Диссертация (1154395)
Текст из файла
РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВНа правах рукописиУДК 621.391:395Гайдамака Юлия ВасильевнаМОДЕЛИ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ И ОДНОРАНГОВЫХСЕТЕЙСпециальность 05.13.17 – Теоретические основы информатики(по физико-математическим наукам)Диссертацияна соискание ученой степенидоктора физико-математических наукНаучный консультантдоктор технических наук,профессор Самуйлов Константин ЕвгеньевичМосква – 2017-2-ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕГЛАВА 1.3Особенностипостроенияматематическихмоделеймультисервисных сетей281.1.Обзор моделей мультисервисных сетей по теме работы281.2.Показатели эффективности мультисервисных сетей331.3.Модели обслуживания трафика мультисервисных сетей371.4.Модели управления перегрузками сервера протоколаустановления сессий1.5.42Модели одноранговых потоковых сетей и беспроводныхсетей взаимодействующих устройствГЛАВА 2.Анализмоделей48мультисервисныхсетейc мультипликативным распределением602.1.Замечания о мультипликативных решениях602.2.Модельмультисервиснойсетисмногоадреснымтрафиком2.3.63Мультипликативноерешениедлямоделисетис одноадресным и многоадресным трафиком2.4.Модельобслуживаниятрафика68межмашинныхвзаимодействий в сети LTE2.5.80Модель обслуживания трафика в пассивной оптическойсетиГЛАВА 3.Модели85системисетеймассовогообслуживанияустановления соединений в мультисервисных сетях3.1.Математическиемоделисистемустановлениясоединения3.2.Двухпотоковая9191поллинговаямодельспороговымуправлением нагрузкой сервера протокола установлениясессий3.3.Двухпотоковая95поллинговаямодельспороговымуправлением нагрузкой сервера протокола установлениясессийГЛАВА 4.109Модель гистерезисного управления нагрузкой в сетисерверов протокола установления сессий1194.1.Обзор методов порогового управления нагрузкой1194.2.Исследование механизма контроля перегрузок сервера-3-протокола установления сессий1254.3.Базовая модель гистерезисного управления нагрузкой1334.4.Особенности анализа модели с групповым поступлениемзаявокГЛАВА 5.140Построениемоделейдляанализапоказателейэффективности одноранговых сетей1535.1.Предварительные замечания к главам 5 и 61535.2.Аналитическая модель сети массового обслуживания дляодноранговой сети вещательного телевидения5.3.Аппроксимациянормальнымзаконом155вероятностивсеобщей передачи в одноранговой сети с двумя типамипользователей5.4.158Базовая модель одноранговой сети взаимодействиябеспроводных устройств5.5.162Приближенный метод анализа распределения суммарнойинтерференции в сети с несколькими передающимиустройствамиГЛАВА 6.172Модель буферизации данных в потоковых одноранговыхсетях6.1.180Анализ процесса обмена данными между пользователямив потоковых сетях6.2.180Модель буферизации данных в виде цепи Марковас учетом задержки воспроизведения видеоданных6.3.185Аналитический метод расчета матрицы переходныхвероятностей6.4.Модельстратегий193обменаданнымиместоположения и активности пользователейсучетом202ЗАКЛЮЧЕНИЕ210БИБЛИОГРАФИЯ213-4-ВВЕДЕНИЕТенденцииразвитиясовременныхтелекоммуникацийопределяютсяфундаментальным изменением, которое по своей значимости превосходитизменения в персональных коммуникациях, вызванные переходом от телеграфак телефону, и заключается в переходе от сетей с коммутацией каналов к сетям скоммутацией пакетов на базе IP-технологий.
Принципиально новым объектомисследований становится мультисервисная сеть связи, отвечающая требованияммультисервисности, как независимости технологий предоставления услуг оттранспортных технологий, широкополосности, как возможности измененияскорости передачи информации в широком диапазоне, мультимедийности, каквозможности передавать многокомпонентную информацию (речь, видео,аудио).Это изменение влечет за собой существенные перемены в научныхисследованиях, в том числе, в принципах построения математических моделей иразработки на их базе методов анализа показателей эффективности сети.
Вопервых, в мультисервисных сетях связи появились новые типы соединений,применяемых при передаче потокового видео, что потребовало существенноймодификации моделей сети с коммутацией каналов и методов их анализа,обеспечивающихалгоритмов.возможностьВо-вторых,созданиякардинальноэффективныхизменилисьвычислительныхсистемыуправленияпроцессом установления соединений (т.н.
«системы сигнализации»), и былиобнаружены проблемы, связанные с перегрузками узлов сети. Возникланеобходимость в создании новых математических моделей управлениявходящими потоками сообщений и разработки на базе этих моделей механизмовуправления перегрузками. В третьих, появились новые типы наложенныходноранговых сетей с высокими требованиями к пропускной способности - т.н.«пиринговые» сети (peer-to-peer, P2P) и сети прямого взаимодействиябеспроводных устройств (device-to-device communications, D2D). Потребовалисьновые математические модели для анализа показателей эффективности, которыеявляются функционалами как от показателей качества обслуживания сети(Quality of Service, QoS), так и от показателей качества восприятия услугпользователем (Quality of Experience, QoE). Наиболее важными показателямиQoS являются блокировки запросов пользователей, время установления-5-соединения, параметры механизмов управления соединением, характеристикиинтерференции в D2D сети, а наиболее важными показателями QoE являетсявероятность непрерывного воспроизведения видеопотока в P2P сети и др.Исследования в области создания моделей и соответствующих методованализа и расчета показателей эффективности мультисервисных сетей ведутся,начинаяс1990-хнедостаточнымигодов.вОднакосовременныхполученныеусловиях,результатыпоэтомуоказалисьисследованияпродолжились в направлении развития новых подходов, учитывающихразличные типы трафика, специфику новых систем сигнализации и особенностифункционированияодноранговыхсетей.Фундаментальныеисследованияведутся в области классических моделей мультисервисных сетей с различнымикомбинациями трех типов трафика – одноадресного, многоадресного иэластичного,идляразличныхприложений,например,межмашинныхвзаимодействий (machine-to-machine communications, M2M).
