МЕТОД ІЄРАРХІЧНОЇ МІЖДОМЕННОЇ МАРШРУТИЗАЦІЇ У ПРОГРАМНО-КОНФІГУРОВАНІЙ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІЙ МЕРЕЖІ ІЗ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯМ МІЖКІНЦЕВОЇ ЯКОСТІ ОБСЛУГОВУВАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.30837/2522-9818.2020.12.169Ключові слова:
програмно-конфігурована телекомунікаційна мережа, міждоменна маршрутизація, якість обслуговування, середня міжкінцева затримки пакетівАнотація
Предметом дослідження в статті є процеси міждоменної маршрутизації із забезпеченням міжкінцевої якості обслуговування. Мета роботи – розробити метод ієрархічної міждоменної маршрутизації із забезпеченням міжкінцевої якості обслуговування по показнику середньої міжкінцевої затримки пакетів в мультидоменній програмно-конфігурованій телекомунікаційній мережі. У статті вирішуються наступні завдання: розробка та дослідження методу ієрархічної міждоменної маршрутизації із забезпеченням міжкінцевої якості обслуговування. Використовуються такі методи: теорія графів, теорія тензорів, теорія ієрархічних багаторівневих систем, теорія масового обслуговування та методи математичного програмування. Отримано наступні результати: розроблено та досліджено метод ієрархічної міждоменної маршрутизації у програмно-конфігурованій телекомунікаційній мережі із забезпеченням міжкінцевої якості обслуговування, який дозволяє на підставі балансування навантаження в доменах телекомунікаційної мережі забезпечити заданий рівень QoS за показниками продуктивності та середньої міжкінцевої затримки пакетів. Висновки: В роботі запропоновано метод ієрархічної міждоменної маршрутизації у програмно-конфігурованій телекомунікаційній мережі із забезпеченням якості обслуговування за показниками пропускної здатності і середньої міжкінцевої затримки пакетів. Новизною метода є те, що виконання QoS-вимог щодо середньої міжкінцевої затримки пакетів здійснюється не на підставі попереднього нормування її значень за доменами, а шляхом введення та реалізації дворівневої координації маршрутних рішень відповідно до принципу цільової координації. В основу запропонованого методу покладено декомпозиційну потокову модель міждоменної маршрутизації, а для отримання в аналітичному вигляді умов забезпечення міжкінцевої якості обслуговування використано тензорний опис кожного з мережних доменів. Використання запропонованого методу ієрархічної міждоменної маршрутизації дозволяє без перерозподілу канального ресурсу, а лише на підставі балансування навантаження в доменах ТКМ забезпечити заданий рівень QoS за показниками продуктивності та середньої міжкінцевої затримки пакетів. Децентралізація обчислень маршрутів в кожному з доменів мережі на підставі використання локальної інформації про їх стан дозволяє підвищити масштабованість маршрутних рішень, а введення процедур координації дозволяє забезпечити погодженість у роботі SDN-контролерів доменів з точки зору забезпечення QoS. Дослідження запропонованого методу на ряді розрахункових прикладів підтвердила його збіжність до оптимальних рішень за кінцеву кількість ітерацій координаційної процедури.
Посилання
Graziani, R., Vachon, B. (2014), Cisco Networking Academy: Connecting Networks Companion Guide, Cisco Press, 576 p.
Kiwan, H., Morgan, Y. L. (2013), "Hierarchical networks: Routing and clustering (A concise survey)", In Proc. 2013 26th IEEE Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering (CCECE), Regina, SK, P. 1–4. DOI: https://doi.org/10.1109/CCECE.2013.6567742
Lin, S. C., Akyildiz, I. F., Wang, P., Luo, M. (2016), "QoS-aware Adaptive Routing in Multi-Layer Hierarchical Software Defined Networks: A Reinforcement Learning Approach", In Proc. 2016 IEEE International Conf. on Services Computing, San Francisco, P. 25–33. DOI: https://doi.org/10.1109/SCC.2016.12
Monge, A. S., Szarkowicz, K. G. (2016), MPLS in the SDN Era: Interoperable Scenarios to Make Networks Scale to New Services, Sebastopol, O'Reilly Media, 920 p.
