживания мультисервисного трафика. В предложенном моделировании как структурно-функциональные параметры рассматриваются производительность внутренней шины и производительность процессора сетевого узла. Разработана модель входящего трафика, модель обслуживания и сервисно-ориентированного планирования ресурсов. Задачи планирования и управления решаются согласованно за счет динамической приоритезации классов сетевого трафика и введения приоритета связей между интерфейсами внутри сетевого узла. Решена частичная задача планирования буферного ресурса для сетевых приоритетов. Предложены две стратегии: при преобладании трафика передачи данных с ростом коэффициента умножения длины очереди для приоритетного трафика возрастает длина очереди неприоритетного трафика. При преобладании данных реального времени с ростом коэффициента умножения длины очереди размер буфера неприоритетного трафика снижается экспоненциально. Проведено исследование динамики использования ресурсов мультисервисного узла при передаче самоподобного трафика, в частности установлена зависимость между коэффициентом загрузки системы и загруженностью буфера. При функционировании узла в перегруженном режиме ( ) загруженность буфера возрастает по степенному закону. Также получена зависимость загруженности накопителя от пропускной способности входящего интерфейса, которая является квазилинейной и при заданных структурно-функциональных параметрах узла позволяет определить рабочую пропускную способность входного интерфейса, не приводящую к перегрузке сетевого узла. Построен профиль загрузки буфера в процессе моделирования, с которого определено максимальное и среднее значение загруженности буфера за период моделирования. Проведено исследование временных параметров качества обслуживания в зависимости от предоставленного объема ресурсов конкретному классу трафику. Основываясь на полученных графиках, решена задача определения необходимого количества ресурсов сети для обеспечения гарантированного качества предоставления услуг. Разработаны рекомендации по внедрению сервисно-ориентированного планирования и управления трафиком на основе динамической приоритезации в существующие мультисервисные платформы Softswitch и IMS, предложена модернизация функций некоторых элементов управления этих платформ для реализации моделей и алгоритмов, представленных в диссертационной работе. Путем проведения эксперимента в мультисервисной сети установлено, что применение разработанных моделей и алгоритмов на 9-17% снижает джиттер пакетов, характеризующий стабильность задержки и для данных реального времени улучшает качество обслуживания. При фиксированных параметрах качества предоставления услуг удалось на 5-10% уменьшить объем необходимых ресурсов сети для их обеспечения. Для подтверждения адекватности разработанных имитационных моделей проведен анализ агрегированного трафика мультисервисной сети крупной организации. Показано применение динамической приоритезации классов трафика для управления ресурсами мультисервисного узла при обеспечении сервиса трем группам пользователей. Рассчитан размер домена сети, в котором соблюдаются временные параметры качества обслуживания при использовании относительной динамической приоритезации трафика. The thesis is devoted to modeling and research of multiservice networks and their components considering network traffic features to ensure service quality parameters. In this paper special attention is paid to the planning of network resources and methods of traffic prioritizing. The problem of service quality parameters assuring is solved in the design stage and in the stage of network management. The paper shows all existing models of multiservice telecommunication networks are based on hierarchical structure and should consider the main priority of service quality. The arrival traffic model and service, and service-oriented resource planning models are designed. Planning and management task are solved agreed by dynamic prioritizing of network traffic classes. Time parameters of service quality dependence on the resources provided by a particular traffic are studied. Option architectures Softswitch and IMS are proposed with upgrading some their control features for the implementation of models and algorithms proposed in the thesis for the multiservice network deployment. The conducted experiment has shown the packet jitter decreases approximately on 9-17% using designed models and algorithms. This result shows the service quality increases for real-time data. In the case of fixed quality parameters the network recourses capacity for its providing decreases on 5-10%. To