Теорія та методи структурного та параметричного синтезу мультисервісних накладених мереж

- метод планування безпроводової мультисервісної мережі абонентського доступу WiMAX, оптимальної згідно з критерієм максимуму прибутку.

Результати наукових досліджень, що наведені у п'ятому розділі, опубліковано в роботах автора [17, 19 - 21, 26, 28, 48, 50, 51].

У шостому розділі - проведено дослідження запропонованих у роботі методів структурного та параметричного синтезу мультисервісних телекомунікаційних систем.

Наведено опис структури програмного пакету, що застосовується у роботі для проведення дослідження запропонованих методів та алгоритмів. Основними структурними елементами пакету є: база даних проектів, що є інформаційним наповненням пакету; бібліотека алгоритмів; менеджер взаємодії; інструментарій аналізу отриманих результатів синтезу; програми візуалізації результатів проектування.

База даних проектів представляє собою набір файлів у форматі XML, які описують об'єкт проектування у вигляді багатошарового графа, місця розміщення вузлів мережі, інформацію про характеристики телекомунікаційних послуг та абонентів мережі. Інформація представлена у структурованому вигляді, а також у вигляді матриць та значень окремих параметрів.

Бібліотека алгоритмів складається з інструментальних засобів розв'язання складових задач структурного та параметричного синтезу телекомунікаційних систем, до складу якої входять програмно реалізовані автором алгоритми, а також програмні продукти математичного моделювання інших розробників, такі як IBM ILOG CPLEX, The MathWorks MATLAB, GLPK та інші.

Набір програм візуалізації результатів проектування дозволяє перетворювати інформацію, що знаходиться у файлах бази даних проектів, у вигляд, сприятливий для аналізу користувачем програмного пакету.

До інструментарію аналізу отриманих результатів синтезу відноситься пакет імітаційного моделювання ns-2.

Наведено методику проведення випробувань запропонованих у дисертаційній роботі методів структурного та параметричного синтезу мультисервісних накладених телекомунікаційних мереж. Дослідження запропонованих методів здійснювалось з використанням описаного програмного комплексу та базувалося на застосуванні у якості вихідних даних інформації про реальні об'єкти проектування та синтетичні дані, які були отримані за допомогою генераторів випадкових величин з заданими законами розподілу. До останніх відносились дані про розміщення вузлів мережі (серверів, абонентів, вузлів комутації), розподіл послуг за абонентами, об'єми послуг, які вони споживають.

З використанням синтезованих та реальних вихідних даних проведено дослідження ефективності запропонованих у роботі методів структурного та параметричного синтезу. Під час дослідження методи, що запропоновані у роботі, порівнювались з раніш відомими методами. За результатами порівняльного аналізу встановлено наступне:

- усі запропоновані у роботі методи дозволяють отримати розв'язок поставленої задачі синтезу;

- метод синтезу накладеної ІР мережі поверх оптичної мережі DWDM, вибору маршрутів та розподілу довжин хвиль дозволив отримати структуру мережі у середньому на 8 - 12 % меншою вартості, ніж метод, що базується на використанні класичного графа;

- метод синтезу топології мережі агрегації доступу в класі деревоподібних мереж згідно з критерієм максимуму прибутку оператора зв'язку дозволяє отримати конфігурацію мережі з більш високою прибутковістю у середньому на 9 - 17 %, ніж метод, що базується на використанні критерію мінімуму вартості;

- метод синтезу топології мережі агрегації доступу з додатковими вимогами до зв'язності мережі з використанням критерію максимуму прибутку оператора зв'язку дозволив отримати конфігурацію мережі з більш високою прибутковістю у середньому на 12 - 20 %, ніж метод, що базується на використанні критерію мінімуму вартості;

- метод вибору маршрутів доставки трафіку з груповою адресацією оптимальної згідно з критерієм максимуму прибутку оператора зв'язку дозволив отримати варіант в середньому на 10 - 16 % більш високої прибутковості, ніж при використанні критерію мінімуму вартості;

- метод синтезу топології транспортної мережі MPLS поверх мережі SDH або WDM, вибору маршрутів передачі трафіку з одноадресною та груповою адресацією та визначення параметрів структурних елементів мережі згідно з критерієм мінімуму вартості мережі дозволив отримати варіант структури мережі у середньому на 11 - 19 % меншою вартості, ніж метод, що базується на використанні класичного графа.

У роботі проведено експеримент з дослідження параметрів агрегування декількох потоків з ефектом самоподоби з використанням засобів імітаційного моделювання. Під час експерименту здійснювалась перевірка запропонованих методів визначення параметрів самоподібних потоків у каналах зв'язку телекомунікаційної системи. Для цього було розроблено програмну імітаційну модель у пакеті ns-2, яка мала у своєму складі вузол комутації з декількома вхідними каналами та одним вихідним. На вхід вузла надходили інформаційні потоки з ефектом самоподоби, які далі об'єднувалися та передавалися по спільному каналу.

