Herasymchuk V. Methods for improving the efficiency of management in telecommunication networks when providing services to the end user.

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0826U001407

Applicant for

Specialization

  • 172 - Електронні комунікації та радіотехніка

Specialized Academic Board

PhD 13314

State University of information and communication technologies

Essay

This dissertation presents theoretical and experimental studies of telecommunications network management processes, formulates requirements for methods and models of telecommunications network management, and develops mathematical models and methods for the adaptive allocation of network resources and mechanisms for ensuring quality of service (QoS) and quality of experience (QoE) under conditions of variable network load, traffic routing is optimized, and the effectiveness of the proposed solutions is evaluated. The subject of this dissertation is methods and models for adaptive management of network resources, routing, and traffic optimization in telecommunications networks, aimed at improving network performance and ensuring the necessary quality of service for end users. The subject of the dissertation is the process of adaptive management of network resources, routing, and traffic distribution in telecommunications networks with the aim of ensuring quality of service (QoS/QoE) indicators when providing services to end users. The objective of the research is to improve the efficiency of telecommunications networks by minimizing transmission delays, packet loss, and channel congestion through the creation of mathematical models, multi-criteria routing algorithms, and adaptive bandwidth control. • For the first time, a method for adaptive management of telecommunications network resources has been developed. This method is based on a closed-loop network status monitoring system and dynamic, adaptive adjustment of communication channel bandwidth, which reduces transmission delays and packet loss while increasing network resource utilization. • A mathematical model of telecommunications network operation has been improved; unlike existing models, it accounts for the probability distribution of route load by determining packet weighting coefficients based on quality of service, enabling the evaluation of the time characteristics of operational processes, determine transaction execution delays, and analyze the operational efficiency of systems with parallel data processing. • For the first time, a method has been developed for multi-criteria optimal traffic routing and prioritization of critical data, which is based on the use of a combined channel weighting function and a multi-path flow distribution mechanism, and allows for the determination of probabilistic-temporal characteristics of general-type queuing systems without considering the distribution of arrival and service processes. • A method for managing telecommunications networks has been improved; unlike existing methods, it is based on adaptive management of network resources and incorporates a method for multi-criteria optimal traffic routing, which allows for an improvement in the integrated QoS/QoE metrics for end users in software-defined IP/MPLS networks. The first chapter provides a comprehensive analysis of modern telecommunications technologies and network management methods, including QoS/ QoE, routing algorithms, load balancing, and bandwidth allocation. A comparative assessment of existing solutions is conducted, and their limitations under conditions of variable traffic and increasing service quality requirements are identified, which allowed for the formulation of the scientific problem, the research objective, and the research tasks. In the second chapter, a set of mathematical models of telecommunications network operation was developed, including a model of channel capacity utilization, a model of packet delay and loss formation, and a multi-criteria model for evaluating service quality. Based on these models, the problem of optimizing resource allocation and traffic routing was formulated as a weighted graph. The third chapter proposes an adaptive method for managing network resources based on a closed-loop network status monitoring system and a method for optimal traffic routing using a multi-criteria channel weighting function, which enables dynamic traffic distribution, load balancing, and improved utilization of the telecommunications network’s bandwidth. Chapter 4 presents the implementation of the developed methods in the form of algorithms and a software model, provides the results of simulation modeling and experimental studies, performs a comparative analysis of the effectiveness of the proposed and existing approaches, and determines the impact of adaptive control on the performance indicators of a telecommunications network. The results indicate that the developed adaptive control and optimal traffic routing methods allow for reducing communication channel congestion, increasing network throughput, and ensuring the stable operation of the telecommunications system under conditions of variable traffic load.