confirm the adequacy of the developed simulation models it was analyzed aggregate multiservice network traffic of the large organization. The use of dynamic prioritizing of traffic classes for multiservice node resources management is shown to provide service for three groups of users.Item Дослідження метрик маршрутизаторів глобальних мереж передачі даних(Національний університет "Львівська політехніка", 2011) Алхіхі, Мохаммад Абделхаді (Алхаж Мох’д)Роботу присвячено розробці та дослідженню математичних моделей і методів для аналізу і розробки метрик маршрутизаторів глобальних мереж передачі даних. У метриках маршрутизації використовуються наступні показники: довжина маршруту; надійність; затримка; ширина смуги пропускання; навантаження каналів і вузлів; вартість зв’язку. В результаті їх комбінації отримують один окремий (гібридний) показник, який називається метрикою і є визначальним параметром при виборі маршруту з таблиць маршрутизації. Проведений аналіз протоколів маршрутизації (RIP, OSPF, IGRP, BGP-4 і EGP). Показано, що у всіх протоколах найкращий шлях вибирається з використанням комбінованих метрик (крім протоколу міждоменної досяжності EGP). Досліджений алгоритм маршрутизації в системі зі змінними параметрами, проведена його оптимізація. В багатосерверній системі (кількість серверів 20) оптимальним за мінімумом помилок (11,7 %) є алгоритм направлення заявок на наступний сервер після виникнення помилки маршрутизації, в той час як алгоритм почергового оброблення заявок дає 21.8 % помилок. При малій кількості каналів на серверах (2) кількість помилок цього алгоритму зростає до 31,0 %. Запропонований метод отримання узагальненої метрики маршрутизації при виборі оптимального маршруту передачі даних, що враховує: час затримки; пропускну здатність каналу; стійкість маршруту. Показані методи отримання адитивної, мультиплікативної, увігнутої метрики. Конкретизовані коефіцієнти, що враховують ступінь впливу характеристик каналів на складену метрику. Запропонована і досліджена математична модель маршрутизатора, а також модель маршрутизатора в системі Matlab Simulink, що дозволяє відстежувати поведінку маршрутизатора при різних швидкостях вхід-вихід, різні дисципліни обслуговування черг у вхідних і вихідних буферах, змінювати інтенсивність надходження пакетів, визначати об’єм втрачених даних та враховувати окремі складові метрики маршрутизації.Работа посвящена разработке и исследованию математических моделей и методов для анализа и разработки метрик маршрутизаторов глобальных сетей передачи данных. Показано, что использование механизма доставки пакетов становится возможным благодаря реализации во всех узлах глобальной сети протокола межсетевого обмена IP. Система адресов позволяет на каждом шлюзе выбирать однопутевой или многопутевой маршрут, основываясь на текущей информации о состоянии сети, которая повышает надежность системы в целом. Определенно, что основная цель применения маршрутизаторов - объединение разнородных сетей и обслуживание альтернативных путей передачи данные. Для маршрутизации сообщений в основном используются динамические алгоритмы маршрутизации, которые должны подстраиваться к параметрам сети, которые изменяются в масштабе реального времени. Динамические алгоритмы маршрутизации могут дополнять статические маршруты. В метриках маршрутизации используются следующие показатели: длина маршрута; надежность; задержка; ширина полосы пропускания; нагрузка каналов и узлов; стоимость связи. В результате комбинации перечисленных параметров получают один отдельный (гибридный) показатель, который является метрикой. Именно метрика является определяющим параметром при выборе маршрута из таблиц маршрутизации. Проанализированы алгоритмы нахождения кратчайшего пути (Дейкстры, Флойда, Йена). Показано, что известные алгоритмы требуют значительных вычислительных ресурсов - приблизительно О(n2) операций, где n - число узлов сети. Проведен анализ протоколов маршрутизации (RIP, OSPF, IGRP, BGP-4 и EGP). В протоколе RIP маршрут характеризуется вектором расстояния к месту назначения. Протокол OSPF используется в качестве внутренний протокол маршрутизации и характеризуется состоянием маршрута. Протокол IGRP,используя взвешивающие коэффициенты, адаптирует выбор маршрутов к требованиям конечного пользователя. Внешний протокол маршрутизации BGP-4 позволяет реализовать маршрутную политику, определенную администратором AS. Маршрутная политика определяет решение, когда место назначения достигается несколькими путями, требования безопасности, экономические интересы и др. Показано, что во всех алгоритмах выбирается наилучший путь с использованием