Таблиця 1

Результати аналізу параметрів об'єднаного потоку

Результати статистичного аналізу вихідного потоку збігаються з результатами, отриманими за допомогою запропонованого методу, що свідчить про його вірогідність.

За подібною методикою проводився експеримент з дослідження параметрів потоку, що виникає при об'єднанні потоків, що описуються моделями On/Off - джерела. Аналіз результатів свідчить, що при кількості джерел більш 10-ти похибка визначення параметрів потоку не перевищує 3%.

За допомогою імітаційного моделювання проведено перевірку вірогідності результатів параметричного синтезу телекомунікаційних мереж, параметри елементів яких розраховувалися за допомогою запропонованого методу для випадку передачі в мережі інформаційних потоків з ефектом самоподоби. Для цього в програмному пакеті ns-2 було розроблено імітаційну модель телекомунікаційної системи, пропускні здатності каналів зв'язку якої та об'єми буферних пристроїв були розраховані за допомогою запропонованого у роботі методу та за допомогою класичного методу. У якості інтерпретатора для опису імітаційної моделі використовувалася мова сценаріїв Otcl. На вхід даної моделі було подано інформаційні потоки з ефектом самоподоби, реалізації яких було отримано при дослідженні потоків у каналах зв'язку фрагменту телекомунікаційної мережі. У якості вихідних даних для параметричного синтезу використовувалися результати вимірювань параметрів отриманих реалізацій вхідних потоків. При проведенні імітаційного моделювання фіксувався час затримки повідомлення у мережі та ймовірність втрат. Експеримент з імітаційного моделювання та розрахунок пропускних здатностей каналів зв'язку проводився для різних наборів реалізацій потоків. Результати аналізу часу затримки повідомлення в мережі, отриманого за допомогою імітаційного моделювання, та порівняння його з часом затримки, що очікувався, наведено у таблиці 2, де та - припустимі значення затримки та ймовірності втрат відповідно; та - відповідні параметри мережі, розрахованої класичним методом; та - відповідні параметри мережі, розрахованої запропонованим в роботі методом. З аналізу результатів робиться висновок про адекватність розрахунків параметрів структурних елементів мережі.

Таблиця 2

Значення ймовірносно-часових характеристик

Аналіз результатів проведеного експерименту, наведених у таблиці 2, дозволяють зробити висновок, що запропонований метод параметричного синтезу має більшу точність визначення параметрів структурних елементів телекомунікаційної систем, ніж класичний метод. Також слід відмити, що телекомунікаційна мережа параметри, якої були розраховані з застосуванням запропонованого методу, забезпечує більш високу якість обслуговування. Таким чином, застосування розробленого методу на етапі проектування телекомунікаційних мереж дозволить підвищити якість надання послуг.

Надано рекомендації з практичного застосування запропонованих у дисертаційній роботі математичних моделей та методів структурного та параметричного синтезу телекомунікаційних систем.

Результати наукових досліджень, що наведені у шостому розділі, опубліковано в роботах автора [3, 4, 6, 15, 19, 21, 26, 28, 34, 37, 40, 46, 48].

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-прикладну проблему, яка полягає у розвитку теорії проектування телекомунікаційних систем шляхом розробки теоретичних основ структурного та параметричного синтезу мультисервісних накладених телекомунікаційних систем з урахуванням властивостей мультисервісного трафіку, що дозволило підвищити ефективність вирішення завдань синтезу з економічних та технологічних показників. За результатами рішення проблеми можна зробити наступні висновки:

1. В дисертаційній роботі проведено аналіз архітектури побудови сучасних телекомунікаційних систем, за результатами якого встановлено, що телекомунікаційні системи є багаторівневими або багатошаровими. При цьому технологічна ієрархія може утворювати накладені мережі. Процеси, що протікають в кожній з накладених мереж, є взаємопов'язаними. У свою чергу мультисервісність телекомунікаційних систем дозволяє кожну з послуг розглядати як окремий шар. Таким чином, багатошаровість і мультисервісність є підставою для проектування цих мереж як єдиного цілісного об'єкту.

2. Встановлено, що при розв'язанні задач структурного та параметричного синтезу мультисервісних телекомунікаційних систем, які відносяться до багатошарових мереж, слід використовувати для їх опису багатошаровий граф. Математично багатошаровий граф, представлений з позицій теорії множин, є об'єктом, який дозволяє відображати основні властивості багатошарових телекомунікаційних мереж. Багатошаровий граф є подальшим розвитком класичних графів та відрізняється від них тим, що містить множину графів, які називають шарами, та граф, що з'єднує шари між собою; при цьому для кожного ребра графа більш високого шару має існувати шлях, що проходить у графі нижчого слою. За допомогою такої моделі вперше вдалося відобразити логічні та фізичні зв'язки, які мають місце у реальних телекомунікаційних системах, що дозволило врахувати ці зв'язки при проектуванні телекомунікаційних систем у цілому.

