Анотація до роботи:

Симоненко Д.В. Динамічні моделі та метод управління мережними ресурсами в телекомунікаційних системах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.02 – телекомунікаційні системи та мережі. Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2009.

Робота присвячена розв’язанню актуальної наукової задачі, яка полягає в удосконаленні засобів управління мережними ресурсами в умовах забезпечення якості обслуговування ТКС шляхом розробки та вдосконалення відповідних моделей і методів.

У роботі проаналізовано розглянуту задачу та показано, що важливе місце в сучасних та перспективних ТКС відводиться засобам управління мережними ресурсами та забезпечення якості обслуговування. Розв’язанням даної задачі є перегляд математичних моделей і методів управління мережними ресурсами, що покладені в основу сучасних технологічних рішень, в напрямку підвищення їх інформативності, динамічності та погодженості.

В роботі розроблено динамічну математичну модель балансування мережних ресурсів, яка є розвитком динамічної моделі управління мережними ресурсами в просторі стану, що погоджується з вимогами сучасних концепцій інжинірингу трафіка. Також в роботі розроблено динамічну математичну модель управління мережними ресурсами, яка спрямована на забезпечення гарантованої якості обслуговування.

З метою підвищення масштабованості рішень, отриманих під час розв’язання задачі управління мережними ресурсами ТКС розроблено метод, який полягає у декомпозиції динамічної моделі управління мережними ресурсами і переході до задачі оптимального управління в багаторівневих ТКС. Розроблений метод ієрархічно-координаційного управління мережними ресурсами в ТКС поєднує переваги централізованого та децентралізованого управління, а також періодичної та аперіодичної координації. Запропонований метод передбачає досягнення необхідних значень показників якості обслуговування в умовах мінімізації використання доступних мережних ресурсів, що є основною метою функціонування ТКС.

Практична реалізація результатів роботи передбачає проведення комплексу організаційно-технічних заходів, які стосуються принципів структурно-топологічного, технічного та алгоритмічного характеру.

У дисертаційній роботі з метою підвищення якості обслуговування в ТКС розв’язано актуальну наукову задачу щодо вдосконалення засобів управління мережними ресурсами на основі розробки та вдосконалення відповідних моделей та методів управління. За підсумками розв’язання поставленої наукової задачі можна зробити такі висновки:

1. На основі проведеного аналізу сучасних технологічних рішень в області управління в ТКС було відзначено, що рівень погодженості рішень щодо управління канальними, буферними та інформаційними ресурсами є дуже низьким та в кінцевому випадку негативно впливає на продуктивність ТКС у цілому. Сформульовано ряд вимог до перспективних рішень і до цієї галузі відповідно з концепцією побудови мереж наступного покоління NGN.

2. У роботі розроблено математичну модель динамічного балансування мережних ресурсів, яка є розвитком динамічної моделі управління мережними ресурсами в просторі стану. Запропонована модель має ряд переваг, до яких можна віднести такі: врахування динамічного характеру процесів інформаційного обміну та управління, що протікають в ТКС; забезпечення динамічного балансування одночасно як канальних, так і буферних ресурсів.

3. У дисертаційній роботі дістала подальшого розвитку динамічна модель управління мережними ресурсами в ТКС шляхом введення додаткових умов-обмежень, які спрямовані на забезпечення гарантованої якості обслуговування одночасно за швидкісними, часовими показниками та показниками надійності QoS. Отримати необхідні умови забезпечення гарантованої якості обслуговування вдалось шляхом приведення базової динамічної моделі управління мережними ресурсами до тензорного вигляду. Показано, що вигляд отриманих умов залишається інваріантним відносно змісту моделей обслуговування потоків на мережних вузлах. У роботі метрика просторів під час тензорного опису ТКС була адаптована під моделі M/M/1/N, M/D/1/N та під модель обслуговування самоподібного трафіка з обмеженим буфером черг.

