DOI: https://doi.org/10.30837/2522-9818.2018.4.012

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВРЕМЕННЫХ ШКАЛ ПРИ АППРОКСИМАЦИИ ДЛИНЫ ОЧЕРЕДЕЙ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Андрей Анатольевич Коваленко, Георгий Анатольевич Кучук, Игорь Викторович Рубан




Аннотация


Предмет исследования: прогнозирование длины очереди к коммуникационному устройству высокоскоростной компьютерной сети при негауссовском трафике. Цель данной статьи: исследование возможностей использования временных шкал, использующихся при изучении организации очередей современных высокоскоростных компьютерных сетей. Методы исследования: фрактальный анализ, методы шкалирования, методы аппроксимации. Результаты исследования. Представлены результаты выбора временных шкал для построения адекватных моделей современного трафика. Использование таких моделей, в частности, позволяет изучать динамику очередей активных сетевых устройств, что важно для планирования и распределения загрузки сети. Использование статистических характеристик трафика на небольшом количестве временных масштабов позволяет расширить теоретические концепции для критических временных масштабов, что делает такой подход применимым к любому трафиковому процессу, включая трафик с долговременной зависимостью. Кроме того, рассмотрены вопросы описания поведения хвостов очередей применительно к современным высокоскоростным компьютерным сетям и определены свойства предлагаемых модельных аппроксимаций. Анализ независимой гауссовской модели области вейвлета и мультифрактальной вейвлет-модели показал преимущество первой для фрактального трафика и незначительное расхождение результатов при трафике, близком к гауссовскому. Выводы. Проведено исследование различных подходов к выбору временных шкал, использующихся при изучении организации очередей современных высокоскоростных сетей передачи данных. Проанализировано влияние необходимой точности и вычислительной мощности, требуемой для вычисления аппроксимации максимума, и установлено, что экспоненциальные временные шкалы являются оптимальными для фрактального трафика. Также показано влияние хвостов распределений в различных масштабах времени на процесс организации очередей. Отмечено, что при негауссовских трафиковых сценариях корреляционная структура (краткосрочная и долгосрочная) описывает поведение очередей недостаточно адекватно.

Ключевые слова


протокол ТСР; трафик; фрактальность; масштабная инвариантность; сетевые протоколы; модель; телекоммуникационная сеть

Полный текст:


PDF

Литература


Crovella, M., Bestavros, А. (1997), "Self-similarity in World Wide Web traffic: evidence and possible causes", IEEE/ACM Transactions on Networking, vol. 5, Р. 835–846.

Kuchuk, G., Kharchenko, V., Kovalenko, A. and Ruchkov, E. (2016), “Approaches to selection of combinatorial algorithm for optimization in network traffic control of safety-critical systems”, East-West Design & Test Symposium (EWDTS), P. 1–6. Doi: https://doi.org/10.1109/EWDTS.2016.7807655.

Willinger, W., Taqqu, M. S., Sherman, R., Wilson, D. V. (1991), "Self-Similarity Through High-Variability: Statistical Analysis of Ethernet LAN Traffic at the Source Level", ACM SIGCOMM’91, Р. 149–157.

Leland, W., Taqqu, М., Willinger, W. (1997), "On the self-similar nature of IP-trafic", IEEE/ACM Transactions on Networking, No. 3, P. 423–431.

Kuchuk, G. A., Mozhayev, A. A., Pashchenko, R. E. and other. (2006), Fractal analysis of processes, structures and signals: Collective monograph [Fraktal’nyy analiz protsessov, struktur i signalov: Kollektivnaya monografiya], Kharkiv : EkoPerspektiva, 360 p.

Kuchuk, G. A., Kovalenko, A. A., Mozhaev, A. A. (2010), "An Approach to Development of Complex Metric for Multiservice Network Security Assessment", Statistical Methods of Signal and Data Processing (SMSDP – 2010): Proceedings of Int. Conf., NAU, RED, IEEE Ukraine section joint SP, Kyiv, P. 158–160.

Kovalenko, А., Kuchuk, H. (2018), "Methods for synthesis of informational and technical structures of critical application object’s control system", Advanced Information Systems, Vol. 2, No. 1, P. 4–9. Doi: https://doi.org/10. 20998/2522-9052.2018.1.04.

Papagiannaki, K., Moon, S., Fraleigh, С., Tobagi, F., Diot, C. (2002), "Analysis of measured single-hop delay from an operational backbone network", Proc. IEEE INFOCOM, Р. 535–544.

Kuchuk, G. А. (2013), "Method of corporate multiservice networkcoherent fragment informative structure synthesis", Scientific Works of Kharkiv National Air Force University, No. 2 (35), P. 97–102.

Fraleigh, С., Tobagi, F., Diot, C. (2003), Provisioning IP backbone networks to support latency sensitive traffic, Proc. IEEE INFOCOM. Р. 375–385.

Norros, I. (1994), "A storage model with self-similar input", Queueing Syst, vol. 16, Р. 387–396.

Kosenko, V. (2017), "Mathematical model of optimal distribution of applied problems of safety-critical systems over the nodes of the information and telecommunication network", Advanced Information Systems, Vol. 1, No. 2, P. 4–9. Doi: https://doi.org/10. 20998/2522-9052.2017.2.01.

Ruban, I., Kuchuk, H., Kovalenko, A. (2017), “Redistribution of base stations load in mobile communication networks”, Innovative Technologies and Scientific Solutions for Industries, No. 1 (1), P. 75–81. Doi: https://doi.org/10.30837/2522-9818.2017.1.075

Neidhardt, A. L., Wang, J. L. (1998), "The concept of relevant time scales and its application to queueing analysis of self-similar traffic", Proc. ACM SIGMETRICS, Р. 222–232.

Kosenko, V. V. (2017), “Principles and structure of the methodology of risk-adaptive management of parameters of information and telecommunication networks of critical application systems”, Innovative Technologies and Scientific Solutions for Industries, No. 1 (1), P. 75–81. Doi: https://doi.org/10.30837/2522-9818.2017.1.046

Kuchuk, G., Kovalenko, A., Kharchenko, V., Shamraev, A. (2017), "Resource-oriented approaches to implementation of traffic control technologies in safety-critical I&C systems", Green IT Engineering: Components Network and Systems Implementation, Springer International Publishing, Vol. 105, P. 313–338.

Erramilli, A., Narayan, O., Neidhardt, A., Sanjee, I. (2000), "Performance impacts of multi-scaling in wide area TCP/IP traffic", Proc. IEEE INFOCOM, Р. 352–359.

Debicki, K., Rolski, T.(2002), "A note on transient Gaussian fluid models", Queueing Syst, vol. 41, Р. 321–342.


Метрики статей

Загрузка метрик ...

Metrics powered by PLOS ALM

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2018 Коваленко Анатольевич Коваленко, Георгий Анатольевич Кучук, Игорь Викторович Рубан

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» 4.0 International License.

 
 Все статьи, опубликованные в журнале ITSSI, доступны на условиях лицензии CC BY-NC-SA 4.0
© 2017-2018 Научный журнал "Современное состояние научных исследований и технологий в промышленности", Харьков, Украина