3. Структурний та параметричний синтез накладених телекомунікаційних мереж вимагає визначення величин потоків, що передаються кожною ділянкою на кожній з накладених мереж. Розв'язання цієї задачі потребує використання потокової моделі. Раніш відома потокова модель вимагає корекції у випадку опису накладеної телекомунікаційної мережі багатошаровим графом. Запропонована потокова модель, яка усуває недоліки відомої моделі, враховує взаємозв'язок між величинами потоків як в межах одного шару, так й для потоків, які протікають в інших шарах та ребрах, що зв'язують шари. Використання запропонованої моделі дозволило розв'язати задачі структурного та параметричного синтезу мультисервісних накладених мереж. Передача потоку відмінної від нуля величини дозволяє використовувати цю модель як обмеження зв'язності мережі, що синтезується.

4. Встановлено, що в умовах конкуренції, багатооператорського та багатодоменного середовища використання традиційного критерію мінімуму вартості мережі не повною мірою відповідає вимогам, що виникають при проектуванні комерційних телекомунікаційних систем. Обґрунтовано, що за цих умов більш адекватним є використання критерію максимуму прибутку оператора зв'язку, що дозволило розширити перелік варіруємих параметрів, таких як перелік послуг, що надаються у мережі, та перелік абонентів, які обслуговуються мережею.

Використання критерію максимуму прибутку оператора зв'язку також дозволяє більш ефективно здійснювати розв'язання задачі структурного та параметричного синтезу в умовах наявності похибки у вихідних даних за рахунок заміни обмежень щодо якості обслуговування у вигляді чітких нерівностей на штрафні функції, які входять до складу цільової функції.

5. За результатами проведеного аналізу математичних моделей, які описують інформаційні потоки у телекомунікаційних системах, встановлено, що використання моделі самоподібних процесів більш адекватно описує властивості мультисервісних потоків.

При виборі математичних моделей інформаційних потоків у роботі обґрунтовано, що для опису групового потоку в каналах зв'язку слід використовувати модель фрактального броунівського руху, а для моделювання окремих абонентських потоків модель On/Off - джерела.

В роботі запропоновано метод визначення параметрів агрегованого потоку, який виникає при об'єднанні потоків, що моделюються фрактальним броунівським рухом, а також при об'єднанні потоків, що моделюється моделлю On/Off - джерела. За допомогою імітаційного моделювання проведено перевірку запропонованих методів, результати якого свідчать про вірогідність цих методів.

6. У роботі наведено постановку і розв'язано задачу синтезу топології мережі агрегації доступу в класі деревоподібних мереж згідно з критерієм максимуму прибутку оператора зв'язку. Математична постановка цієї задачі здійснювалася з використанням багатошарового графа. За результатами проведеного аналізу постановки задачі встановлено, що дана задача може бути зведена до різновиду задачі Штейнера на графі. Порівняльний аналіз результатів синтезу, отриманих запропонованим методом, та раніше відомими методами з використанням критерію мінімум вартості показав, що запропонований метод дозволяє отримати структуру з більш високою прибутковістю на 9 - 17 %.

7. У роботі наведено постановку і розв'язано задачу синтезу топології мережі агрегації доступу з додатковими вимогами до зв'язності. Математична постановка цієї задачі здійснювалася з використанням багатошарового графа. Порівняльний аналіз результатів синтезу, отриманих запропонованим методом, та раніше відомими методами з використанням критерію мінімум вартості показав, що запропонований метод дозволяє отримати структуру з більш високою прибутковістю на 12 - 20 %.

8. У роботі запропоновано метод розв'язання задач структурного та параметричного синтезу накладеної ІР мережі поверх оптичної мережі DWDM, яка базується на застосування математичної моделі багатошарового графа. Використання запропонованого методу дозволяє розв'язати задачу оптимального розподілу інформаційних потоків одночасно на двох рівнях багатошарової мережі. Порівняльний аналіз результатів синтезу, отриманих із застосуванням запропонованого методу та методу, що базується на послідовному синтезі кожного рівня, показав, що запропонований метод дає структуру з меншою вартістю на 8 - 12 %.

9. У роботі здійснено постановку та розв'язано задачу синтезу мережі MPLS поверх мережі SDH або WDM оптимальної згідно з критерієм мінімуму вартості. Розв'язання цієї задачі здійснювалося з використанням багатошарового графа. Застосування даної моделі дозволило врахувати багаторівневу структуру цієї телекомунікаційної системи, яка утворена накладеними мережами, та взаємні зв'язки між рівнями. Розв'язання цієї задачі зводиться до задачі знаходження багатошарового підграфа мінімальної ваги з урахуванням обмежень на пропускну здатність ребер графа. За результатами порівняльного аналізу встановлено, що застосування запропонованого методу дозволяє отримати структуру мережі на 11 - 19 % меншою вартістю у порівнянні з методами, що базуються на послідовному проектуванні кожного рівня.

