Метод вибору міжсегментного інтервалу в транспортному протоколі телекомунікаційної мережі на основі системи нечіткого виводу

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Актуальність теми. Інформаційні повідомлення, що передаються в сучасних телекомунікаційних мережах з комутацією пакетів, утворюють мультимедійний трафік (мовні повідомлення, відео) та трафік даних (сигнали управління, текстові повідомленні, різні зображення, інша графічна та таблична інформація). Інтенсивність передачі інформації, що ініційована роботою в реальному часі будь-якого мультимедійного додатку, достатньо висока та близька до постійного значення, тому такий вид трафіка часто називають потоковим трафіком або трафіком реального часу. Для якісної передачі потокового трафіка необхідно мінімізувати затримку пакетів та її дисперсію (джитер), що вимагає гарантованого надання відповідної пропускної здатності мережі.

Під час передачі даних в телекомунікаційній мережі необхідно використовувати засоби, спрямовані на забезпечення достовірності та оперативності доставки інформаційних повідомлень. Безпомилкова доставка даних досягається шляхом використання квитанцій та здійснення повторних передач втраченої або спотвореної інформації. Щоб підвищити оперативність доставки повідомлень, необхідно раціонально використовувати доступну для відповідного трафіка пропускну здатність мережі. Для досягнення цієї мети в телекомунікаційних мережах застосовуються різні методи управління інтенсивністю відправки даних джерелом, наприклад, уповільнений старт, попередження перевантаження, мультиплікативне скидання, швидка повторна передача, які передбачені протоколом транспортного рівня ТСР (Transmission Control Protocol). Усі перераховані методи засновані на використанні концепції ковзного вікна. Основний недолік цієї концепції полягає в тому, що її реалізація не дозволяє усунути невідповідність між поточними значеннями інтенсивності відправки даних джерелом і пропускною здатністю мережі, доступною для передачі відповідних даних. Крім того, будь-яке ТСР-джерело розцінює втрату сегменту (блоку даних транспортного рівня) як ознаку перевантаження мережі та реагує на цю подію різким зменшенням інтенсивності відправки даних. В результаті спостерігаються пульсації (сплески) трафіка даних, які призводять до виникнення та підсилення мережних перевантажень, збільшення кількості втрачених сегментів, уповільнення процесу доставки повідомлень.

Для усунення недоліків, властивих концепції ковзного вікна, було розроблено метод адаптивної швидкості. У відповідності з цим методом управління інтенсивністю відправки даних запропоновано здійснювати шляхом зміни поточних значень інтервалу часу між відправкою сусідніх сегментів (міжсегментний інтервал). В основі методу адаптивної швидкості покладено розрахунок значень міжсегментного інтервалу з використанням аналітичних виразів, отриманих евристичним шляхом. Дослідження показали, що в результаті застосування вказаного методу в умовах динамічної зміни доступної пропускної здатності мережі управління інтенсивністю відправки даних джерелом здійснюється із суттєвим запізненням, що уповільнює доставку повідомлень.

Управління інтенсивністю відправки даних джерелом здійснюється в умовах неповної, неточної інформації про стан елементів телекомунікаційної мережі. Адекватних моделей, що можуть точно описати стан мережі в будь-який момент часу, на жаль, не існує, а застосування наближених моделей в процесі прийняття управляючих рішень не дає задовільних результатів. В таких умовах забезпечити ефективність доставки даних дозволяє використання систем нечіткого виводу.

Необхідність підвищення оперативності доставки даних в телекомунікаційних мережах обумовлює актуальність досліджень, спрямованих на вирішення наукової задачі, яка полягає в розробці методу вибору міжсегментного інтервалу в транспортному протоколі телекомунікаційної мережі на основі системи нечіткого виводу.

Мета і задачі досліджень. Метою дисертаційної роботи є зменшення середнього часу доставки даних в телекомунікаційній мережі.

Для досягнення поставленої мети в роботі розв'язані такі завдання:

1) аналіз існуючих методів управління інтенсивністю відправки даних джерелом в телекомунікаційній мережі;

2) розробка методики моделювання доступної для трафіку даних пропускної здатності телекомунікаційної мережі;

3) створення та використання імітаційних моделей для оцінки імовірнісно-часових характеристик процесу управління інтенсивністю відправки даних джерелом в телекомунікаційній мережі;

4) розробка методу вибору міжсегментного інтервалу в транспортному протоколі телекомунікаційної мережі на основі системи нечіткого виводу;

5) застосування аналітичного моделювання для оцінки оперативності доставки інформаційного повідомлення в телекомунікаційній мережі.