комбинированных метрик. Протокол внешних маршрутизаторов EGP является протоколом междоменной досягаемости, который применяется в Internet, не использует показатели и потому содержит информацию только о досягаемости сетей. Исследован алгоритм, который осуществляет маршрутизацию в системе с переменными параметрами, проведена его оптимизация, которая заключается в распределении заявок по серверам так, чтобы минимизировать количество ошибок. Показано, что в многосерверной системе (количество серверов 20) оптимальным по минимуму ошибок (11,7 %) является алгоритм направления заявок на следующий сервер после возникновения ошибки маршрутизации, в то время как алгоритм поочередной обработки заявок дает 21,8 % ошибок. При малом количестве каналов на серверах (2) количество ошибок этого алгоритма возрастает до 31,0 %. Предложен метод получения обобщенной метрики маршрутизации при выборе оптимального маршрута передачи данных, который учитывает: время задержки; пропускную способность канала; стойкость маршрута. Показаны методы получения аддитивной, мультипликативной, вогнутой метрики. Конкретизированы коэффициенты, которые учитывают степень влияния характеристик каналов на составленную метрику маршрутизации. Предложена и исследована математическая модель маршрутизатора, который состоит из интерфейсов маршрутизатора, уровня сетевого протокола и уровня протоколов маршрутизации и функционирует в активном и пассивном режимах за протоколом RIP. Исследована модель маршрутизатора в системе Matlab Simulink, которая позволяет исследовать поведение маршрутизатора при разных скоростях вход-выход, разные дисциплины обслуживания очередей во входных и выходных буферах, изменять интенсивность поступления пакетов, определять объем потерянных данных и учитывать отдельные составляющие метрики маршрутизации. Work is devoted development and research of mathematical models andmethods for an analysis and development of metric routers of global networks transmissions data. The followings indexes are utillized in the metrics of routing: length of route; reliability; delay; B. key-in; loading of ductings and knots; cost of connection. As a result of their combination get one separate (hybrid) index which is named a birth-certificate and is a determining parameter at the choice of route from routing directories. The analysis protocols of routing (RIP, OSPF, IGRP, BGP-4 and EGP) is conducted. It is rotined that in all of protocols the best way gets out with the use of the combined birth-certificates (except for protocol of interblast-furnace reach of EGP). The algorithm of routing is investigational in the system with in-out parameters, his optimization is conducted. In the multiserver system (number of servers 20) optimum after a minimum of errors (11,7 %) is an algorithm of direction of requests on a next server after the origin of error of routing, in that time as an algorithm of by turn treatment of requests gives 21.8 % errors. At a few of number on servers (2) the amount of errors of this algorithm grows to 31,0 %. A method is offered of receipt of the generalized birth-certificate of routing at the choice of optimum route which takes into account transmissions given of: time of delay; carrying capacity of channel; firmness of route. The methods of receipt of aditivnoy, multiplicative, concave birth-certificate are rotined. Coefficients which take into account the degree of influence of descriptions of ductings on the made birth-certificate are specified. The mathematical model of router, and also model of router, is offered and investigational in the system of Matlab Simulink, which allows to probe the conduct of router at different speeds entrance-output, different disciplines of maintenance of turns in entrance and initial buffers, to change intensity of receipt of packages, determine the volume of the lost information.Item Дослідження способів забезпечення часової прозорості асинхронних ТК-мереж(Національний університет "Львівська політехніка", 2011) Нашат, Галеб Саммур АльбдурWork is devoted development and research of new methods of indemnification of jittera by the additional delay of barns in the buffer of knot of commutation at the different levels of his load for providing of sentinel transparency of asynchronous telecommunication networks. The method of calculation of indexes of sentinel transparency of network is offered, which takes into account necessary quality of service traffic and allows to forecast the mean value of delay and jitter time of delivery, and also value of probability of loss of barns. Based on him, a new adaptive buffer algorithm