4. В роботі розроблено метод ієрархічно-координаційного управління мережними ресурсами ТКС, який поєднує переваги централізованого та децентралізованого управління, періодичної та аперіодичної координації. Запропонований метод дозволяє забезпечити високу масштабованість та оперативність в прийнятті рішень, а також зменшити об’єми службової інформації, яка циркулює в ТКС, за рахунок скорочення кількості ітерацій координуючої процедури. Метод орієнтований на досягнення необхідних значень показників якості обслуговування при мінімізації використання доступних мережних ресурсів, що є основною метою функціонування сучасних та перспективних ТКС.

5. Проведено аналіз показників ефективності, за якими оцінювалась якість отриманих рішень щодо забезпечення якості обслуговування в межах запропонованих моделей та методу. Проведено експериментальні дослідження з використанням засобів натурного експерименту на реальному мережному обладнанні. Кількісний аналіз достовірності розроблених моделей проводився шляхом порівняння результатів аналітичних досліджень з результатами натурного експерименту. Достовірність отриманих рішень підтверджена достатньо низькою розбіжністю ( в середньому до 5 – 11 %) отриманих залежностей.

6. Результати, отримані під час порівняльного аналізу, свідчать про те, що використання розроблених у другому розділі динамічних моделей управління мережними ресурсами дозволяє покращити якість обслуговування за середньою затримкою в середньому на 10 – 30%; за ймовірністю доставки пакетів – на 1 – 3%, а також підвищити продуктивність ТКС у середньому на 10 – 25%. Оцінка масштабованості отриманих рішень показала, що в залежності від структури ТКС та її зв’язності, вдалось скоротити час розв’язання задачі, а як наслідок і об’єм службового трафіка, в середньому від 2 – 2,5 до 3 – 4 разів при незначних втратах ефективності використання мережних ресурсів (до 6 – 15%), але забезпечивши гарантовану якість обслуговування.

7. На основі результатів експериментальних досліджень запропонованих моделей та методу управління мережними ресурсами в ТКС розроблено рекомендації з практичної реалізації результатів дисертаційної роботи. Виконання запропонованих рекомендацій передбачає проведення комплексу організаційно-технічних заходів, які стосуються принципів структурно-топологічної, технологічної та програмної реалізації в межах існуючих і перспективних технологій, що спрямовані на підвищення продуктивності функціонування ТКС.

Публікації автора:

1. Симоненко Д.В. Игровая трактовка задачи иерархическо-координационной маршрутизации в территориально-распределенной телекоммуникационной системе / А.В. Лемешко, О.Ю. Евсеева, Д.В. Симоненко // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. – 2006. – Вып. 144. – С. 251-257.

2. Симоненко Д.В. Модифицированный метод целевой координации задач управления сетевыми ресурсами в территориально-распределенных телекоммуникационных системах / А.В. Лемешко, О.Ю. Евсеева, Д.В. Симоненко // Наукові записки УНДІЗ. – 2007. – Вып. 2. – С. 22-32.

3. Симоненко Д.В. Методика проверки адекватности моделей многопутевой и иерархической маршрутизации с использованием сетевого оборудования компании Cisco Systems / Д.В. Симоненко, Ю.В. Андрушко, А.Г. Беленков // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. – 2007. – Вып. 151. – С. 37-43.

4. Симоненко Д.В. Результати порівняльного аналізу потокових моделей маршрутизації в телекомунікаційних мережах / О.В. Лемешко, Д.В. Симоненко, О.А. Дробот // Збірник наукових праць Харківського університету Повітряних Сил. – Харків, 2007. – №1(13). – С. 66-69.

5. Симоненко Д.В. Результаты количественного анализа динамической модели маршрутизации с различными целевыми функционалами / Д.В. Симоненко, М.А. Гоголева, Е.В. Старкова // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. – 2007. – № 148. – С. 81-86.

6. Симоненко Д.В. Метод координации управления сетевыми ресурсами, основанный на анализе устойчивости иерархических телекоммуникационных систем / О.Ю. Евсеева, Д.В. Симоненко, Е.В. Старкова // Вісник ДУІКТ. – 2008. – Том 6(2). – С. 170-177.