10. В роботі запропоновано методи параметричного синтезу, які базуються на використанні математичних моделей самоподібних процесів. Запропоновані методи дозволили розв'язати такі задачі, як вибір пропускних здатностей каналів зв'язку, оптимальних згідно з критерієм мінімуму середньої затримки у мережі, при обмеженні на величину витрат на мережу та задача одночасного вибору пропускних здатностей каналів зв'язку та об'ємів буферних пристроїв оптимальних згідно з критерієм мінімуму вартості при обмеженні на середню затримку у мережі та припустиму ймовірність втрат.

За результатами дослідження ефективності запропонованих методів з використанням імітаційного моделювання встановлено що запропоновані методи дозволяють більш ефективно здійснювати розподіл мережних ресурсів, ніж класичний метод, що призводить до зменшення середньої затримки від 10 до 25% та зменшує ймовірність втрат від 12 до 20%.

11. Запропоновані в роботі математичні моделі мультисервісних накладених телекомунікаційних мереж та методи їх синтезу можуть знайти своє застосування при розробці автоматизованих систем проектування, що дозволить підвищити якість прийнятих проектних рішень за економічними та технічними параметрами. Крім цього, результати дисертаційної роботи були використані:

- при розробці математичних моделей і методів проектування оптимальних структур мультисервісних телекомунікаційних систем (НДР № 235-1);

- при аналізі процесів інформаційного обміну, що протікають у інформаційній системі підприємства (НДР № К-1/10, яка виконувалася в Харківському державному регіональному науково-технічному центрі з питань технічного захисту інформації);

- при розробці методики проектування мережі агрегації доступу, що використовувалась у виробничому процесі ТОВ «Велтон.Телеком» при вирішенні завдань планування мережі доступу мультисервісної телекомунікаційної системи з наданням послуг «Triplе Play»;

- були використані у виробничій діяльності ТОВ «Tелесенс» при розробці комплексних програмних рішень управління телекомунікаційною мережею, що дозволило максимізувати прибуток оператора при наданні послуг транзиту та термінування трафіку;

- у навчальному процесі кафедри телекомунікаційних систем Харківського національного університету радіоелектроніки у якості теоретичної основи курсу лекцій і практичних занять з дисципліни «Проектування телекомунікаційних систем», яку читають у 8 семестрі студентам спеціальності «Телекомунікаційні системи та мережі».

Використання результатів дисертації підтверджено відповідними актами впровадження.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗДОБУВАЧА

1. Агеев Д.В. Проблемы управления мультисервисной телекоммуникационной системой / Д.В. Агеев, Самир Махмуд // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 2006. - Вып.144. - С. 97 - 101.

2. Агеев Д.В. Выбор пропускных способностей каналов связи при самоподобной характере передаваемых потоков / Д.В. Агеев, Самир Махмуд, А.В. Чернятьев // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 2007. - Вып.148. - С. 87 - 95.

3. Агеев Д.В. Сравнительный анализ методик выбора пропускных способностей каналов связи при самоподобных потоках в сети / Д.В. Агеев, Самир Махмуд // Зв'язок. - 2007. - № 3. - С. 15 - 17.

4. Агеев Д.В. Исследование эффективности алгоритма решения задачи распределения потоков и выбора пропускных способностей каналов связи при самоподобном характере информационных потоков в сети / Д.В. Агеев, Самир Махмуд // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2007. - №4(28). - С. 4 - 7.

5. Агеев Д.В. Параметрический синтез телекоммуникационных систем при самоподобном входящем потоке / Д.В. Агеев, Д.В. Евлаш, Самир Махмуд // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 2007. - Вып. 151 - С. 124 - 128.

6. Ageyev D.V. The Characterization Of Traffic In Communications Links Under Input Stream With The Self-Similarity Effect / D.V. Ageyev, Samer Mahmoud // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2008. - №1(31). - С. 27 - 29.

7. Агеев Д.В. Параметрический синтез мультисервисной сети минимальной стоимости при самоподобном входящем потоке и заданными параметрами качества обслуживания / Д.В. Агеев, Д.В. Евлаш // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 2008. - Вып. 155 - С. 105 - 110.

8. Агеев Д.В. Исследование условий применения методики эластичной сети при проектировании телекоммуникационных систем / Д.В. Агеев // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2009. - №4(40). - С. 18 - 24.

9. Агеев Д.В. Расчет параметров самоподобных информационных потоков, передающихся по каналам связи мультисервисной сети, при предоставлении услуг «Triple Play» / Д.В. Агеев, Д.В. Евлаш // Вісник Національного університету «Львівська політехніка». - 2009. - №645. - С. 131 - 141.

10. Агеев Д.В. Проектирование мультисервисной телекоммуникационной системы NGN согласно критерию максимум прибыли оператора связи / Д.В. Агеев // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2009. - №6(42). - С. 53 - 56.

11. Агеев Д.В. Определение объема сетевого ресурса, необходимого при предоставлении услуг телефонии и передачи данных / Д.В. Агеев, А.А. Переверзев, Хайдара Абдалла // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 2009. - Вып.159. - С. 30 - 34.

