Анотація до роботи:

Радівілова Т. А. Стохастичні моделі та методи аналізу самоподібного мережевого трафіка. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи. – Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2008.

Дисертаційна робота присвячена математичному моделюванню та методам дослідження самоподібного мережевого трафіка.

Запропоновано метод знаходження незміщеної оцінки показника Херста з використанням методів нормованого розмаху і зміни дисперсії агрегрегованого ряду. Проведено імітаційне моделювання завантаження каналу й досліджено виникнення черг в буфері для реалізацій мережевого трафіка. У процесі досліджень запропоновано математичну модель самоподібного трафіка, що розглядається як самоподібний випадковий процес, який є функціональним перетворенням фрактального гаусівського шуму. Розроблено метод оцінювання залежності ступеня завантаженості каналу мережі від параметрів трафіка, що проходить, що дозволяє при заданих розмірах буферної пам’яті і пропускної здатності каналу визначати гранично допустиме навантаження даної мережі. Результати імітаційного моделювання дозволили розробити методи прогнозування і запобігання перевантаженням у системах передачі даних.

Дисертаційну роботу присвячено математичному моделюванню та методам дослідження самоподібного мережевого трафіка. У процесі досліджень запропонована математична модель самоподібного трафіка. Результати імітаційного моделювання дозволили розробити методи прогнозування та запобігання завантаженням в системах передачі даних.

Аналіз отриманих в дисертаційній роботі наукових і практичних результатів дозволяє зробити такі висновки:

1. Проведено обзор і аналіз сучасного стану теорії самоподібного мережевого трафіка, розглянуто основні поняття, методи дослідження, математичні моделі трафіка на основі самоподібних стохастичних процесів.

2. Проведено порівняльний аналіз оцінювання параметра Херста як ступеня самоподоби випадкового процесу. Запропоновано метод знаходження незміщеної оцінки показника Херста з використанням методів нормованого розмаху і зміни дисперсії агрегованого ряду. Даний метод, на відміну від уже існуючих, дозволяє отримати незміщену оцінку показника Херста, яка має вибіркову дисперсію не більшу, ніж мінімальна із вибіркових дисперсій оцінок.

3. Отримав подальший розвиток -аналіз стосовно телекомунікаційних даних. Показник Херста розглядається як функція числа часових відліків, що дозволяє визначити такі характерні особливості реалізацій мережевого трафіка: незалежність випадкових даних, наявність циклічних складових і середню довжину неперіодичного циклу, наявність довготермінової і короткотермінової залежності.

4. Шляхом імітаційного моделювання досліджено характеристики самоподібного трафіка, які викликають появу перевантажень при проходженні трафіка через комутований канал зв’язку. Моделювання проходження трафіка через вузол зв’язку показало, що значущими є три характеристики процесу: інтенсивність, параметр Фано і показник Херста. Проведено аналіз впливу кожного параметра на розмір середньої довжини черги в буфері каналу зв’язку.

5. Запропоновано математичну модель трафіка, що розглядається як самоподібний випадковий процес, який є функціональним перетворенням фрактального гаусівського шуму. На відміну від уже існуючих моделей, параметрами цієї моделі є характеристики самоподібного трафіка, які зумовлюють перевантаження в мережі. Ця модель дозволяє легко змінювати завантаження мережі в необхідному діапазоні при імітаційному моделюванні.

6. Проведено імітаційне моделювання і розроблено метод оцінювання залежності ступеня завантаженості каналу мережі від параметрів трафіка, який проходить, що, на відміну від існуючих методів, дозволяє при заданих розмірах буферної пам’яті і пропускної здатності каналу визначати гранично допустиме навантаження даної мережі. Аналіз результатів імітаційного моделювання довів, що розроблена математична модель трафіка є адекватною.

7. Запропоновано методи прогнозування та запобігання перевантаженям у мережі. Результати чисельного експерименту дозволили для відомого значення пропускної здатності і отриманих параметрів вхідного потоку даних визначити середній розмір буферної пам’яті, необхідний для нормального проходження ділянки трафіка через комутатор і/або для відомого значення буферної пам’яті визначити необхідну пропускну здатність каналу та за необхідності перенаправляти потоки даних.

8. За допомогою системи OPNET проведено імітаційне моделювання розроблених методів і моделей, яке виявило можливість прогнозування перевантажень мережі й управління потоками даних, що надходять на вузол зв’язку, дозволяючи зменшити втрати даних на 5–10%, зменшити затримки передачі даних на 30–40%, збільшити швидкість передачі даних на 5–10% та уникнути перевантаження буферної пам’яті у вузлах зв’язку.

9. Результати досліджень використовуються на Державному підприємстві «Завод ім. В. О. Малишева» при реконфігурації комп’ютерної мережі; в ТОВ «Харківські телекомунікації» і ТОВ «Обліково-керівні системи» при розробці білінгових систем; а також у навчальному процесі Харківського національного університету радіоелектроніки, що підтверджено відповідними актами.

