LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Управління трафіком в мережах з заданою якістю обслуговування на основі прогнозуючих моделей

ефективність за показниками якості сервісу: середньою затримкою комірок та часткою втрачених комірок.

Ключові слова: мережа АТМ, управління трафіком ABR, прогнозуюча модель, імітаційне моделювання мережі, показники якості сервісу, вибір пропускних спроможностей, метод Rate-Based.


(Мухаммед Али) Аззам (Мухаммад Али) Хаммуда. Управление трафиком в сетях с заданным качеством обслуживания на основе прогнозирующих моделей. – Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.13.13 – Вычислительные машины, системы и сети. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2007.

Диссертация посвящена проблеме управления трафиком в сетях с заданным качеством обслуживания (на примере сетей с технологией АТМ) с применением прогнозирующих моделей.

Проведен анализ существующих методов управления трафиком ABR (available bit rate) в сетях АТМ на основе обратной связи.

Выявлены их недостатки, заключающиеся в запаздывании сигналов обратной связи для управления текущей скоростью передачи и, как следствие, низкая эффективность управления и высокая вероятность перегрузки.

С целью повышения оперативности управления трафиком ABR предложено использовать прогнозирующие модели, предназначенные для прогнозирования загрузки буфера и скорости передачи в следующий момент времени на основе текущей информации о скорости трафика ABR и загрузки буфера коммутатора АТМ. И на основе прогнозирующей модели предлагается определить желаемую рациональную скорость передачи источником в следующий момент времени так, чтобы исключить возможные перегрузки в коммутаторах и потери ячеек. Информация о желаемой скорости передачи в момент времени t+1 передается от каждого коммутатора к источнику с помощью служебных ячеек RM.

В диссертации предложены 2 метода прогнозирования желаемой скорости – рекуррентный метод наименьших квадратов (РМНК), который работает на начальном этапе работы системы управления трафиком (СУТ), а также использование нейронной сети Back Propagation (HC BP).

Разработан алгоритм обучения HC BP на основе градиентного метода обучения.

Для оценки эффективности предложенного алгоритма управления трафиком разработана имитационная модель сети АТМ с высокой степенью детализации.

В имитационной модели реализованы все виды трафиков сети АТМ – CBR,VBR и ABR и система управления трафиками.

Имитационная модель включает следующие компоненты: генераторы трафиков CBR,VBR и ABR, коммутаторы АТМ, каналы связи и систему управления трафиками. Проведено имитационное моделирование сети АТМ, в ходе которого варьировались интенсивности входящих потоков категорий CBR,VBR и ABR, а также методы управления трафиком ABR.

Проведены многочисленные экспериментальные исследования основных показателй качества – средней задержки для трафиков VBR и ABR, доли потерянных ячеек, числа успешно переданных ячеек для классического метода управления Rate-Based и методов управления на основе прогнозирующей модели. При этом рассматривались два типа прогнозирующих моделей: только на основе информации о текущей скорости V и по информации о скорости V и загрузке буферов Н. Проведенные эксперименты по моделированию дают основание сделать вывод о значительных преимуществах предложенного метода управления с прогнозирующей моделью в сравнении с классическим методом управления Rate-Based.

В процессе моделирования были исследованы различные способы организации буферов коммутаторов и алгоритмы управления очередями. Сравнивались варианты построения фиксированного размера для каждой категории трафика и с динамическим перераспределением буфера между различными категориями. Кроме того, исследовалось влияние порога заполненности буфера, при котором включается механизм управления скоростью и устранения перегрузок.

Оценена точность имитационного моделирования и построены доверительные интервалы для основных показателей качества. Проведено имитационное моделирование корпоративной сети университета, в ходе которого варьировались интенсивности входящих трафиков различных категорий и методы управления на основе скоростной схемы (rate-based), и с использованием прогнозирующей модели.

В диссертации рассмотрена также важная задача управления коммуникационными ресурсами сетей.

Сформулирована задача выбора оптимальных пропускных способностей (ВПС) для сетей класса ATM/MPLS при ограничениях на среднюю задержку для разных классов потоков.

Её постановка такова. Задана структура сети, матрицы интенсивностей входящих потоков, распределение потоков в каналах связи (КС), набор пропускных способностей (ПС) КС и их удельные стоимости. Требуется выбрать такие пропускные способности всех КС, при которых задержки для потока -го класса не будет превышать заданную, а стоимость сети будет минимальна.

Предложен алгоритм ВПС для её решения, позволяющий выбрать оптимальные ПС каналов связи по критерию стоимости при ограничениях на заданные показатели качества QoS и проведены его экспериментальные исследования.

Ключевые слова: сеть АТМ, система управления трафиком, прогнозирующая модель, имитационное моделирование сети, показатели качества, метод Rate-Based, выбор пропускных способностей.


(Mohammad Ali) Azzam (Mohammad Ali) Hammoudeh. Traffic control using forecasting models in networks with Guarantied Quality of Service. – Manuscript.

Ph.D. thesis on specialty 05.13.13. – Computers, computer systems and networks. – National Technical University of Ukraine “Kiev Polytechnic Institute”, Kiev, 2007.

In this thesis new method of ABR traffic control is developed using the forecasting model. As a forecasting model a neural network Back Propagation is suggested. Neural network using current data of current cell rate and buffer loading in ATM switches forecasts the expected buffer loading in the next time moment and in case of congestion calculates the desired cell rate in the next moment.

The Imitation Model of ATM network developed and implemented. The simulation of ATM network with different ABR traffic control methods was performed and the efficiency control methods of traffic control using forecasting model was estimated and compared to the conventional method Rate-Based.

Key words: ATM network, traffic control, forecasting model, neural network, imitation model, Quality of Service, optimal capacities assignment.