12. Агеев Д.В. Статистический анализ нагрузки создаваемой абонентами ADSL при безлимитном доступе в сеть Интернет / Д.В. Агеев, Д.В. Евлаш // Вісник Державного університету інформаційно-комунікаційних технологій. - 2010. - Т.8, №1. - С. 38 - 43.

13. Агеев Д.В. Синтез структуры мультисервисной телекоммуникационной системы согласно критерию максимума прибыли оператора связи / Д.В. Агеев // Наукові записки Українського науково-дослідного інституту зв'язку. - 2010. - №1(13). - С. 84 - 88.

14. Агеев Д.В. Проектирование телефонной сети общего пользования на первых этапах создании сети NGN / Д.В. Агеев, C.А. Кадурин // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2010. - №2(44). - С. 62 - 66.

15. Агеев Д.В. Моделирование информационных потоков, поступающих от абонентов в мультисервисную телекоммуникационную сеть / Д.В. Агеев, А.Н. Копылев // Радіоелектроніка, інформатика, управління. - 2010. - №2(23). - С. 48 - 52.

16. Агеев Д.В. Структурный и параметрический синтез мультисервисной телекоммуникационной системы в условиях мультиоператорской среды / Д.В. Агеев // Зв'язок. - 2010. - № 3. - С. 41 - 44.

17. Агеев Д.В. Синтез топологии сети агрегации доступа согласно критерию максимум прибыли оператора связи / Д.В. Агеев // Вісник Державного університету інформаційно-комунікаційних технологій. - 2010. - Т.8, №3. - С.235 - 241.

18. Лемешко А.В. Двухуровневый метод маршрутизации с поддержкой качества обслуживания в многооператорских сетях NGN / А.В. Лемешко, О.Ю. Евсеева, Д.В. Агеев // Збірник наукових праць Харківського університету повітряних Сил. - 2010. - Вип. 1(23) - С. 83 - 89.

19. Агеев Д.В. Решение задачи выбора путей передачи Multicast трафика согласно критерию максимум прибыли оператора связи / Д.В. Агеев // Системи обробки інформації. - 2010. - Вип.2 (83). - С. 2 - 5.

20. Агеев Д.В. Планирование беспроводной сети абонентского доступа мультисервисной телекоммуникационной системы согласно критерию максимума прибыли оператора связи / Д.В. Агеев // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2010. - №3(45). - С. 19 - 21.

21. Агеев Д.В. Проектирование сети доступа мультисервисной телекоммуникационной системы, обеспечивающей максумум прибыли оператора сети / Д.В. Агеев // Вестник Харк. нац. ун-та., Сер. Математическое моделирование. Информационные технологии. Автоматизированные системы управления. - 2010. - № 926. Вып. 15. - С. 5 - 10.

22. Агеев Д.В. Проектирование современных телекоммуникационных систем с использованием многоуровневых графов / Д.В. Агеев // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2010. - № 4. - C. 75 - 77.

23. Саваневич В.Е. Комплексна модель маршрутизації та обмеження трафіку в телекомунікаційних мережах військового призначення / В.Е. Саваневич, О.В. Лемешко, Д.В. Агеєв, Ю.М. Добришкін // Системи озброєння та військова техніка. - 2010. - № 2 (22). - С. 78 - 84.

24. Агеев Д.В. Моделирование современных телекоммуникационных систем многослойными графами [Електронний ресурс] / Д.В. Агеев // Проблеми телекомунікацій. - 2010. - № 1(1) - Режим доступу до журн.: http://pt.journal.kh.ua/2010/1/1/101_ageyev_simulation.pdf.

25. Агеев Д.В. Методика описания структуры современных телекоммуникационных систем с использованием многослойных графов / Д.В. Агеев // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2010. - № 6. - С. 56 - 59.

26. Агеев Д.В. Распределение потоков в транспортной сети мультисервисной телекоммуникационной системы с использованием математической модели многослойного графа / Д.В. Агеев, А.А. Переверзев // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. - 2010. - Вып.163. - С. 85 - 91.

27. Агеев Д.В. Метод проектирования телекоммуникационных систем с использованием потоковой модели для многослойного графа [Електронний ресурс] / Д.В. Агеев // Проблеми телекомунікацій. - 2010. - № 2 (2) - Режим доступу до журн.: http://pt.journal.kh.ua/2010/2/1/102_ageyev_layer.pdf.

28. Агеев Д.В. Проектирование сети доступа мультисервисной телекоммуникационной системы с использованием многослойного графа / Д.В. Агеев // Системи обробки інформації. - 2010. - Вип.8 (89). - С. 2 - 8.

29. Агеев Д.В. Исследование характеристик телекоммуникационных систем при входящем потоке с эффектом самоподобия / Д.В. Агеев, Самир Махмуд // 10-й ювілейний міжнародний молодіжний форум «Радіоелектроніка і молодь в ХХІ ст.». - Харків: ХНУРЕ, 2006. - С. 99.

