Диссертация (1154395), страница 6
Текст из файла (страница 6)
геолокация), а также зависимостьколичества пользователей, подключенных к сети, от времени суток (т.н.суточная активность пользователей). Предполагается, что пользователи сети- 27 -разбиваются случайным образом по часовым поясам в соответствии с заданнымраспределением. Также задано распределение активности пользователей взависимости от времени суток.
Проведен численный эксперимент для сравнениябазовой и общей моделей [176], в котором исследовалась вероятность наличияпорции данных на позициях буфера. Показано, что результаты общей модели сгеолокацией и активностью пользователей качественно повторяют результатыбазовой модели, в которой пользователи однородны по часовым поясам, причембазовая модель дает завышенную оценку по сравнению с общей моделью. Этосвидетельствует о необходимости поиска других стратегий загрузки данных,позволяющих повысить значение вероятности непрерывного воспроизведениядляобщеймоделисгеолокациейиактивностьюпользователей.Вдиссертационной работе выполнены исследования таких стратегий и спомощьюимитационногомоделированияпоказаносуществованиесубоптимальной стратегии путем разбиения пользователей на группы соседей[176, 177].Глава 6 диссертационной работы написана на основании публикаций автора[5, 8, 29-31, 37, 40, 53, 54, 132, 169, 170, 172, 173, 176, 177].- 28 -ГЛАВА 1.ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХМОДЕЛЕЙ МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ СЕТЕЙОбзор моделей мультисервисных сетей по теме работы1.1.В этой главе рассматриваются особенности построения математическихмоделей мультисервисных сетей, которыми автор диссертационной работызанимался на протяжении последних пятнадцати лет.
Основные результатыработы опубликованы в статьях, перечень которых содержится в спискелитературы. В обзоре акцент сделан на исследованных автором моделях,детальное описание которых приведено в следующих разделах этой главы.Следует оговориться, что исследования автора, во-первых, продолжают иразвивают традиционные направления исследований научной школы, созданнойпроф. Г.П. Башариным и его учениками, и во-вторых, включают новыенаправления исследований в области одноранговых сетей P2P [4-8, 29-31, 37, 40,50, 53, 54, 131, 132, 165, 169-171, 172, 173, 175, 176] и D2D [41, 55, 143, 163,228-230].
Также в обзоре показаны отличия результатов автора от работизвестных ученых, сделавших существенный вклад в теоретические основымоделей и методов анализа показателей эффективности сетей последующихпоколений.Традиционно в школе проф. Г.П. Башарина развивалось несколько крупныхнаправлений исследований в области теории массового обслуживания и теориителетрафика, которыми руководили и которые вели профессора и доцентыП.П. Бочаров,В.Т. Бордукова,А.И.
Громов,В.А. Ефимушкин,В.А. Кокотушкин, Б.Е. Куренков, В.А. Наумов, А.Л. Толмачев, К.Е. Самуйлов[13-15, 18-22, 49, 56, 98, 99, 106, 175, 210, 231, 257] и другие. Автор принималучастие в работах по двум направлениям, часть результатов была получена в егокандидатской диссертации [36].Первоенаправлениеохватываетпроблемуразделенияресурсовтелекоммуникационных систем и сетей различных поколений, начинаяпримерно с 1975 г., когда появились первые работы Л.
Клейнрока поразделению буферной памяти центра коммутации пакетов [74, 192]. В СССРэтойпроблемойзанималисьнаучныешколыГ.П. Башарина[14]иВ.А. Жожикашвили [66]. Особенностью моделей являлась мультипликативностьстационарного распределения описывающего функционирование системы м.п.- 29 -Далее такого рода модели исследовались в применении к системам спутниковойсвязи [15], рядом авторов параллельно были получены результаты дляэкспоненциальныходнородныхинеоднородныхсетеймассовогообслуживания, модели которых обладают той же особенностью [24, 70]. Длясетей второго поколения 2G – фиксированных сетей на базе технологии ISDN имобильных сетей GSM (Global System for Mobile communication) – ключевыерезультаты по математическим моделям разделения их канальных ресурсовполучили в своих работах Ф. Келли [193-195], а позднее K. Росс [222].
Можносчитать, что эти работы положили начало исследованиям в области разделенияресурсов в мультисервисных сетях последующих 3G и 4G поколений. Именноэта цепочка работ легла в основу решенных автором проблем построения ианализа моделей мультисервисных сетей с одноадресными и многоадреснымисоединениями, изложенных в разделе 1.2 и главе 2 диссертационной работы.Обсуждаяактуальностьиновизнупроблемымоделированиямультисервисных сетей с одноадресными и многоадресными соединениями,являющихсяобъектомисследованийдиссертационнойработы,следуетотметить, что ее возникновение может быть отнесено к середине 1990-х годов,когда исследования сетей с одноадресными соединениями были в основномзавершены [150].
Этой проблематикой занимались зарубежные (В. Иверсен,Д. Кауфман,Ф. Келли,Л. Клейнрок,К. Россидр.)иотечественные(Г.П. Башарин, В.М. Вишневский, В.А. Ивницкий, В.А. Наумов, К.Е. Самуйлов,С.Н. Степанов и др.) исследователи, которым удалось своими результатамивнести в нее существенный вклад. Первые работы, посвященные анализумультисервисных сетей с многоадресными соединениями, относятся к концу1990-х годов, они были вызваны появлением и тестовым внедрениемпротоколов мультивещания [137, 187], которые показали себя перспективнымрешением проблемы эффективного использования ресурса сети передачиданных. Наиболее значимые исследования в этой области велись практическиодновременно исследовательскими коллективами Й.