7. Симоненко Д.В. Динамическая модель управления сетевыми ресурсами с балансировкой очередей на маршрутизаторах ТКС / Д.В. Симоненко, А.Г. Беленков // Наукові записки УНДІЗ. – 2008. – Вып. 2.(4). – С. 73 – 76.

8. Симоненко Д.В. Динамическая модель распределения сетевых ресурсов с поддержкой гарантированного качества обслуживания в территориально-распределенных ТКС / Д.В. Симоненко // Наукові записки УНДІЗ. – 2008. – Вып. 3.(5). – С. 39 – 46.

9. Симоненко Д.В. Модель динамічного балансування мережних ресурсів у телекомунікаційній мережі / О.В. Лемешко, О.Ю. Євсєєва, Д.В. Симоненко // Системи обробки інформації. – 2008. – Вип. 05 (72). – С. 71 – 74.

10. Симоненко Д.В. Метод иерархического управления ресурсами телекоммуникационной сети с апериодической координацией по условиям обеспечения качества обслуживания / А.В. Лемешко, О.Ю. Евсеева, Д.В. Симоненко, А.Г. Беленков // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. – 2008. – Вып. 154. – С. 156-166.

11. Симоненко Д.В. Результаты экспериментального исследования динамической модели комплексного решения задач маршрутизации и управления доступом в территориально-распределенных телекоммуникационных сетях / А.Г. Беленков, Д.В. Симоненко // Міжнародна науково-технічна конференція «Інтегральні комп’ютерні технології в машинобудуванні ІКТМ – 2005»: Тези доповідей. – Харків: Національний аерокосмічний університет «Харківський авіаційний інститут». – 2005. – С. 275.

12. Симоненко Д.В. Игровая модель иерархическо-координационной маршрутизации в территориально-распределенных сетях / Д.В. Симоненко, А.А. Кравчук // 10-й ювілейний міжнародний молодіжний форум «Радіоелектроніка і молодь в XXI ст.»: Зб. матеріалів форуму. – Харків: ХНУРЕ. – 2006. – С. 84.

13. Симоненко Д.В. Анализ многопутевых решений задач QoS-маршрутизации / Д.В. Симоненко, А.В. Лемешко, О.А. Дробот // Информационные технологии: наука, техника, технологии, образование, здоровье: Материалы XIV-й Международной научно-практической конференции (18-19 мая 2006 г.). – Харьков: ХПИ. – 2006. – С. 64.

14. Симоненко Д.В. Ігровий метод ієрархічної маршрутизації в територіально-розподілених телекомунікаційних мережах / Д.В. Симоненко, Д.О. Тацій // Світ інформації та телекомунікацій-2006. Матеріали ІІІ-ї Міжнародної науково-технічної конференції студентства та молоді, 26-27 квітня 2006р. – Київ. – 2006. С. – 99.

15. Симоненко Д. В. Количественный анализ линейных моделей многопутевой маршрутизации / Д. В. Симоненко, М. А. Гоголева // 1-а міжнародна конференція «Глобальні інформаційні системи. Проблеми та тенденції розвитку»: Зб. матеріалів конференції. – Харків: ХНУРЕ. – 2006. – С. 356.

16. Симоненко Д.В. Стан та перспективи курсу «Управління та маршрутизація в телекомунікаційних системах» на кафедрі ТКС / О.В. Лемешко, Д.В. Андрушко, Д.В. Симоненко // Матеріали 14-ї науково-практичної конференції науково-педагогічних працівників університету – Харків. – 2006. – С. 61.

17. Симоненко Д.В. Анализ потоковых моделей многопутевой маршрутизации в телекоммуникационных сетях / Д.В. Симоненко, М.А. Гоголева, А.В. Лемешко // Вторая международная студенческая научно-техническая конференция «Информатика и компьютерные технологии 2006»: Сб. науч. трудов. – Донецк. – 2006. – С. 266.