30. Агеев Д.В. Исследование параметров телетрафика при доступе абонентов в Интернет с учетом эффекта самоподобия / Д.В. Агеев, Самир Махмуд // Труды 7-й Международной научно-практическая конференция «Современные информационные и электронные технологии. СИЭТ-2006». - Одесса: ОНПУ, 2006. - С. 187.

31. Агеев Д.В. Передача информации с учетом эффекта самоподобия / Д.В. Агеев, Самир Махмуд. // 1-а міжнародна конференція «Глобальні інформаційні системи. Проблеми та тенденції розвитку». - Харків: ХНУРЕ, 2006. - С. 362-363.

32. Агеев Д.В. Параметрический синтез телекоммуникационных систем при статистически самоподобных входящих потоках / Д.В. Агеев, Самир Махмуд // 11-й ювілейний міжнародний молодіжний форум «Радіоелектроніка і молодь в ХХІ ст». - Харків: ХНУРЕ, 2007. - С. 80.

33. Агеев Д.В. Пропускные способности каналов связи при передаче потоков с эффектом самоподобия. / Д.В. Агеев, Самир Махмуд // Труды 8-й Международной научно-практическая конференция «Современные информационные и электронные технологии. СИЭТ-2007». - Одесса: ОНПУ, 2007. - С. 197.

34. Агеев Д.В. Программный комплекс имитационного моделирования современных телекоммуникационных сетей / Д.В. Агеев, Д.В. Евлаш // 2-а міжнародна наукова конференція «Сучасні інформаційні системи. Проблеми та тенденції розвитку». Зб. матеріалів конференції. - Харків: ХНУРЕ, 2007. - С. 107 - 108

35. Агеев Д.В. Проектирование современных телекоммуникационных систем с учетом наличия эффекта самоподобия / Д.В. Агеев // 2-а міжнародна наукова конференція «Сучасні інформаційні системи. Проблеми та тенденції розвитку». Зб. матеріалів конференції. - Харків: ХНУРЕ, 2007. - С. 111 - 112.

36. Агеев Д.В. Процесс перераспределения ролей основного и дублирующего SIP-серверов при отказе основного в ІР-телефонии / Д.В. Агеев, Е.Д. Кузминых // 2-а міжнародна наукова конференція «Сучасні інформаційні системи. Проблеми та тенденції розвитку». Зб. матеріалів конференції. - Харків: ХНУРЕ, 2007. - С. 113 - 114.

37. Ageyev D. Multiservice Telecommunication Systems design with network's incoming self-similarity flow / D. Ageyev, D. Evlash // Proceedings of the IХ^th International Conference on modern problems of radio engineering, telecommunications and computer science. TCSET' 2008 - Lviv-Slavsko, 2008. - P. 403 - 405.

38. Агеев Д.В. Расчет объема требуемых сетевых ресурсов мультисервисной телекоммуникационной сети / Д.В. Агеев, Д.В. Евлаш // 12-й міжнародний молодіжний форум «Радіоелектроніка і молодь в ХХ1 ст.» Зб. матеріалів ХНУРЕ. - Харків: ХНУРЕ, 2008. - С. 118.

39. Агеев Д.В. Расчет объема оборудования в узлах сети NGN / Д.В. Агеев, Д.В. Евлаш // Друга науково-технічна конференція «Проблеми телекомунікацій»: Збірник тез. - К.: НТУУ «КПІ», 2008. - С. 284 - 285.

40. Агеев Д.В. Исследование алгоритмов минимизации стоимости проектируемой мультисервисной сети при самоподобном входящем потоке / Д.В. Агеев, Д.В. Евлаш // IV міжнародна науково-практична конференція «Сучасні проблеми і досягнення в галузі радіотехніки, телекомунікацій та інформаційних технологій» - Запоріжжя: ЗНТУ, 2008. - С.109 - 110.

41. Агеев Д.В. Минимизация стоимости проектируемой мультисервисной сети при самоподобном входящем потоке / Д.В. Агеев, Д.В. Евлаш // 3-й Международный радиоэлектронный форум «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития». МРФ - 2008. Сборник научных трудов. Том 11. Международная конференция «Телекоммуникационные системы и технологии». - Харьков: АНПРЭ, 2008. - С. 54 - 56.

42. Агеев Д.В. Особенности проектирования телефонной сети общего пользования на различных этапах развертывания NGN / Д.В. Агеев, С.А. Кадурин, Хайдара Абдалла // 13-й міжнародний молодіжний форум «Радіоелектроніка і молодь в ХХ1 ст.» Зб. матеріалів ХНУРЕ. - Харків: ХНУРЕ, 2009. - С. 140.

43. Агеев Д.В. Расчет объема требуемых сетевых ресурсов для предоставления услуг интерактивного телевидения / Д.В. Агеев, Д.В. Евлаш // 13-й міжнародний молодіжний форум «Радіоелектроніка і молодь в ХХ1 ст.» Зб. матеріалів ХНУРЕ. - Харків: ХНУРЕ, 2009. - С. 152.