1. Вимоги, що пред'являються до доставки даних в телекомунікаційній мережі, особливості та методи управління відправкою даних

Аналіз статистичних даних вимірювань обсягів глобального трафіка різних додатків, проведених провідними телекомунікаційними компаніями світу, дозволив зробити висновок, що зростання обсягів інформації, яка передається мережами, вимагає більш ефективного перерозподілу мережних ресурсів між різними телекомунікаційними додатками. Такі дослідження зумовили формування концепції забезпечення якості обслуговування QoS (Quality of Service) у глобальних масштабах. Згідно з нормативними документами та рекомендаціями ITU-T щодо параметрів QoS для обслуговування різних типів трафіка, найвищий пріоритет мають додатки реального часу, тоді як обробка та передача трафіка даних здійснюється із затримками. Низький пріоритет додатків такого типу призводить до нерівномірності часу доставки пакетів даних, надмірного очікування черги на передачу даних в маршрутизаторі, повторної передачі сегментів даних внаслідок збігання таймерів, високої імовірності втрати окремих пакетів, втрати інформаційної цінності повідомлення.

З метою запобігання названим вище явищам застосовують методи управління інтенсивністю відправки даних. Визначено, що найбільш ефективними з них є: управління вікном перевантаження, адаптивна зміна інтервалів між відправкою сегментів, явне повідомлення джерела про перевантаження в мережі, адаптивна зміна вікна прийому, збільшення розміру пакетів. Їх функціонування тісно пов'язане з протоколом транспортного рівня ТСР (Transmission Control Protocol). Класична версія протоколу ТСР передбачає використання методу ковзного вікна, тобто управління вікном перевантаження. У більш пізніх версіях цього протоколу реалізовано й інші механізми, спрямовані на підвищення якості обслуговування трафіку даних.

Аналіз існуючих методів управління інтенсивністю відправки даних джерелом дозволив виявити їх недоліки. По-перше, жоден з методів не дозволяє визначити значення інтенсивності відправки даних, яке б відповідало миттєвим змінам доступної пропускної здатності мережі. По-друге, будь-яка втрата пакету інтерпретується протоколом транспортного рівня як мережне перевантаження. По-третє, аналітичні вирази для визначення величини інтенсивності відправки даних підібрані експериментально, а тому, враховують особливості передачі даних лише в окремих випадках. Виходячи з цього, обґрунтованим є створення такого методу вибору міжсегментного інтервалу, який дозволить оптимально використовувати доступну для трафіка даних пропускну здатність мережі, підвищить оперативність доставки даних та буде описаний аналітично.

Процес передачі інформації сучасними телекомунікаційними мережами характеризується постійними змінами їх стану. Це пов'язано із використанням різних технологій побудови мереж, зміною потреб абонентів у передачі інформації, зовнішніми впливами та ін. Тому, відправник повідомлення не має достовірної, своєчасної інформації про завантаженість мережних пристроїв та про часові параметри мережі. Визначено, що отримати відомості про стан мережі в попередній момент часу можна на основі даних, що приходять з квитанцією. Проте, зараз відсутні аналітичні вирази для визначення взаємозв'язку між відомими відправнику параметрами мережі та значенням інтенсивності відправки даних. За таких умов, для управління інтервалом між відправкою сусідніх сегментів доцільно використовувати науковий апарат систем нечіткого виводу. Сформульована загальна науково-прикладна задача дисертації, яка декомпозується на сукупність часткових задач досліджень, пов'язаних з розробкою методу підвищення оперативності доставки даних в телекомунікаційній мережі.

2. Удосконалена методика моделювання доступної для трафіка даних пропускної здатності телекомунікаційної мережі

Зміна у часі поточних значень доступної для трафіка даних пропускної здатності є випадковим процесом P(t), реалізації якого визначаються параметрами потоків реального часу, що передаються мережею. Під час розробки та дослідження методів управління інтенсивністю потоків даних та оцінці ефективності їх застосування виникає необхідність використання математичних моделей, які дозволяють отримати коректні реалізації випадкового процесу P(t).

