Розробка математичної моделі для оцінки якості обслуговування підмережі з комутацією пакетів

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.286376

Ключові слова:

комутація каналів, пакетна комутація, математична модель, функція якості обслуговування, смуга пропускання, метод Лагранжа

Анотація

В даний час трафік даних швидко зростає, а забезпечення оптимальної продуктивності мережі та ефективне управління потоками даних стали найважливішими завданнями. У цьому контексті якість мережевого обслуговування відіграє вирішальну роль у досягненні цих цілей.

У цій статті пропонується підхід до вирішення проблеми ефективного обслуговування в ISDN. А саме, оптимізація розподілу ресурсів між підмережами з комутацією каналів і пакетної комутацією в ISDN для розрахунку оптимальних характеристик якості обслуговування.

У процесі аналізу проекту ISDN складається завдання оптимізації, де оцінка служби підмережі з комутацією пакетів використовується в якості цільової функції, а оцінка служби підмережі з комутацією каналів використовується в якості одного з обмежень для цього завдання. Щоб розрахувати основні характеристики підмережі з комутацією пакетів, підмережа розглядається як сервісна система із затримкою.

У ході дослідження були визначені методи оптимального переміщення узагальненої межі каналу між підмережами комутації каналів і пакетної комутації в залежності від параметрів даних і стану інтегрованої мережі, що дозволило розробити оптимальну математичну модель оптимального управління узагальненою межею. Для обчислення пропускної здатності для підмереж з комутацією каналів та пакетів був складений алгоритм для реалізації отриманої моделі та скомпільована програма C++.

Вивчення узагальненої межі та динамічного перерозподілу пропускної здатності між підмережами є новим підходом до оптимізації мережі.

 Результати засновані на використанні класичної формули Ерланга для систем з відмовами в обслуговуванні і на планах розподілу навантаження, що дозволяє ефективно управляти процесом технічного обслуговування в мережі.

Біографії авторів

Roza Mukasheva, D. Serikbayev East Kazakhstan Technical University

PhD

Department "Engineering mathematics"

Zhenisgul Rakhmetullina, D. Serikbayev East Kazakhstan Technical University

PhD

Department "Engineering mathematics"

Indira Uvaliyeva, D. Serikbayev East Kazakhstan Technical University

PhD

Department "Engineering mathematics"

Raushan Mukhamedova, D. Serikbayev East Kazakhstan Technical University

Master of Science

Department "Engineering mathematics"