44. Агеев Д.В. Проектирование подсистемы телефони в сети NGN / Д.В. Агеев, А.А. Переверзев // 13-й міжнародний молодіжний форум «Радіоелектроніка і молодь в ХХ1 ст.» Зб. матеріалів ХНУРЕ. - Харків: ХНУРЕ, 2009. - С. 173.

45. Ageyev D. NGN Network Planning According to Criterion of Provider's Maximum Profit / D.Ageyev // Proceedings of the Х^th International Conference on modern problems of radio engineering, telecommunications and computer science. TCSET' 2010 - Lviv-Slavsko, 2010. - P. 256.

46. Агеев Д.В. Распределение информационных потоков в мультисервисных телекоммуникационных системах согласно критерию максимума прибыли оператора связи / Д.В. Агеев, Хайдара Абдалла // Науково-технічна конференція «Світ інформації та телекомунікацій - 2010»: Збірник тез. - К.: ДУИКТ, 2010. - C. 72.

47. Агеев Д.В. Применение методов целочисленного программирования при построении телекоммуникационной сети с предоставлением мультимедийных услуг / Д.В. Агеев, А.А. Игнатенко // Науково-технічна конференція «Світ інформації та телекомунікацій - 2010»: Збірник тез. - К.: ДУИКТ, 2010. - C. 93 - 94.

48. Агеев Д.В. Распределение загрузки на сервера Video On Demand / Д.В. Агеев, А.А. Переверзев // 14-й Международный молодежный форум «Радиоэлектроника и молодеж в ХХІ веке»: Сб. материалов форума. Ч.1 - Харков: ХНУРЭ. 2010. - С. 168.

49. Агеев Д.В. Проектирование мультисервисных телекоммуникационных систем в условиях мультиоператорской среды / Д.В. Агеев // Труды ХІ Международной научно-практическая конференция «Современные информационные и электронные технологии. СИЭТ-2010»: Сб. науч. трудов. - Одеса: ОНПИ 2010. - С. 221.

50. Агеев Д.В. Решение телекоммуникационных задач с помощью CPlex / Д.В. Агеев, А.А. Переверзев // Сучасні проблеми і досягнення в галузі радіотехніки, телекомунікацій та інформаційних технологій: тези доповідей V Міжнародної науково-практичної конференції.- Запоріжжя: ЗНТУ, 2010. - С. 79 - 80.

51. Агеев Д.В. Проектирование мультисервисных телекоммуникационных систем с использованием концепции многослойной сети / Д.В. Агеев // Збірник тез VІ Міжнародної науково-технічної конференції «Сучасні інформаційно-комунікаційні технології-COMINFO'2010». - К.: ДУІКТ. - С. 44 - 46.

52. Лемешко О.В. Математична модель ієрархічно-координаційної маршрутизації в MPLS-мережіна основі принципу цільової кординації / О.В. Лемешко, Д.В. Агеєв, Ахмад М. Хайлан. // Матеріали науково-практичної конференції "Сучасні проблеми телекомунікацій - 2010". - Львів: НУ "Львівська політехніка", 2010. - С. 34 - 37.

АНОТАЦІЯ

Агеєв Д.В. Теорія та методи структурного та параметричного синтезу мультисервісних накладених мереж. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.12.02 - Телекомунікаційні системи та мережі. - Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2011.

Дисертація присвячена проблемі структурного та параметричного синтезу мультисервісних накладених мереж. Для розв'язання цієї проблеми запропоновано використовувати математичну модель структури сучасної телекомунікаційної системи, представлену у вигляді багатошарового графу. Для розв'язання задач синтезу телекомунікаційних мереж запропоновано потокову модель, яка є розвитком класичної моделі на випадок багатошарового графу. Розроблено методику проектування накладених телекомунікаційних мереж, що базується на використанні багатошарового графу.

Запропоновано методи параметричного синтезу мультисервісних телекомунікаційних систем, що базуються на використанні моделей самоподібних процесів. Використання цих методів дозволяє підвищити точність розв'язання задачі параметричного синтезу телекомунікаційних систем та якість обслуговування.

В роботі розроблено методи структурного синтезу мультисервісних телекомунікаційних систем на різних ділянках мережі NGN.

Ключові слова: накладена мережа, багатошаровий граф, оптимізація, структура, потік, послуга, пропускна здатність, моделювання.

Агеев Д.В. Теория и методы структурного и параметрического синтеза мультисервисных наложенных сетей. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.12.02 - Телекоммуникационные системы и сети. - Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Харьков, 2011.

Работа посвящена проблеме развития теории проектирования телекоммуникационных систем за счет развития теоретических основ структурного и параметрического синтеза мультисервисных телекоммуникационных систем, имеющих многоуровневую структуру, образованную наложенными сетями, с учетом свойств мультисервисного трафика.