Аналіз існуючих підходів до моделювання доступної для трафіку даних пропускної здатності мережі показав, що вони не дозволяють отримати коректні значення цієї величини. Відзначено, що реалізація одних призводить до отримання грубих, неадекватних реальності результатів, а застосування інших є надмірно складним процесом.

Як відомо, інтенсивність передачі інформації заданим маршрутом не може перевищувати пропускної здатності найбільш повільної ділянки в межах цього маршруту. Доступна для передачі даних пропускна здатність кожної окремо взятої ділянки (каналу) мережі визначається відомими значеннями його технічних характеристик, величиною його завантаженості, яка випадково змінюється у часі. Миттєве значення використовуваної пропускної здатності каналу визначається сумарною інтенсивністю потоків, що передаються по даний в поточний момент часу. Кожному потоку відповідає значення двох випадкових величин: моменту початку передачі і тривалості передачі. Щільність розподілу часового інтервалу між моментами початку передачі потоків реального часу, а також щільність розподілу тривалості їх передачі відповідають експоненціальному закону, так як значення цих величин ініціюється виключно користувачами і не пов'язане з технологічними особливостями передачі інформації в тій чи іншій мережі.

Запропонована методика моделювання доступної для трафіку даних пропускної здатності мережі включає такі етапи:

1. Введення заданої множини значень пропускної здатності каналів мережі , необхідної інтенсивності передачі потоків реального часу , значень моментів часу, що відповідають початку передачі потоків реального часу .

2. Формування заявок на передачу потоків реального часу по каналам . На цьому етапі здійснюється послідовний розрахунок інтервалів часу між сусідніми моментами передачі потоків реального часу у відповідності з виразом:

, (1)

де - рівномірно розподілені випадкові величини;

- математичне очікування величини .

Визначаються значення моментів часу, що відповідають початку передачі потоку реального часу:

(2)

де - тривалість інтервалу між моментами часу та ;

Визначається значення тривалості передачі потоку реального часу:

(3)

де - рівномірно розподілені випадкові числа;

- необхідне значення інтенсивності передачі потоку реального часу.

3. Визначення необхідних значень інтенсивності передачі потоків реального часу в кожному каналі в поточний момент:

(4)

4. Визначення сумарної інтенсивності потоків реального часу, які необхідно передавати в кожному каналі в поточний момент:

(5)

5. Визначення сумарної інтенсивності потоків реального часу, що передаються в кожному каналі в поточний момент часу:

. (6)

6. Розрахунок значення доступної для трафіка даних пропускної здатності телекомунікаційної мережі кожного каналу в поточний момент часу:

. (7)

7. Визначення доступної для передачі потоку даних пропускної здатності телекомунікаційної мережі в поточний момент часу:

. (8)

Із застосуванням цієї методики розроблено імітаційну модель передачі потоків реального часу та трафіка даних в телекомунікаційній мережі. Для моделювання використана система комп'ютерної математики MATLAB + Simulink.

Адекватність імітаційної моделі обґрунтована достатньою збіжністю результатів, отриманих в ході імітаційного та аналітичного моделювання. При цьому аналітична модель передачі по каналу мережі потоків реального часу заснована на застосуванні математичного апарату марківського випадкового процесу.

Особливістю удосконаленої методики моделювання доступної для трафіку даних пропускної здатності телекомунікаційної мережі є можливість розрахунку поточного значення інтенсивності потоків реального часу з урахуванням заданих характеристик процесу надходження відповідних заявок. Застосування цієї методики дозволило створити імітаційну модель процесу передачі трафіку в телекомунікаційній мережі із різними методами управління інтенсивністю відправки даних джерелом.

3. Розробка імітаційних моделей управління інтенсивністю відправки даних джерелом в телекомунікаційній мережі

Розроблена модель передачі трафіка в телекомунікаційній мережі була використана для імітації процесу управління інтенсивністю відправки даних при фіксованому міжсегментному інтервалі, на основі адаптивної зміни вікна перевантаження та при використанні методу адаптивної швидкості.

Застосування фіксованого міжсегментного інтервалу є найпростішим варіантом управління інтенсивністю відправки даних джерелом. Для імітації цього процесу розроблено модель джерела даних, яка забезпечує формування заданого постійного значення інтервалу часу між відправкою сусідніх сегментів. Результати, отримані під час експериментів із запропонованою імітаційною моделлю, підтвердили її коректність та відповідність особливостям досліджуваного процесу.

