Розробка методу контролю перевантаження телекомунікаційної мережі на основі нейронної моделі
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.164087Ключові слова:
телекомунікаційна мережа, функція чутливості, нейронна мережа, динамічна система, управління чергоюАнотація
Розглянута схема контролю перевантажень з використанням зворотного зв’язку по знаку функції чутливості продуктивності телекомунікаційної мережі. Для визначення даної функції запропоновано використання простої нейронної мережної моделі динамічної системи. Контроль наявності або загрози перевантаження здійснюється на основі аналізу довжини черги на стороні приймача інформації. Для аналізу системи визначена функція вартості як цільова функція наявності перевантаження. Запропонований алгоритм оптимального управління забезпечує формування керуючого сигналу таким чином, щоб вихід системи відповідав як можна ближче заздалегідь встановленим характеристикам – ключовим показникам ефективності мережі. Розроблена схема контролю перевантаження зі зворотним зв’язком по знаку чутливості функції продуктивності системи. Знак чутливості продуктивності надає оптимальний напрям для налаштування швидкості джерела даних.
Запропонована нейронна модель для багатокрокового передбачення стану черги на стороні приймача телекомунікаційної мережі. Якщо нейронна мережа налаштована на відслідковування динаміки системи і показує, що квадратична помилка є незначною, вважається, що виконаний крок відповідає наперед передбаченому виходу системи.
Запропонований алгоритм адитивного збільшення / множинного зменшення, який визначає зміну швидкості джерела даних в залежності від знаку функції чутливості показника продуктивності. Даний алгоритм є альтернативою системи прогнозування перевантаження і керування потоком, заснованої на пороговому заповненні черги.
Проведено порівняльний аналіз ефективності керуючих схем виявлення перевантаження на основі черг і на основі функції чутливості продуктивності телекомунікаційної мережі. Показано, що величина черги і коливання швидкості джерела менші для схеми на основі чутливості, ніж для схеми на основі черги.
Результати моделювання продуктивності запропонованої схеми показують, що схема на основі функції чутливості має кращі ключові показники ефективності в порівнянні зі звичайною схемою вибору порога черги
Посилання
- Tanenbaum, A. S., Wetherall, D. J. (2010). Computer Networks. PrenticeHall, 960.
- Stallings, W. (2016). Foundations of Modern Networking: SDN, NFV, QoE, IoT, and Cloud. Pearson Education, Inc., OldTappan, New Jersey, 544.
- Mao, G. (2017). Connectivity of Communication Networks. Springer, 435. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-52989-9
- Vinogradov, N. A., Drovovozov, V. I., Lesnaya, N. N., Zembickaya, A. S. (2006). Analiz nagruzki na seti peredachi dannyh v sistemah kritichnogo primeneniya. Zviazok, 1 (61), 9–12.
- Snarskiy, A. A., Lande, D. V. (2015). Modelirovanie slozhnyh setey. Kyiv: Inzhiniring, 212.
- Bonaventure, O. (2018). Computer Networking: Principles, Protocols and Practices, 272. Available at: https://www.computer-networking.info/2nd/cnp3bis.pdf
- Keshav, S. (1991). Congestion Control in Computer Networks. University of California.
- Kurose, J. F., Ross, K. W. (2017). Computer Networking: A Top-Down Approach. Pearson Education, Inc., 864.
- Göransson, P., Black, C., Culver, T. (2017). Software Defined Networks: A Comprehensive Approach. Morgan Kaufmann, US, 436.
- Korolkova, A. V., Kulyabov, D. S., Tchernoivanov, A. I. (2009). On the classification of RED algorithms. Vestnik Rossiyskogo universiteta druzhby narodov. Seriya: Matematika, informatika, fizika, 3, 34–46.
- Maximov, V. V., Chmykhun, S. O. (2014). Classification of algorithms of controlling networks congestions. Naukovi zapysky Ukrainskoho naukovo-doslidnoho instytutu zviazku, 5 (33), 73–79.
- Maxymov, V. V., Chmykhun, S. O. (2015). Research of the algorithm of controlling congestion TCP VENO. Telekomunikatsiyni ta informatsiyni tekhnolohiyi, 4, 30–36.
- Tomovich, R., Vukobratovich, M. (1972). Obshchaya teoriya chuvstvitel'nosti. Moscow: Sovetskoeradio, 240.
- Shooman, M. L. (2002). Reliability of Computer Systems and Networks – Fault Tolerance, Analysisand Design. JohnWiley&Sons, 546.
- Toroshanko, Ya. I. (2016). Management reliability of telecommunication network on the analysis of sensitivity of the complex systems. Telekomunikatsiyni ta informatsiyni tekhnolohiyi, 3, 31–36.
- Toroshanko, Ya. I. (2016). Sensitivity analysis of systems of mass service on the base of model of adaptation and regulation of foreign traffic. Herald of Khmelnytskyi national university, 6 (243), 171–175.
- Lu, Z., Pan, Q., Wang, L., Wen, X. (2016). Overload Control for Signaling Congestion of Machine Type Communications in 3GPP Networks. PLOS ONE, 11 (12), e0167380. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0167380
- Mel'nikov, D. A. (1999). Informacionnye processy v komp'yuternyh setyah. Moscow, 256.
- Gol'dshteyn, B. S., Sokolov, N. A., Yanovskiy, G. G. (2014). Seti svyazi. Sankt-Peterburg: «BHV – Peterburg», 400.
- Tarhov, D. A. (2014). Neyrosetevye modeli i algoritmy. Moscow: Izdatel'stvo «Radiotekhnika», 352.
- Steklov, V. K., Berkman, L. N., Kilchytskyi, Ye. V. (2004). Optymizatsiya ta modeliuvannia prystroiv i system zviazku. Kyiv: Tekhnika, 576.
- Galushkin, A. I. (2010). Neyronnye seti: osnovy teorii. Moscow: Goryachaya liniya – Telekom, 496.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Nikolay Vinogradov, Mikhailo Stepanov, Yaroslav Toroshanko, Vyacheslav Cherevyk, Alina Savchenko, Valerii Hladkykh, Oleksandr Toroshanko, Tetiana Uvarova
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