Wibowo, F. X. A., Gregory, M. A., Ahmed, K., Gomez, K. M. (2017), "Multi-domain software defined networking: research status and challenges", Journal of Network and Computer Applications, Vol. 87, P. 32–45. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnca.2017.03.004
Katsalis, K., Rofoee, B., Landi, G., Riera, J. F., Kousias, K., Anastasopoulos, M., Korakis, T. (2017), "Implementation experience in multi-domain SDN: Challenges, consolidation and future directions", Computer Networks, Vol. 129, Р. 142–158. DOI: https://doi.org/10.1016/j.comnet.2017.09.005" target="_blank">https://doi.org/10.1016/j.comnet.2017.09.005
Medhi, D., Ramasamy, K. (2018), Network Routing. Second Edition: Algorithms, Protocols, and Architectures (The Morgan Kaufmann Series in Networking), 2nd Edition. Cambridge, MA, USA, Elsevier Inc., 1018 p.
Misra, S., Goswami, S. (2017), Network Routing: Fundamentals, Applications, and Emerging Technologies, 1st Edition, Wiley, 536 p.
Liu, R., Li, S., Wang, H. (2019), "Hierarchical Multi-constraint Routing Algorithm Based on Software Defined Networking", In Proc. 2019 IEEE 9th International Conference on Electronics Information and Emergency Communication (ICEIEC), P. 529–533. DOI: https://doi.org/10.1109/ICEIEC.2019.8784520
Lu, J., Zhang, Z., Hu, T., Yi, P., Lan, J. (2019), "A survey of controller placement problem in software-defined networking", IEEE Access, Vol. 7, P. 24290-24307. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2893283
Sprintson, A., Yannuzzi, M., Orda, A., Masip-Bruin, X. (2007), "Reliable routing with QoS guarantees for multi-domain IP/MPLS networks", In Proc. IEEE INFOCOM 2007-26th IEEE International Conference on Computer Communications, P. 1820–1828. DOI: https://doi.org/10.1109/INFCOM.2007.212
Wójcik, R., Domżał, J., Duliński, Z. (2016), "A survey on methods to provide interdomain multipath transmissions", Computer Networks, Vol. 108, P. 233–259. DOI: https://doi.org/10.1016/j.comnet.2016.08.028" target="_blank">https://doi.org/10.1016/j.comnet.2016.08.028
Eun, J. S., Jung, H. (2015), "The implementation of domain routing protocol in hierarchical domain network model", In Proc. 2015 17th Asia-Pacific Network Operations and Management Symposium (APNOMS), Busan, P. 396–399. DOI: https://doi.org/10.1109/APNOMS.2015.7275350
Lemeshko, O., Nevzorova O., Hailan A. M. (2018), "Hierarchical Method of Routing and Resource Allocation in DiffServ-TE Network", In Proc. 14th International Conference on Advanced Trends in Radioelecrtronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET), Slavske, Ukraine, P. 1014–1018, DOI: https://doi.org/10.1109/TCSET.2018.8336366
Lemeshko, О. V., Yeremenko, О. S., Nevzorova, О. С. (2020), Flow-based models and routing methods in infocommunication networks: fault tolerance, security, scalability [Potokovi modeli ta metodi marshrutizacii v infokomunikacionnih merezhah: vidmovostiikist`, bezpeka, masshtabovanist`], Kharkiv, NURE, 308 p.
Lemeshko, O., Yeremenko, O., Nevzorova, O. (2017), "Hierarchical Method of Inter-Area Fast Rerouting", Transport and Telecommunication Journal, Vol. 18 (2), P. 155–167. DOI: https://doi.org/10.1515/ttj-2017-0015
Lemeshko, A. V., Nevzorova, E. S., Ilyashenko, A. Ye. (2016), "Development and analysis of the method of hierarchical coordination inter-domain routing in a telecommunication network" ["Razrabotka i analiz metoda ierarhichesko-koordinacionnoj mezhdomennoj marshrutizacii v telekommunikacionnoj seti"], Scientific notes of the Ukrainian Research Institute of Communications, No. 4 (44), P. 49–67.