Farida Amenova, S. Amanzholov East Kazakhstan University

PhD

Department Mathematics

Посилання

  1. Kruglikov, S. V., Zalizka, A. Yu. (2020). Synthesis of wireless telecommunication network with adaptation to refusals of central elements of average and high intensity. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Physical-Technical Series, 65 (1), 117–128. doi: https://doi.org/10.29235/1561-8358-2020-65-1-117-128
  2. Skovpin, M. C. (2018). Mnogokriterialnaia optimizatciia avtomatizatcii chastotno-territorialnogo planirovaniia setei sotovoi sviazi. Vladimir, 156.
  3. Semenov, A. O., Konnov, N. N., Gurin, E. I. (2018). On using algorithms of stochastic dispatching of queues in a network switcher. University Proceedings. Volga Region. Technical Sciences, 4 (48), 105–117. doi: https://doi.org/10.21685/2072-3059-2018-4-10
  4. Kizilov, E. A., Konnov, N. N., Potanin, D. V. (2017). Simulation of the adaptive scheduling queues in the ethernet switch support. Models, systems, networks in economics, technology, nature and society, 2 (22), 170–182.
  5. Roy, A., Pachuau, J. L., Saha, A. K. (2021). An overview of queuing delay and various delay based algorithms in networks. Computing, 103 (10), 2361–2399. doi: https://doi.org/10.1007/s00607-021-00973-3
  6. Ibragimov, B. G., Gasanov, A. G., Alieva, A. A., Isaev, A. M. (2019). Research of the performance indicators multiservice telecommunication networks based on the architectural concept future networks. Reliability & Quality of Complex Systems, 1 (25), 88–95. doi: https://doi.org/10.21685/2307-4205-2019-1-10
  7. Valiyev, V. M., Ibrаhimov, B. G., Alieva, A. A. (2020). About one resource control task and optimization throughput in multiservice telecommunication networks. T-Comm, 14 (6), 48–52. doi: https://doi.org/10.36724/2072-8735-2020-14-6-48-52
  8. Parsiev, S. (2019). Optimization of the structure of communication networks by cost criterion. 2019 International Conference on Information Science and Communications Technologies (ICISCT). doi: https://doi.org/10.1109/icisct47635.2019.9011893
  9. Cano-Cano, J., Andújar, F. J., Alfaro-Cortés, F. J., Sánchez, J. L., Mora, G. (2022). Providing quality of service in omni-path networks. The Journal of Supercomputing, 78 (10), 12310–12343. doi: https://doi.org/10.1007/s11227-022-04365-y
  10. Ab Rahman, R., Ismail, A. S. (2018). Designing mathematical model to evaluate quality of service in computer networks. International Journal of Recent Technology and Engineering, 7 (6), 124–128.
  11. Chen, X., Liu, X. (2021). An Analytical Method for Quality of Service Evaluation in Packet-Switched Subnetworks. IEEE Transactions on Networking, 29 (2), 750–763.
  12. Ghosal, R. S., Das, K. (2020). Quality of Service Modeling in Packet Switching Networks with Heterogeneous User Demands: An Overview. International Journal of Computer Networks and Applications, 7 (1), 1–14.
  13. Mufadhol, M., Aryotejo, G., Kurniawan, D. E. (2019). The Network Planning Concept for Increase Quality of Service using Packet Tracer. 2019 2nd International Conference on Applied Engineering (ICAE). doi: https://doi.org/10.1109/icae47758.2019.9221675
  14. Oukessou, Y., Baslam, M., Oukessou, M. (2021). Improved uplink throughput and energy efficiency of LoRaWAN using 2-hop LEACH protocol. Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science, 24 (3), 1557. doi: https://doi.org/10.11591/ijeecs.v24.i3.pp1557-1563
  15. Guo, Z., Xu, Y., Liu, Y.-F., Liu, S., Chao, H. J., Zhang, Z.-L., Xia, Y. (2020). AggreFlow: Achieving Power Efficiency, Load Balancing, and Quality of Service in Data Center Networks. IEEE/ACM Transactions on Networking, 29 (1), 17–33. doi: https://doi.org/10.1109/tnet.2020.3026015
  16. Beshley, M., Veselý, P., Pryslupskyi, A., Beshley, H., Kyryk, M., Romanchuk, V., Kahalo, I. (2020). Customer-Oriented Quality of Service Management Method for the Future Intent-Based Networking. Applied Sciences, 10 (22), 8223. doi: https://doi.org/10.3390/app10228223
  17. Sembiev, O. Z., Kemelbekova, Z. S., Umarova, Z. R. (2019). Calculations of excess load on the network. NEWS of National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, 6 (438), 246–255. doi: https://doi.org/10.32014/2019.2518-170x.176
  18. Gulfarida, T. (2014). Mathematical model of service quality performance's computing of multiservice network. Proceedings on the International Conference on Internet Computing (ICOMP).
  19. Sadikova, G., Amreev, M., Manankova, O., Yakubova, M., Yakubov, B., Mukasheva, A., Serikov, T. (2022). Analysis and research of tasks for optimizing flows in multiservice networks based on the principles of a systems approach. Journal of Theoretical and Applied Information Technology, 100 (9), 2811–2825. Available at:http://www.jatit.org/volumes/Vol100No9/10Vol100No9.pdf
  20. Chen-Shang Chang, Thomas, J. A. (1995). Effective bandwidth in high-speed digital networks. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 13 (6), 1091–1100. doi: https://doi.org/10.1109/49.400664
  21. Sembiyev, O., Kemelbekova, Z., & Umarova, Z. (2020). Load Distribution and Determination of Loss Probability in Asynchronous Network. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions A: Science, 44 (3), 707–715. doi: https://doi.org/10.1007/s40995-020-00847-x
  22. Nishanbayev, T., Yakubova, M., Muradova, A., Amreev, M. (2020). Research of the influence of reliability on qualitative parameters of the transport subnet of the infocommunication system. 2020 International Conference on Information Science and Communications Technologies (ICISCT). doi: https://doi.org/10.1109/icisct50599.2020.9351389
  23. Rakhmetullina, Z., Mukasheva, R., Mukhamedova, R., Batyrkhanov, B. (2021). Mathematical Modeling of the Interests of Social Network Users. 2021 International Young Engineers Forum (YEF-ECE), 98–103. doi: https://doi.org/10.1109/yef-ece52297.2021.9505100
  24. Shvartc, M. (1992). Seti sviazi: protokoly, modelirovanie i analiz. Moscow: Nauka.
  25. Kleinrok, L. (1979). Vychislitelnye sistemy s ocherediami. Moscow: Mir, 586.
  26. Ovcharov, L. A. (1969). Prikladnye zadachi teorii massovogo obsluzhivaniia. Moscow: Mashinostroenie, 323.
  27. ISDN und unsere Informationsgeseltshaft (1985). Nachrichter. Eiektronik. Telematik, 7, 225–232.
  28. Lazarev, V. G., Parshenkov, N. Ia., Koshelev, V. N. (1985). Metody adaptivnogo upravleniia potokami na integralnykh setiakh sviazi. Raspredelennye sistemy peredachi i obrabotki informatcii. Moscow, 52–61.
Розробка математичної моделі для оцінки якості обслуговування підмережі з комутацією пакетів

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-08-31

Як цитувати

Mukasheva, R., Rakhmetullina, Z., Uvaliyeva, I., Mukhamedova, R., & Amenova, F. (2023). Розробка математичної моделі для оцінки якості обслуговування підмережі з комутацією пакетів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(4 (124), 60–71. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.286376

Номер

Том 4 № 4 (124) (2023): Математика та кібернетика - прикладні аспекти

Розділ

Математика та кібернетика - прикладні аспекти

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Roza Mukasheva, Zhenisgul Rakhmetullina, Indira Uvaliyeva, Raushan Mukhamedova, Farida Amenova

Creative Commons License

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.