Публікації автора:

1. Кириченко Л. О. Cравнительный анализ методов оценки параметра Xерста самоподобных процессов / Л. О. Кириченко, Т. А. Радивилова, М. И. Синельникова // Системи обробки інформації. – 2005. – Вип. 8(48). – С. 36–40.

2. Кириченко Л.О. Исследование долгосрочной зависимости сетевого трафика методом R/S-анализа / Л. О. Кириченко, Т. А. Радивилова // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. – 2006. – Выпуск 135. – С. 51–55.

3. Кириченко Л.О. Исследование влияния самоподобия трафика при проектировании фрагмента сети / Л. О. Кириченко, Т. А. Радивилова // Нові технології. – 2007. – № 1–2. – С. 124–129.

4. Кириченко Л. О. Алгоритм предупреждения перегрузки компьютерной сети путем прогнозирования средней длины очереди / Л. О. Кириченко, Т. А. Радивилова, А. В. Стороженко // Збірник наукових праць Харківського університету повітряних сил. – 2007. – № 3(15). – С. 94–97.

5. Карпухин А. В. Самоподобие в информационных системах / А. В. Карпухин, Л. О. Кириченко, Т. А. Радивилова // Прикладная радиоэлектроника. – 2008. – T. 7. – № 1. – С. 54–64.

6. Kirichenko L. Analysis of network performance under selfsimilar system loading by computer simulation / L. Kirichenko, Т. Radivilova // Бионика интеллекта. – 2008. – № 1(68). – C. 158–161.

7. Radivilova T. Modelling of advancing of a self-similar network traffic in communication channel / T. Radivilova // Восточно-европейский журнал передовых технологий. Информационные технологии и системы управления. – 2007. – № 4/2 (28). – С. 12–15.

8. Радивилова Т. А. Некоторые статистичесские характеристики оценок параметра Херста / Т. А. Радивилова, М. И. Синельникова // Радіоелектроніка і молодь в XXI ст. : 10-й ювілейний міжнар. молодіжний форум, 10-12 квіт. 2006 р.: матеріали конф. – Харків, 2006. – С. 511.

9. Кириченко Л. О. Выявление долгосрочной и краткосрочной зависимости временных рядов путем R/S-анализа / Л. О. Кириченко, Т. А. Радивилова // Дні науки: «Системний аналіз і управління» : наук.-практ. конф., 5-6 жовт. 2006 р.: зб. тез доповідей. – Запоріжжя, 2006. – Т. 3. – С. 29–31.

10. Кириченко Л.О. Моделирование прохождения самоподобного сетевого трафика через канал связи / Л. О. Кириченко, Т. А. Радивилова // Современные информационные и электронные технологии : 8-я междунар. науч.-практич. конф., 21-25 мая 2007 г.: труды конф. – Одесса, 2007. – С. 121.

11. Кириченко Л. О. Управление параметрами сети на основе мониторинга входной нагрузки / Л. О. Кириченко, Т. А. Радивилова // Сучасні інформаційні системи. Проблеми та тенденціц розвитку : 2-а міжнар. наукова конф., 2-5 жовт. 2007 р.: матеріали конф. – Харків-Туапсе, 2007. – С. 89–90.

12. Кіріченко Л. О. Управління параметрами мережі на основі моніторингу вхідного навантаження / [Л. О. Кіріченко, Т. А. Радівілова, О. О. Стрілець, Є. С. Ієвлєв] // Комп’ютерні науки та інформаційні технології «CSIT-2007» : міжнар. наук.-техн. конф., 27–29 верес. 2007 р.: матеріали конф. – Львів, 2007. – С. 206–209.

13. Карпухин А. В. Исследование продуктивности сети и возникновения перегрузки при самоподобной нагрузке с помощью OPNET Modeler / А. В. Карпухин, Л. О. Кириченко, Т. А. Радивилова // Современные информационные и электронные технологии : 9-я междунар. науч.-практич. конф., 19-23 мая 2007 г.: труды конф. – Одесса 2008. – С. 102.

14. Kirichenko L. Improvement quality of network service under selfsimilar loading / L. Kirichenko, Т. Radivilova, О. Karpukhin // Стратегия качества в промишленности и образовании : 4-я междунар. конф., 30 мая–6 июня., 2008 г.: материалы конф. – Варна, 2008. – C. 612–615.

15. Радівілова Т. А. Моделирование самоподобного трафика с заданными характеристиками / T. А. Радівілова // Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций «РТ–2007»: 3-я междунар. молод. науч.-техн. конф., 17–21 апр. 2007 г.: материалы конф. – Севастополь, 2007. – С. 210.

16. Radivilova T. R/S-analysis of networking traffic for revealing long-term and short-term dependence / T. Radivilova // Комп’ютерні науки та інформаційні технології «CSIT–2006» : 1-a міжнар. наук.-техн. конф., 28–30 верес. 2006 р.: матеріали конф. – Львів, 2006. – С. 59–61.