В области созданиянадежного механизма по предотвращению перегрузок в сети серверов,управляющих установлением соединения, исследуются новые модели системмассового обслуживания с пороговым управлением входящим потоком. В связис активным внедрением беспроводных сетей LTE (Long Term Evolution)исследования развиваются как в области задач разделения радиоресурсов изадач оценки характеристик интерференции в сети радиодоступа, так и вобласти анализа и расчета показателей качества обслуживания на базе моделейтеории телетрафика и теории массового обслуживания.
Наконец, исследованияодноранговых сетей в области обслуживания трафика ведутся по несколькимнаправлениям с использованием теории конечных цепей Маркова (ц.м.), в томчисле в области моделирования и анализа показателей качества восприятияуслуг, например, услуги цифрового вещательного телевидения. Теоретические иприкладные основы исследований в перечисленных направлениях базируются восновном на результатах в области дискретной математики, теории конечныхграфов, теории вероятностей, теории случайных процессов и теории массовогообслуживания. В числе российских исследователей и математиков в этойобласти следует назвать Г.П. Башарина [13-22, 140-141], П.П.
Бочарова [144],Е.В. Булинскую [12], В.М. Вишневского [24, 33-35, 66, 251], Б.В. Гнеденко[57, 58], А.Н. Дудина [159, 196, 251], А.И. Зейфмана [68, 69, 199, 255],В.А. Ивницкого [70], В.Ю. Королева [62, 69], А.А. Назарова [61, 84, 87, 88],-6-А.Е. Кучерявого [59, 80], А.И. Ляхова [78, 110], В.А. Наумова [18, 19, 89-93,141, 186, 210], Е.В. Морозова [94, 101, 138, 226], С.П. Моисееву [67,85, 88, 216],Ю.Н.
Орлова [47, 48, 95, 96, 215], А.В. Печинкина [52, 126-129, 144, 167, 168,218, 232, 236], А.П. Пшеничникова [9, 76, 82], О.Н. Ромашкову [60],К.Е. Самуйлова [1, 20, 64, 91, 105, 125, 126, 140], И.А. Соколова [52, 62, 68, 112],С.Н. Степанова [113, 114], И.И. Цитовича [111, 119, 136, 248], С.Я. Шоргина[41, 52, 112, 229] и др., а наиболее значимыми зарубежными авторами являютсяJ.G. Andrews [134, 212], F. Baskett [142], D.M.
Chiu [155], M. Dohler [134, 157,258], E. Gelenbe [181], V.B. Iversen [189], M. Haenggi [182, 185], F. Kelly[193-195], L. Kleinrock [190, 198, 245], P.J. Kuhn [202], Y. Liu [203, 204, 223],D. Lucantoni [205], M.F. Neuts [211], O. Martikainen [186, 191], B. Mukherjee[209], R. Ramaswami [219], K.W.
Ross [154, 203, 222, 223], H. Takagi [201,243-245], W. Whitt [252] и др.Вышеизложенное определяет актуальность создания теоретических основдляпостроениякомплексаматематическихмоделей,позволяющихмодифицировать, совершенствовать и разрабатывать методы анализа и расчетапоказателей качества обслуживания и показателей качества восприятия услугмультисервисных и одноранговых сетей. При этом предпочтительно искатьрешения не среди комплексных моделей, требующих разработки сложногоматематического аппарата, который с точки зрения вычислений практическинеприменим, а среди наиболее изученных моделей, которые при этом позволялибыэффективноидостаточноточновычислятьпоказателикачествамультисервисных и одноранговых сетей.Целью диссертационной работы является решение фундаментальнойнаучной проблемы – созданию теоретических основ и комплекса вероятностныхмоделей и разработке на их основе методов для анализа и расчета показателейэффективности мультисервисных и одноранговых сетей.Достижение сформулированной цели осуществляется путем решенияперечисленных ниже задач:- исследования и построение моделей обслуживания трафика и методы расчетаиххарактеристик,учитывающиенарядустрафикомодноадресныхсоединений многоадресный трафик, а в беспроводных сетях трафикмежмашинных взаимодействий;-7-- построение и анализ моделей сетей массового обслуживания (СеМО) дляоценки времени установления соединения и моделей систем массовогообслуживания (СМО) с управлением входящим потоком для анализа ирасчета показателей эффективности серверов протокола установления сессийв условиях перегрузок;- исследования и построение моделей и методов для оценки показателейкачествавосприятияуслугодноранговыхсетей,представленныхпиринговыми сетями с потоковым трафиком и беспроводными сетямивзаимодействующих устройств.Изсформулированныхвышецелейизадачвытекаетструктурадиссертационной работы, основной текст которой состоит из шести глав.Первая и вторая главы посвящены аналитическому литературному обзору ирешению проблемы создания марковских моделей мультисервисных сетей страфиком одноадресных и многоадресных соединений, сетей LTE с трафикоммежмашинных взаимодействий, а также моделей обслуживания трафика впассивной оптической сети.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