is offered and perceptual is investigational a buffer algorithm is optimized. Research of buffer algorithms rotined that at diminishing of probability of loss of barns through overflow buffer of switchgear time of delay is increased and jitter. Perceptual optimized a buffer algorithm provides the value of MOS=2,43-3,42, that on 0,05-1,0 better MOS of the known buffer algorithms on the basis of determination of mean time of delay of packages, however results in the increase of losses of packages from p=4,9 to 10,5%. A mathematical model is developed for determining a size buffer of knot of commutation by the estimation of delay for the different classes of traffic with the use of theory queuing system (SMO of the type M/D/1/X); certain time of expectation and service at the set probability of loss of barns. The results of the conducted research allow, depending on the legitimate values of probability of loss of barns loss P in a buffer and time of delay of barns i T , to choose the maximal load ρ of knot of commutation or communication channel and channel capacity (or internal performance in the knot of commutation), and also define the necessary size of buffer. The got results can be the qualities of services utillized for an increase in a telecommunication network on a base ATM. Работа посвящена разработке и исследованию новых методов компенсации джиттера путем дополнительной задержки ячеек в буфере узла коммутации при разных уровнях его загрузки для обеспечения временной прозрачности асинхронных телекоммуникационных сетей. Временную прозрачность сети АТМ для интерактивных служб можно характеризовать временем задержки, при котором вероятность потери ячейки не превосходит допустимого (нормативного) значения. В сетях АТМ процессы доставки ячеек в отдельных звеньях сети и обработки в разных коммутационных устройствах можно считать практически независимыми, что позволяет определить среднее значение и дисперсию времени задержки ячейки между отправителем и получателем. Предложен метод расчета дополнительной задержки ячеек для устранения джиттера, который учитывает необходимое качество обслуживания трафика и позволяет прогнозировать среднее значение задержки и джиттер времени доставки, а также значение вероятности потери ячеек. При расчетах использовалась одноканальная система массового обслуживания с пуассоновским потоком на входе, постоянным временами обслуживания и бесконечной емкостью буфера. Эта модель хорошо аппроксимирует поток ячеек от большого числа источников. Однако на практике коммутационное оборудование всегда имеет ограниченную емкость буфера, а нагрузка поступает пачками. В этом случае существует вероятность переполнения. Предложен новый адаптивный буферный алгоритм и исследован перцептуально оптимизированный буферный алгоритм. Исследование буферных алгоритмов показало, что при уменьшении вероятности потери ячеек из-за переполнения буфера коммутационного устройства увеличивается время задержки и джиттер. Показано, что характеристики задержки трафика точнее аппроксимируются распределением Вейбулла, чем экспоненциальным или распределением Парето. Перцептуально оптимизированный буферный алгоритм обеспечивает значение MOS=2,43-3,42, что на 0,05-1,0 лучше MOS известных буферных алгоритмов на основе определения среднего времени задержки пакетов, однако приводит к увеличению потерь пакетов от р=4,9 до 10,5%. Разработана математическая модель для определения размера буфера узла коммутации путем оценки задержки для разных классов трафика с использованием теории массового обслуживания (СМО типа M/D/1/X); определены время ожидания и обслуживания при заданной вероятности потери ячеек. Результаты проведенного исследования позволяют, в зависимости от допустимых значений вероятности потери ячеек в буфере loss P и времени задержки ячеек iT , выбрать максимальную загрузку ρ узла коммутации или канала связи и пропускную способность канала связи (или быстродействие процессора в узле коммутации), а также определить необходимый размер буфера. Разработанные методы обеспечения временной прозрачности асинхронных телекоммуникационных сетей позволяют получить заданное качество услуг при передаче обычного и мультимедийного трафика, минимизировать потери данных при предоставлении услуг путем оптимизации размера буфера для исключения джиттера и в целом повышают эффективность использования оборудования и каналов передачи телекоммуникационных сетей на базе АТМ. Роботу присвячено розробці та дослідженню нових методів компенсації джиттера шляхом додаткової затримки комірок в буфері вузла комутації при різних рівнях його завантаження для забезпечення