Виртамо [191, 213] иК.Е. Самуйлова [174, 227], при этом поиск решения в обоих случаях проводилсясредимоделейфункционированиясетиввидеобратимогом.п.смультипликативным стационарным распределением. Один из результатов вэтой области, а именно, рекурсивный алгоритм для расчета нормирующейконстанты, был получен автором диссертационной работы. Автором были- 30 -получены и другие результаты, которые кратко охарактеризованы в разделе 1.2диссертационной работы.Среди работ по анализу разделения ресурсов сети передачи данных приналичии двух типов трафика (одноадресный и многоадресный) необходимоотметить работу [146].
В разработанной К. Боуссетом и А.-Л. Бейлотом моделиисользован подход Д. Кауфмана [14, 113, 145, 154, 192, 221, 227] для расчетовпоказателей качества предоставления услуг, однако в [146] учтена только однаиз двух моделей мультивещания, введенных автором диссертационной работы.Несколько позднее Й. Виртамо [191, 213] исследует случай, когда на звеньяхсети трафик одноадресных соединений является фоновым по отношению ктрафику многоадресных соединений, что существенно упрощает анализ.Автором диссертационной работы получен результат, обобщающий результатыпредшественников и включающий две модели мультивещания (теорема 2.6).Этот результат оказался применим и для других моделей мультисервисныхсетей, в том числе для модели оптических абонентских узлов, которыеиспользуют перенастраиваемые лазеры при передаче данных к оптическомулинейному терминалу в выделенном диапазоне длин волн [16, 17].
Кроме того,исследованы особенности моделей обслуживания трафика межмашинныхвзаимодействий (M2M) для случая совместного обслуживания с трафикомвзаимодействия традиционных пользователей (H2H) в сети радиодоступа LTE,которые также обладают свойством мультипликативности стационарногораспределения [237]. Последние две модели показывают преемственностьрезультатов научной школы Г.П. Башарина для мультисервисных сетейпоследующих 3G и 4G поколений.К второй фундаментальной проблеме научной школы, решением которойзанимался К.Е. Самуйлов, относятся исследования в области моделированиясетей ОКС7, которые ведутся с начала 1980-х годов. Это направлениеохватывает построение и анализ моделей систем и сетей сигнализации,управляющих процессами установления информационных соединений, которыебыли изучены в рамках решения задач первой проблемы - разделения ресурсовмультисервисной сети. Система ОКС7 работала в сетях поколения 2G, ееисследования были завершены к началу 2000-х годов.
К ним относятсярезультаты по анализу модели звена сети ОКС7 в виде СМО типа- 31 -M , Б G, G 1 r f10 ,накопителясостоящейнеограниченнойиземкостиодногоиобслуживающегобункера[36],прибора,полученныевкандидатской диссертации автора. Эта модель позволяет проводить анализхарактеристик с.в. задержки сигнальных сообщений в звене сети, она такжеиспользована при получении ряда результатов для анализа с.в. времениустановления соединения и маршрутных задержек в сети ОКС7 [19, 20].
Крометого, исследовательским коллективом К.Е. Самуйлова в этой области былорешено несколько задач, связанных с построением моделей для расчетамаршрутных таблиц сети ОКС7 [153, 231], для анализа задержек винтеллектуальной сети связи [26, 109, 149], в сети GSM [49, 82] и в сетиSIGTRAN [51, 98, 99], в решении которых также принимал участие автордиссертационной работы [26, 49, 63, 82, 149, 174].
Именно эти результаты былиположены в основу моделирования сигнализации в мультисервисных сетяхпоследующих поколений на базе протокола установления сессий SIP. Здесьпроведено исследование особенностей и проблем управления перегрузками всети серверов протокола SIP, также исследован основной механизм контроляперегрузок SIP-серверов – пороговое управление длиной очереди, т.н.гистерезисное управление нагрузкой. Для этого построена модель в видеоднолинейной СМО с конечной очередью, групповым поступлением заявок игистерезисным управлением нагрузкой.
В случае приоритезации обслуживаниясервером сообщений протокола SIP разработана модель в виде двухпотоковойполлинговой СМО конечной емкости с пороговым управлением нагрузкой дляшлюзовой и исчерпывающей дисциплин обслуживания. Также разработанымодели систем и сетей массового обслуживания установления соединений вмультисервисных сетях. Показано, что принципы построения моделей системуправления установлением соединениями по протоколу SIP в мультисервисныхсетях базируются на фундаментальных результатах, полученных для системыОКС7.Кромеразвитиятеоретическихосновтрадиционныхнаправленийисследований научной школы, в работах автора положено начало новомунаправлению исследований в области моделирования мультисервисных сетейпоследующих 4G и 5G поколений, отличительной особенностью которыхявляется создание коммуникаций для концепции Интернета вещей [80, 100] на- 32 -базе одноранговых сетей – пиринговых сетей P2P [198, 203, 204, 220, 223, 234] исетей прямого взаимодействия беспроводных устройств D2D [133-135, 162, 233,247, 254].
В этой области в диссертационной работе построены модели иразработаны методы для оценки показателей качества восприятия (QoE) услугодноранговых сетей с потоковым трафиком, в том числе, одноранговых сетейвещательного телевидения. Отличительной особенностью построенных автороммоделей является теоретико-множественная модель буферизации данных,которая исследована аналитическими точными и приближенными методами, атакже методом имитационного моделирования.Для одноранговых сетей прямого взаимодействия беспроводных устройствD2Dсформулированазадачаанализахарактеристикс.в.отношениясигнал/интерференция, как параметра, влияющего на показатели эффективностибеспроводной сети.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