18. Симоненко Д.В. Математическая модель управления сетевыми ресурсами в условиях неопределенности стационарного состояния телекоммуникационных систем / Е.В. Старкова, А.Г. Беленков, Д.В. Симоненко // 12-я всероссийская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов «Новые информационные технологии в научных исследованиях и в образовании НИТ-2007». – Рязань: РГРТУ. – 2007. – С. 149-151.

19. Симоненко Д.В. Методика проверки достоверности моделей многопутевой иерархической маршрутизации с использованием сетевого оборудования компании Cisco Systems / Д.В. Симоненко, Ю.В. Андрушко // Вторая международная конференция "Современные информационные системы. Проблемы и тенденции развития". – Харьков – Туапсе. – 2007. – С. 115-116.

20. Симоненко Д.В. Методика проверки достоверности моделей многопутевой маршрутизации с использования сетевого оборудования компании Cisco Systems / Д.В. Симоненко, Ю.В. Андрушко, А.В. Тугай // 11-й міжнародний молодіжний форум "Радіоелектроніка і молодь в XXI ст.": Зб. матеріалів форуму. – Харків: ХНУРЕ. – 2007. – Ч.1. – С. 104.

21. Симоненко Д.В. Игровая постановка задачи иерархическо-координационной маршрутизации в ТКС / Д.В. Симоненко, М.А. Гоголева, Е.В. Старкова // Міжнародна науково-практична конференція „Обробка сигналів і негауссівських процесів” пам’яті професора Кунченка Ю.П.: Тези доповідей. – Черкаси: ЧДТУ. – 2007. – С.158-160.

22. Симоненко Д.В. Обеспечение устойчивости телекоммуникационных систем в рамках теории катастроф / О.Ю. Евсеева, Е.В. Старкова, Д.В. Симоненко // Перспективные технологии в средствах передачи информации. Материалы 7-й Международной научно-технической конференции. – Владимир: Владим. гос. университет. – 2007. – С. 64-67.

23. Симоненко Д.В. Влияние моделей обслуживания пакетов на качество решения маршрутных задач / О.А. Дробот, М.А. Гоголева, Д.В. Симоненко // Науково-технічна конференція «Проблеми телекомунікацій»: Збірник тез. К.: НТУУ «КПІ». – 2007. – С. 193.

24. Симоненко Д.В. Забезпечення гарантованої якості обслуговування в мультисервісних телекомунікаційних мережах / О.Ю. Євсєєва, М.О. Гоголєва, Д.В. Симоненко, О.Г. Бєлєнков // 3-я Международная молодежная научно-техническая конференция «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций РТ-2007». – Севастополь: Изд-во СевНТУ. – 2007. – С.36.

25. Симоненко Д.В. Решение задач маршрутизации с использованием аппарата теории игр / Д.В. Симоненко, Е.В. Старкова // Науково-технічна конференція «Проблеми телекомунікацій»: Збірник тез. – Київ: НТУУ «КПІ». – 2007. – С. 207 – 208.

26. Симоненко Д.В. Координація управління мережними ресурсами на основі аналізу стійкості ієрархічних телекомунікаційних систем / О.Ю. Євсєєва, О.В. Старкова, Д.В. Симоненко // 4-я Международная молодежная научно-техническая конференция «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций РТ-2008». – Севастополь: Изд-во СевНТУ. – 2008. – С.46.

27. Симоненко Д.В. Апериодическая координация задач управления сетевыми ресурсами в территориально-распределенных телекоммуникационных системах с использованием метода прогнозирования взаимодействия / Д.В. Симоненко // 12-й міжнародний молодіжний форум «Радіоелектроніка і молодь в XXI ст.»: Зб. матеріалів форуму. Ч. 1. – Харків: ХНУРЕ, 2008. – С. 119.

28. Симоненко Д.В., Беленков А.Г. Метод иерархическо-координационного управления сетевыми ресурсами по условиям обеспечения качества обслуживания / Д.В. Симоненко, А.Г. Беленков // 3-й Международный радиоэлектронный форум «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» МРФ-2008: Сборник научных трудов. Том II. – Харьков: АНПРЭ, ХНУРЭ, 2008. – C. 17-18.