Як відомо, в сучасних телекомунікаційних мережах для обміну даними поширеним є використання методу управління вікном перевантаження, що реалізований у протоколі TCP Reno. З метою дослідження процесу адаптивного управління вікном перевантаження в імітаційну модель передачі трафіка в телекомунікаційній мережі вбудовано відповідний елемент. Даний елемент моделює реалізацію в мережі методів уповільненого страту, попередження перевантаження, мультиплікативного скидання та швидкого відновлення, які є основою управління вікном перевантаження у протоколі TCP Reno.

Метод адаптивної швидкості, заснований на управлінні міжсегментним інтервалом, передбачає виконання таких режимів, як: режим прискореного страту, перший режим мультиплікативного скидання, режим відновлення, режим тонкої настройки, режим другого варіанту мультиплікативного скидання. Розроблена імітаційна модель управління інтенсивністю відправки даних джерелом на основі використання методу адаптивної швидкості дозволила провести дослідження ефективності використання доступної для трафіку даних пропускної здатності телекомунікаційної мережі.

Результати досліджень показали, що при застосуванні відомих методів управління інтенсивністю відправки даних джерелом в умовах динамічної зміни значень доступної пропускної здатності ресурси мережі використовуються нераціонально. Вказаний факт є причиною уповільнення процесу передачі і доставки даних в сучасних телекомунікаційних мережах.

4. Метод вибору міжсегментного інтервалу в транспортному протоколі на основі системи нечіткого виводу та аналітичну модель процесу передачі інформаційного повідомлення в телекомунікаційній мережі

Представлений в цьому розділі метод передбачає визначення поточного значення міжсегментного інтервалу як вихідного параметру системи нечіткого виводу. Особливості побудови такої системи визначаються складом її вхідних сигналів, аналіз яких дозволяє розрахувати поточне значення вихідної змінної.

З метою визначення вхідних змінних для системи нечіткого виводу, які дозволять оцінити поточний стан телекомунікаційної мережі, проведено серію імітаційних експериментів з моделлю передачі трафіку. В результаті визначено, що найбільш чутливими до зміни стану мережі є такі параметри: попереднє значення величини ковзного середнього часу очікування квитанції, поточне значення величини ковзного середнього часу очікування квитанції та попереднє значення міжсегментного інтервалу. Ці параметри використані в якості вхідних змінних системи нечіткого виводу.

У відповідності до розробленого методу вибору міжсегментного інтервалу в якості алгоритму нечіткого виводу використовується алгоритм Мамдані, в основі якого лежить база знань, що представлена сукупністю нечітких правил:

, (9)

де - попереднє значення величини ковзного середнього часу очікування квитанції;

- поточне значення величини ковзного середнього часу очікування квитанції;

- попереднє значення міжсегментного інтервалу;

- терм (нечітка множина) номер вхідної змінної , ;

- терм номер вхідної змінної , ;

- терм номер вхідної змінної , ;

- терм номер вихідної змінної , .

Синтез бази правил системи нечіткого виводу міжсегментного інтервалу здійснюється на основі численних даних, отриманих в результаті експериментальних досліджень. При цьому формування навчальної таблиці виконується із застосуванням різних варіантів спеціально створюваного в мережі тестового навантаження. Для автоматизації процесу побудови бази правил системи нечіткого виводу розроблено відповідний програмний модуль. Синтезована база правил використовується під час виконання процедур нечіткого виводу.

Нечіткий вивід полягає у виконанні таких етапів:

1. Фазифікація - визначення значень функцій приналежності вхідних змінних відповідним нечітким множинам: , , …, , , , …, , , , …, .

2. Агрегування, в процесі якого визначаються ступені істинності умов кожного правила при конкретних значеннях вхідних змінних:

, (10)

де - номер нечіткого правила.

3. Активізація - обчислення результуючих ступіней істинності кожного нечіткого правила:

. (11)

4. Композиція - визначається результуюча функція приналежності усієї сукупності нечітких правил:

. (12)

5. Визначення чіткого значення вихідної змінної (поточного значення міжсегментного інтервалу):

, (13)

де - значення вихідної змінної на елементарній ділянці номер , на якому величина приймає максимальне значення.