Lemeshko, O., Nevzorova, O., Ilyashenko, A., Yevdokymenko, M. (2020), "Hierarchical Coordination Method of Inter-area Routing in Backboneless Network", In Proc. Hu Z., Petoukhov S., Dychka I., He M. (eds) Advances in Computer Science for Engineering and Education II. ICCSEEA 2019. Advances in Intelligent Systems and Computing, Vol. 938, P. 90–102. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-16621-2_9
Lemeshko, A. V., Ilyashenko, A. Ye., Kovalenko, T. N., Nevzorova, E. S. (2018), "Development and analysis of a diakoptic method of inter-domain routing with load balancing in a telecommunication network", Problems of telecommunications, No. 1, P. 3–24. DOI: https://doi.org/10.30837/pt.2018.1.01
Mesarovich, M., Mako, D., Takahara, I. (1973), Theory of hierarchical multi-level systems [Teoriya ierarhicheskih mnogourovnevih sistem], Mir, Moscow, 344 p.
Singh, M., Titli, A. (1986), Systems: decomposition, optimization and management [Sistemi: dekompoziciya, optimizaciya, upravlenie], Engineering, Moscow, 494 p.
Yevdokymenko, M. O. (2019), "Method of hierarchical-coordination interdomain routing in software-defined infocommunication network with providing of normalized quality of service", Problems of telecommunications, No. 2 (25), P. 3–26. DOI: https://doi.org/10.30837/pt.2019.2.01
Kron, G. (1978), Tensor network analysis [Tenzornii analiz setei], Sov.radio, Moscow, 720 p.
Lemeshko, A. V., Yevseyeva, O. Yu. (2012), "Multipath routing tensor model with quality of service guarantees simultaneously for multiple heterogeneous indicators", Problems of telecommunications, No. 4 (9), P. 16–31, available at : http://pt.nure.ua/wp-content/uploads/2020/01/124_lemeshko_tensor.pdf
Lemeshko, A. V., Evseeva, O. Yu., Garkusha, S. V. (2014), "Research on Tensor Model of Multipath Routing in Telecommunication Network with Support of Service Quality by Greate Number of Indices", Telecommunications and RadioEngineering, No. 15 (73), P. 1339–1360. DOI: https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v73.i15.30
Lemeshko, O. V., Garkusha, S. V., Yeremenko, O. S., Hailan, A. M. (2015), "Policy-based QoS Management Model for Multiservice Networks", In Proc. International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON), P. 1–4. DOI: https://doi.org/10.1109/SIBCON.2015.7147124
Lemeshko, A. V., Yevseyeva, O. Yu. (2010), "Tensor geometrization of the structural-functional representation of a telecommunication system in the basis of interpolar paths and internal cuts" ["Tenzornaja geometrizacija strukturno-funkcional'nogo predstavlenija telekommunikacionnoj sistemy v bazise mezhpoljusnyh putej i vnutrennih razrezov"], Scientific Proceeding of Ukrainian Research Institute of Communication, No. 1 (13), P. 14–26.
Lemeshko, O., Yevdokymenko, M., Alsaleem, A. (2018), "Development of the tensor model of multipath QoE-routing in an infocommunication network with providing the required Quality Rating", Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, No. 2 (95), P. 40–46. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.141989
Lemeshko, O., Yeremenko, O., Yevdokymenko, М., Hailan, А. М. (2020), "Tensor Multiflow Routing Model to Ensure the Guaranteed Quality of Service Based on Load Balancing in Network", In Proc. The Third International Conference "Advances in Computer Science for Engineering and Education III (ICCSEEA 2020)", P. 1–12.
Lemeshko, O. V., Yevdokymenko, M. O. (2020), "Advanced Flow-based Routing Model with Quality of Service Ensuring in Multiservice Telecommunication Network", Systems of Arms and Military Equipment, No. 1 (61), P. 31–43. DOI: https://doi.org10.30748/soivt.2020.61.04
Lemeshko, O. V., Yevdokymenko, M. O., Yeremenko, O. S. (2020), "Optimization routing model of delay-sensitive traffic in infocommunication networks", Control, Navigation and Communication Systems, Vol. 2, No. 60, P. 152–159. DOI: https://doi.org/10.26906/SUNZ.2020.2.152.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Oleksandr Lemeshko, Maryna Yevdokymenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons для журналів відкритого доступу.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-NC-SA 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо не комерційного та не ексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису опублікованої роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
