Вдосконалена модель балансування навантаження в інфокомунікаційній мережі

Анотація

У роботі запропоновано вдосконалену математичну модель балансування навантаження в інфокомунікаційній мережі (ІКМ), яка відповідає принципам концепції Traffic Engineering (TE). Модель математично формалізує випадок побудови ІКМ, коли кожна мережа доступу для підвищення відмовостійкості комутується одночасно не до одного, а до декількох приграничних маршрутизаторів. Тому пропонується покращити рівень балансування навантаження в ІКМ за критерієм TE шляхом забезпечення розподілу трафіка на рівні доступу між декількома приграничними маршрутизаторами, які створюють віртуальний шлюз за замовчуванням. Запропонована математична модель ґрунтується на умовах реалізації одно або багатошляхової маршрутизації; балансування навантаження на рівні доступу; збереження потоку на рівні доступу та самої мережі; запобігання перевантаження каналів зв’язку, які фактично виступають умовами балансування навантаження в ІКМ. В межах запропонованої моделі задача балансування навантаження в ІКМ сформульована як оптимізаційна задача змішаного цілочисельного лінійного програмування. Результати проведеного дослідження підтвердили ефективність запропонованого рішення. Забезпечення погодженого балансування навантаження як на рівні доступу, так і рівні ІКМ взагалі дозволило підвищити продуктивність мережі на 25,45% у порівнянні з рішенням, що базувалось на багатошляховій маршрутизації, але без балансування на рівні доступу, та у 2,76 разів у порівнянні з моделлю, при якій балансування навантаження в ІКМ було відсутнє. В межах доступного для кожної з порівнюваних моделей навантаження використання запропонованого рішення дозволило знизити верхній поріг завантаженості каналів зв’язку мережі у середньому від 20 до 60%. Зниження верхнього порогу завантаженості каналів зв’язку позитивно впливає на кількісні значення основних показників якості обслуговування – середньої міжкінцевої затримки, джитеру та ймовірності втрат пакетів.