З метою дослідження процесу передачі інформаційного повідомлення, що здійснюється в мережі на основі застосування розробленого методу, створена модель, яка імітує процес вибору значення міжсегментного інтервалу в транспортному протоколі на основі нечіткого виводу. Із цією моделлю було проведено серію імітаційних експериментів.

Аналіз результатів досліджень показав, що при виборі міжсегментного інтервалу на основі системи нечіткого виводу інтенсивність відправки даних достатньо добре узгоджується з доступною пропускною здатністю телекомунікаційної мережі. Крім того, встановлено, що використання розробленого методу дозволяє мінімізувати кількість повторних передач сегментів внаслідок мережних перевантажень та зниження на 15,8% - 39% середнього часу передачі повідомлення заданого обсягу у порівнянні з іншими методами управління інтенсивністю відправки даних джерелом.

Метою розробки нового методу вибору міжсегментного інтервалу в транспортному протоколі телекомунікаційної мережі є зменшення середнього часу доставки повідомлення . Для оцінки цього параметру потрібно обґрунтувати його залежність від середнього часу передачі повідомлення при заданій кількості спроб, необхідний для його доставки. Для вирішення цієї задачі в четвертому розділі дисертаційної роботи розроблено аналітичні моделі процесу доставки повідомлення в телекомунікаційній мережі. Вказані моделі засновані на використанні математичного апарату імовірнісно-часових графів та враховують значення таких величин: середнього часу передачі повідомлення, середнього часу встановлення віртуального з'єднання, середнього часу завершення віртуального з'єднання та імовірності передчасного розриву встановленого віртуального з'єднання. На рис. 1. представлено імовірнісно-часовий граф, що моделює процес доставки інформаційного повідомлення в телекомунікаційній мережі при максимальній кількості спроб, необхідних для його доставки - 4.

Рис. 1. Граф, що модулює процес доставки інформаційного повідомлення в телекомунікаційній мережі при кількості спроб n = 4

Вершини цього графа відповідають таким станам досліджуваного процесу:

- вершина «Поч» - початку доставки повідомлення, в цьому стані починається процедура встановлення віртуального з'єднання між джерелом та одержувачем повідомлення;

- вершина «В» - стан процесу, в якому віртуальне з'єднання встановлено;

- «Р1», «Р2», «Р3» - передчасний розрив віртуального з'єднання після передачі 1/3, 2/3 та 3/4 частин повідомлення відповідно;

- «П1», «П2» та «П3» - повторне встановлення віртуального з'єднання після передчасного розриву та доставки 1/3, 2/3 та 3/4 частин повідомлення;

- «З» - передачу повідомлення закінчено;

- «Кін» - закінчення доставки повідомлення.

Функції ребер графа, які відповідають переходам з одного стану в інший визначаються виразами:

, (14)

, (15)

, (16)

, (17)

, (18)

, (19)

, (20)

де - імовірність переходу з вершини «В» до вершини «Р1»;

- імовірність переходу з вершини «В» до вершини «Р2»;

- імовірність переходу з вершини «В» до вершини «Р3».

Після еквівалентних перетворень та приведення графу до найпростішого вигляду визначено вираз для розрахунку середнього часу доставки повідомлення в телекомунікаційній мережі при максимальній кількості спроб - 4:

. (21)

Згідно з розробленою аналітичною моделлю розраховані значення середнього часу доставки повідомлення в телекомунікаційній мережі. За результатами цих розрахунків побудовано графіки залежності середнього часу доставки повідомлення від середнього часу його передачі при різній кількості спроб його доставки (рис. 2).

Аналіз цих графіків показав, що із збільшенням кількості спроб, необхідних для успішної доставки повідомлення, суттєво зростає середній час . Тому, чим більше кількість спроб доставки повідомлення, тим меншим повинен бути середній час його передачі для забезпечення своєчасної доставки.

Розроблені аналітичні моделі доставки інформаційного повідомлення були використані для оцінки середнього часу доставки повідомлення при реалізації в мережі різних методів управління інтенсивністю відправки даних джерелом.

Рис. 2. Графіки залежності середнього часу доставки інформаційного повідомлення від середнього часу його передачі при кількості спроб доставки n = 1, 2, 3, 4

Аналіз цих результатів показав, що метод вибору міжсегментного інтервалу в транспортному протоколі телекомунікаційної мережі забезпечує зниження середнього часу доставки повідомлення на 6,2% - 20,5% у порівнянні з результатами застосування інших методів управління інтенсивністю відправки даних джерелом.