Телекоммуникационные системы, имеющие многоуровневую структуру, образованную наложенными сетями, относятся к многослойным сетям. При решении задач структурного и параметрического синтеза необходимо учитывать тесную взаимосвязь между уровнями телекоммуникационной системы и подходить к синтезируемой системе как единому целостному объекту

Для описания структуры многослойных сетей предлагается использовать многослойный граф. Математически многослойный граф представлен объектом теории множеств, который позволяет отображать основные свойства многослойных телекоммуникационных систем. Многослойный граф является дальнейшим развитием классических графов и отличается от них тем, что содержит множество графов, называемых слоями, и граф, соединяющий слои между собой; при этом, для каждого ребра графа более высокого слоя должен существовать путь в графе нижележащего слоя. Приведенная структура графа позволяет учитывать свойства существующих многослойных сетей. С помощью этой модели впервые удалось отобразить логические и физические связи, имеющие место в реальных телекоммуникационных системах, что позволило учесть эти связи при проектировании систем в целом.

Структурный и параметрический синтез наложенных телекоммуникационных сетей требует определения величин потоков, передаваемых каждым участком на каждой из наложенных сетей. Решение этой задачи требует использования потоковой модели. Ранее известная потоковая модель требует коррекции в случае описания наложенной телекоммуникационной сети многослойным графом. Предложенная в работе потоковая модель устраняет недостатки известной модели и учитывает взаимосвязь между величинами потоков как в пределах одного слоя, так и для потоков, протекающих в других слоях и ребрах, связывающих слои. Использование предложенной модели позволило решить задачи структурного и параметрического синтеза мультисервисных наложенных сетей. Передача потока отличной от нуля величины позволяет использовать эту модель как ограничение связности синтезируемой сети.

В роботе обосновано, что в условиях многооператорности и конкуренции на рынке предоставления инфотелекоммуникационных услуг более рациональным является использование при проектировании данных сетей критерия максимума прибыли оператора. При использовании данного критерия в процессе проектирования дополнительно появляются такие варьируемые параметры, как перечень предоставляемых услуг и множество абонентов, которым предоставляются услуги. В результате решаемая оптимизационная задача является более близкой к задачам, решаемым при создании бизнес-планов операторов связи. Использование критерия максимума прибыли оператора связи также позволяет более эффективно решать задачи структурного и параметрического синтеза в условиях наличия погрешности в оценке исходных данных за счет замены ограничений к качеству обслуживания на штрафные функции, входящие в состав целевой функции.

В результате проведенного анализа математических моделей информационных потоков в телекоммуникационной сети пришли к выводу, что применение модели самоподобных процессов позволяет более адекватно описывать свойства мультисервисных потоков. Для моделирования групповых потоков в работе предложено применять модель фрактального броуновского движения, а для индивидуальных потоков - модель On/Off - источника. Приведены выражения, позволяющие определять параметры агрегированных потоков, образуемых при объединении нескольких самоподобных потоков. С применением математических моделей самоподобных процессов в работе разработаны методы параметрического синтеза телекоммуникационных систем. С применением средств имитационного моделирования проведено исследование предложенных методов параметрического синтеза, в результате которого установлено, что выбор параметров структурных элементов с использованием указанных методов позволяет более точно решить данную задачу и обеспечить повышение качества обслуживания информационных потоков в сети по параметру: средней задержки в сети от 10 до 25%; по вероятности потерь - от 12 до 20%.

В работе было проведено исследование эффективности предложенных методов структурного и параметрического синтеза, базирующегося на применении математической модели многослойного графа и использовании критерия оптимальности максимума прибыли оператора связи. По результатам проведенного анализа установлено, что использование предложенной модели и критерия позволяет повысить эффективность решения задачи в среднем на 8 - 20 %.

Ключевые слова: наложенная сеть, многослойный граф, оптимизация, структура, поток, услуга, пропускная способность, моделирование.

Ageyev D.V. Theory and Methods of Multiservice Overlay Networks Structural and Parametric Synthesis. - Manuscript.

Thesis for Doctor of Technical Sciences degree by speciality 05.12.02 - Telecommunication systems and network. - Kharkov National University of Radioelectronics, Kharkov, 2011.

Thesis is devoted on the structural and parametric synthesis of multiservice overlay networks. Modern telecommunications system mathematical model represented by multilayer graph was proposed for solving this problem. Flow model, which is the evolution of the classical model for multilayer graph case was proposed for solving overlay telecommunication networks synthesis problems. The method of designing overlay telecommunication networks, which based on the multilayer graph usage was developed.

Multiservice telecommunication networks parametric synthesis methods was proposed, which based on self-similar processes model usage. Usage these methods will increase the accuracy of telecommunications systems parametric synthesis and quality of service.

Multiservice telecommunications systems structural synthesis methods for different NGN network areas was developed in this work.

Keywords: overlay network, multilayer graph, optimization, structure, flow, service, bandwidth, simulation.

Размещено на Allbest.ru