Research papers

1. Брезіцький С.М., Герасимчук В.С. (2024). Інтегральні методи оцінки продуктивності пакетних мереж: аналіз та формування. Наукові записки ДУІКТ. №2(6). С. 37 – 47. DOI: 10.31673/2786-8362.2024.025073

2. Вікторія Клюєва, Владислав Герасимчук, Ігор Данилов. (2024). Типові математичні моделі, які застосовуються в автоматизованих системах організаційного управління. SMART TECHNOLOGIES: Industrial and Civil Engineering. Issue 2(15). С. 4 – 9. DOI: 10.32347/st.2024.2.1101

3. Брезіцький С.М., Герасимчук В.С. (2025). Методика формування інтегральних показників якості роботи мережевих з’єднань в мережах з комутацією пакетів. Наукові записки ДУІКТ. №1(7). С. 90 – 96. DOI: 10.31673/2786-8362.2025.016443

4. Пепа Ю.В., Герасимчук В.С. (2026). Інтеграція АІ в процес управління телекомунікаційними послугами на прикладі VoIP. Прикладні системи управління та робототехніка: кол. моногр. / За заг. ред. С.О. Довгого. – Київ, ІПСУ НАН України. С. 185 – 187. ISBN 978-617-8261-54-2. DOI: 10.35668/978-617-8261-54-2

5. Герасимчук В.С., Пепа Ю.В. (2026) Моделі вибору оптимального трафіку передачі даних в інфокомунікаційних мережах. Телекомунікаційні та інформаційні технології. №1(90). С. 59 – 68. DOI: 10.31673/2412-4338.2026.019007

6. Герасимчук Владислав Сергійович, Федчук Володимир Сергійович (2023) Перспективи розвитку та впровадження новітніх технологій оптоволоконного зв’язку. V Всеукраїнська науково-практична конференція «Telecommunication: Problems and Innovation». Збірник тез (м. Київ, 20 грудня 2023 р.). С. 43 – 44. https://duikt.edu.ua/uploads/n_12108_23987482.pdf#page=43

7. В.С. Герасимчук (2025) Оцінка якості надання телекомунікаційних та інформаційних послуг. Науково-практична конференція «Актуальні проблеми безпеки інформаційно-комунікаційних систем». Збірник тез (м. Київ, 5 листопада 2025 р.). С. 45 – 46. https://duikt.edu.ua/uploads/p_2779_72486260.pdf

8. Крикун Юлія Віталіївна, Герасимчук Владислав Сергійович (2025) Розподілена біометрія: автентифікація без центрального зберігання. ІІІ Всеукраїнська науково-технічна конференція «Технологічні горизонти: дослідження та застосування інформаційних технологій для технологічного прогресу України і світу». Збірник тез (м. Київ, 18 листопада 2025 р.). С. 260 – 261. https://duikt.edu.ua/uploads/p_2779_90287546.pdf

9. Герасимчук Владислав Сергійович (2025) Методика розрахунку транзакційних послуг. ІІІ Міжнародна науково-практична конференція «Сучасні аспекти діджиталізації та інформатизації в програмній та комп'ютерній інженерії». Збірник тез (м. Київ, 4 - 6 грудня 2025 р.). С. 394 – 396. https://duikt.edu.ua/uploads/p_2779_50068458.pdf

10. Vladyslav HERASYMCHUK, Yuriy PEPA (2026). Algorithm for Synthesizing Background Network Traffic. The V International Conference on Emerging «Technology Trends on the Smart Industry and the Internet of Things “TTSIIT-2026”». Ukraine-Iraq-Poland (Kyiv, Ukraine, January 29 - 30). pp. 37 – 40. https://knute.edu.ua/file/Mjk1NzE=/32f194b7b0fbe0d3633338a2027c8f6c.pdf

11. Olha MARCHUK, Vladyslav HERASYMCHUK (2026). Interference Immunity of MIMO Systems Under Different Probability Distributions of Fading. The V International Conference on Emerging «Technology Trends on the Smart Industry and the Internet of Things “TTSIIT-2026”». Ukraine-Iraq-Poland (Kyiv, Ukraine, January 29 - 30). pp. 130 – 132. https://knute.edu.ua/file/Mjk1NzE=/32f194b7b0fbe0d3633338a2027c8f6c.pdf

Files

Similar theses