часової прозорості асинхронних телекомунікаційних мереж. Запропонований метод розрахунку показників часової прозорості мережі, який враховує необхідну якість обслуговування трафіку та дозволяє прогнозувати середнє значення затримки і джиттер часу доставки, а також значення імовірності втрати комірок. Грунтуючись на ньому, запропонований новий адаптивний буферний алгоритм і досліджений перцептуально оптимізований буферний алгоритм. Дослідження буферних алгоритмів показало, що при зменшенні імовірності втрати комірок через переповнення буфера комутаційного пристрою збільшується час затримки і джиттер. Перцептуально оптимізований буферний алгоритм забезпечує значення MOS=2,43-3,42, що на 0,05-1,0 краще MOS відомих буферних алгоритмів на основі визначення середнього часу затримки пакетів, проте приводить до збільшення втрат пакетів з р=4,9 до 10,5%. Розроблена математична модель для визначення розміру буфера вузла комутації шляхом оцінки затримки для різних класів трафіку з використанням теорії масового обслуговування (СМО типа M/D/1/X); визначені час очікування та обслуговування при заданій імовірності втрати комірок. Результати проведеного дослідження дозволяють, залежно від допустимих значень імовірності втрати комірок loss P у буфері і часі затримки комірок іT , вибрати максимальне завантаження ρ вузла комутації або каналу зв’язку і пропускну здатність каналу зв’язку (або швидкодію процесора у вузлі комутації), а також визначити необхідний розмір буфера. Отримані результати можуть бути використані для підвищення якості послуг в телекомунікаційній мережі на базі АТМ.Item Розподіл трафіку телекомунікаційних мереж за принципами диференціального обслуговування(Національний університет "Львівська політехніка", 2010) Самі Мах’д Абдел Квадер АскарThe work is devoted to development and research of new methods of distribution of multimedia applications traffic in telecommunication networks with the use of technology of differential service to provide the given quality of service and maximal use of network resources. The criteria of quality of telecommunication services and their connection with utilized mechanisms of traffic management are analyzed. In the result of comparison the DiffServ mechanism has been chosen. It provides structuring of traffic by the classes of service with the proper priorities does not require spending time on previous establishment of parameters of traffic transportation by the flow route, uses the less buffer size and bandwidth than other ones. It is shown how RTP, RTCP, RTSP protocol specifications allow using effectively their possibility to transmit flow multimedia applications with the wide set of functional possibilities. The model of QoS service on the base of DiffServ technology and service queues algorithms and conditioning and dosage of traffic by the functions of limitation and smoothing is offered. Basic correlations of queues for single and double speed terminator are defined and the structure of IP-traffic engineering system and control system are offered. The model to minimize costs in providing services in telecommunications networks by optimizing the relationship between the level of QoS, service’s price and used resources using the models of DiffServ service and technology has been firstly developed and studied. The mathematical model for optimization and control of MPEG video traffic based on the given class of service and DiffServ mechanisms (D-BMAP/D/1/Ko) that considers the load of input and output network’s nodes has allowed defining the basic parameters of regulation, the probability of packets loss and service time. All of these calculations can be performed before installing the given level of service.Работа посвящена разработке и исследованию новых методов распределения трафика мультимедийных приложений в телекоммуникационных сетях с использованием технологии дифференциального обслуживания для обеспечения заданного качества сервиса и максимального использования ресурсов сети. Детально проанализированы критерии качества телекоммуникационных услуг по доставке информации и предоставлению услуг связи согласно Рекомендаций ITU-T и их связь с используемыми механизмами управления трафиком. Определены понятия качества обслуживания и характеристики сетей, которые влияют на это качество для разных видов трафика: передачи данные, мультимедийного, реального времени. В результате сравнения отдано преимущество механизму Diffserv, который обеспечивает структуризацию трафика по классам сервиса с соответствующими приоритетами. Этот метод не требует времени на предварительное установление параметров