Висновки

телекомунікаційний трафік пропускний

В дисертаційній роботі вирішено актуальну наукову задачу, що полягає у розробці методів і моделей вибору міжсегментного інтервалу в транспортному протоколі телекомунікаційної мережі на основі системи нечіткого виводу. Реалізація отриманих рішень на практиці дозволить зменшити середній часу доставки даних в телекомунікаційній мережі та мінімізувати кількість повторних передач пакетів.

1. В сучасних телекомунікаційних мережах з комутацією пакетів висуваються суперечливі вимоги до доставки даних. З однієї сторони, адресат повинен отримувати дані без помилок, а з іншої, необхідною є оперативна доставка інформаційних повідомлень. Задоволенню цих потреб перешкоджає дефіцит мережних ресурсів, обумовлений стрімким збільшенням обсягів інформації, що передається. Результати досліджень показали, що застосування відомих методів управління інтенсивністю відправки даних джерелом не дозволяє забезпечити ефективну доставку даних телекомунікаційними мережами.

2. Управління інтенсивністю відправки даних джерелом в телекомунікаційній мережі здійснюється в умовах наявності неповної, неточної інформації про поточний стан елементів мережі та в майбутньому. Крім того, відсутні аналітичні моделі, які адекватно визначають взаємозв'язок між відомими відправнику параметрами мережі та необхідним поточним значенням інтенсивності відправки даних джерелом. Вище вказані аргументи обумовлюють доцільність застосування системи нечіткого виводу для забезпечення ефективної доставки даних в телекомунікаційній мережі.

3. Управління інтенсивністю відправки даних джерелом можна ефективно здійснити знаючи поточне значення доступної для трафіку даних пропускної здатності мережі. Аналіз показав, що в науково-технічній літературі недостатньо уваги приділяється питанням отримання коректних значень цієї величини. В роботі запропонована удосконалена методика моделювання доступної для трафіка даних пропускної здатності мережі. Дана методика включає етапи вводу вихідних даних, формування заявок на передачу в мережі потоків реального часу, визначення поточних значень інтенсивності потоків реального часу, які передаються та визначення значень, які приймає в поточний момент часу величина доступної для передачі потоку даних пропускної здатності телекомунікаційної мережі. При цьому передбачається, що щільність розподілу часового інтервалу між моментами початку передачі потоків реального часу, а також щільність розподілу тривалості їх передачі відповідають експоненціальному закону.

4. На основі застосування запропонованої методики моделювання доступної для трафіку даних пропускної здатності розроблено імітаційну модель передачі потоків реального часу та потоків даних в телекомунікаційній мережі. Адекватність даної моделі обґрунтована достатньою збіжністю результатів, отриманих в ході імітаційного та аналітичного моделювання. При цьому аналітична модель передачі по каналу мережі потоків реального часу заснована на використанні математичного апарату Марківського випадкового процесу. Створена імітаційна модель підтверджує доцільність застосування розробленої методики для отримання поточних значень доступної для трафіку даних пропускної здатності телекомунікаційної мережі.

5. Модель передачі трафіка в телекомунікаційній мережі була використана для імітації процесу управління інтенсивністю відправки даних джерелом при фіксованій зміні міжсегментного інтервалу, у відповідності із протоколом ТСР Reno та на основі застосування в мережі методу адаптивної швидкості. Для цього розроблені відповідні моделі джерела даних, які забезпечують формування значення міжсегментного інтервалу при його фіксованій, при адаптивній зміні вікна перевантаження, при адаптивній зміні інтенсивності відправки даних джерелом.

Аналіз результатів, отриманих при використанні вказаних імітаційних моделей, показав коректність її функціонування та відповідність особливостям досліджуваного процесу. Результати імітаційних експериментів підтвердили недоліки властиві процесу передачі даних, який здійснюється у відповідності до концепції ковзного вікна. На основі результатів досліджень обґрунтовано недосконалість методу адаптивної швидкості, яка полягає в тому, що його використання не завжди забезпечує адекватний вибір інтенсивності відправки даних джерелом, особливо в умовах динамічної зміни доступної пропускної здатності телекомунікаційної мережі.

6. Розроблено новий метод вибору міжсегментного інтервалу в транспортному протоколі телекомунікаційної мережі, який заснований на створенні та застосуванні системи нечіткого виводу для визначення поточних значень міжсегментного інтервалу. Результатами імітаційних експериментів в якості вхідних змінних системи нечіткого виводу обґрунтовано використання попереднього і поточного значення величини ковзного середнього часу очікування квитанції, а також попереднього значення міжсегментного інтервалу. В якості алгоритму нечіткого виводу запропоновано використовувати алгоритм Мамдані. Синтез бази правил системи нечіткого виводу міжсегментного інтервалу здійснюється на основі численних даних, отриманих в результаті експериментальних досліджень. При цьому формування навчальної таблиці виконується із застосуванням різних варіантів спеціально створеного в мережі тестового навантаження. Для автоматизації процесу побудови бази правил системи нечіткого виводу розроблено відповідний програмний модуль. Синтезована база правил застосовується під час виконання процедур нечіткого виводу (фазифікації, агрегування, активізації, композиції та дефазифікації), в результаті яких визначаються шукані значення міжсегментного інтервалу.

7. Для дослідження процесу передачі інформаційного повідомлення, який здійснюється в мережі на основі розробленого методу, створено модель, що імітує процес вибору міжсегментного інтервалу на основі системи нечіткого виводу. Результати імітаційних експериментів, отримані за допомогою вказаної моделі, показують, що при реалізації нечіткого вибору міжсегментного інтервалу інтенсивність відправки даних достатньо добре узгоджується з величиною доступної пропускної здатності мережі. Встановлено, що застосування розробленого методу гарантує значне зниження кількості повторних передач сегментів, що виникають внаслідок перевантажень в мережі і зменшення на 15,8 - 39 % середнього часу передачі повідомлення заданого обсягу у порівнянні із результатами застосування інших методів управління інтенсивністю відправки даних джерелом.

8. Кількісним показником оперативності доставки повідомлення в телекомунікаційній мережі є середній час його доставки. Для обґрунтування залежності між середнім часом передачі і доставки повідомлення розроблено аналітичні моделі процесу доставки інформаційного повідомлення в телекомунікаційній мережі з урахуванням різної кількості спроб. Розроблені моделі були використані для визначення середнього часу доставки повідомлення при різних варіантах передчасного розриву віртуальних з'єднань. В результаті встановлено, що застосування методу вибору міжсегментного інтервалу в транспортному протоколі телекомунікаційної мережі на основі системи нечіткого виводу забезпечує зниження середнього часу доставки повідомлення на 6,2% - 20,5%.

Література

1. Рвачова Н.В. Математична модель управління міжсегментним інтервалом в інформаційній мережі згідно з методом адаптивної швидкості / Н.В. Рвачова // Радіоелектронні і комп'ютерні системи. - Харків: «ХАІ», 2009. - Вип. 7(41). - С. 13 - 18.

2. Польщиков К.О. Імітаційна модель управління інтенсивністю вхідного потоку даних в телекомунікаційній мережі / К.О. Польщиков, Н.В. Рвачова // Збірник наукових праць ВІТІ НТУУ «КПІ». - К.: ВІТІ НТУУ «КПІ», 2009. - Вип. 2. - С. 98 - 108.

3. Рвачева Н.В. Методика моделирования доступной для трафика данных пропускной способности телекоммуникационной сети / Н.В. Рвачова // Системи обробки інформації. - Харків: «ХУПС», 2010. - Вип. 1(82). - С. 123 - 133.

4. Рвачева Н.В. Метод управления межсегментным интервалом в телекоммуникационной сети на основе применения системы нечеткого вывода / Н.В. Рвачева // Системи управління, навігації та зв'язку. - К.: ЦНДІНУ, 2010. - Вип. 2(14). - С. 231 - 236.

5. Рвачова Н.В. Аналитическая модель процесса доставки информационного сообщения в беспроводной телекоммуникационной сети / Н.В. Рвачова // Радіоелектронні і комп'ютерні системи. - Харків: «ХАІ», 2010 - Вип. 5(46). - С. 270 - 276.

6. Polschykov K. Technique of modeling the intensity of the real time traffic in a telecommunication network channel with switching packages / К. Polschykov, N. Rvachova, К. Lubchenko // Radioelectronic and Computer Systems. - Kharkiv, 2010. - Vol. 6 (47). - P. 312 - 315.

Размещено на Allbest.ru