транспортировки трафика по маршруту прохождения информационного потока, использует меньший объем буфера и полосу пропускания, чем другие. Проведен анализ протоколов RTP, RTCP, RTSP и особенностей их использования на сетевом и транспортном уровнях для работы с мультимедийным трафиком, показано, как спецификации указанных протоколов позволяют эффективно использовать их возможности для передачи поточных мультимедиа дополнений с широкой номенклатурой функциональных возможностей. Проведена структуризация контролируемых параметров и показателей, которые отображают качественные, функциональные и протокольные аспекты (взаимодействия) параметров. Это позволило систематизировать процесс контроля QoS и минимизировать количество процедур, которые реализуют их оптимальное выполнение. Показано, что рассмотренные методы оптимизации трафика телекоммуникационных сетей на основе новых программно-аппаратных методов, протоколов распределенного управления устройствами, распределенного объединения каналов, отказоустойчивой маршрутизации, резервного копирования и восстановления конфигурации распределенной коммутационной матрицы, обеспечивают значительное увеличение производительности телекоммуникационных сетей. Предложена модель службы QоS на основе технологии Diffserv и алгоритмов обслуживания очередей, кондиционирования и дозирования трафика с помощью функций ограничения и выравнивания. Определены основные соотношения очередей для одно и двухскоростного ограничителя, в результате чего предложена структура системы инжиниринга IP-трафика и системы контроля. Впервые разработана и исследована модель минимизации затрат при предоставлении услуг в телекоммуникационной сети путем оптимизации взаимосвязи между уровнем QоS, ценой услуги и использованными ресурсами с применением модели службы и технологии Diffserv. Исследованы статистические свойства видеотрафика MPEG, из результатов которого видно, что скорость источники видеоданные изменяется в очень широких пределах - 10 и больше раз. Рассмотрение этих результатов показывает, что при проведении видеоконференций и в интерактивном телевидении с помощью формата MPEG невозможно гарантировать стабильность загрузки буфера, что может привести к существенным потерям данных. Создана и исследована математическая модель для оптимизации и регулирования видеотрафика MPEG на основе заданного класса обслуживания и механизмов Diffserv (D-BMAP/D/1/Kо), которая учитывает загруженность входных и выходных узлов сети, позволила определить основные параметры регулирования, вероятность потери пакетов и время обслуживания, причем все эти вычисления можно выполнить перед началом установления заданного уровня сервиса.Роботу присвячено розробці та дослідженню нових методів розподілу трафіку мультимедійних додатків в телекомунікаційних мережах з використанням технології диференціального обслуговування для забезпечення заданої якості сервісу і максимальному використанню ресурсів мережі. Детально проаналізовані критерії якості телекомунікаційних послуг та їх зв'язок з використовуваними механізмами керування трафіком, в результаті порівняння віддано перевагу механізму DiffServ, що забезпечує структурування трафіку по класах сервісу з відповідними пріоритетами, не вимагає витрат часу на попереднє встановлення параметрів транспортування трафіку по маршруту проходження потоку, використовує менший обсяг буфера і смугу пропускання, ніж інші. Показано, як специфікації протоколів RTP, RTCP, RTSP дозволяють ефективно використати їх можливості для передачі потокових мультимедіа додатків з широкою номенклатурою функціональних можливостей. Запропонована модель служби QоS на основі технології DiffServ та алгоритмів обслуговування черг і кондиціонування та дозування трафіку за допомогою функцій обмеження і вирівнювання. Визначені основні співвідношення черг для одно і двошвидкісного обмежувача, в результаті чого запропонована структура системи інжинірингу IP-трафіку та системи контролю. Вперше розроблена і досліджена модель мінімізації затрат при наданні послуг в телекомунікаційній мережі шляхом оптимізації взаємозв’язку між рівнем QоS, ціною послуги і використаними ресурсами із застосуванням моделі служби та технології DiffServ. Створена і досліджена математична модель для оптимізації і регулювання відеотрафіку MPEG на основі заданого класу обслуговування та механізмів Diffserv (D-BMAP/D/1/Kо), що враховує завантаженість вхідних і вихідних вузлів мережі, дозволила визначити основні параметри регулювання, ймовірність втрати пакетів та час обслуговування, причому всі ці обчислення можна виконати перед початком встановлення заданого рівня сервісу.