У дисертаційній роботі проведено теоретичні та експериментальні дослідження процесів управління телекомунікаційними мережами, сформульовано вимоги до методів і моделей управління телекомунікаційними мережами, розроблено математичні моделі та методи адаптивного розподілу мережевих ресурсів та механізмів забезпечення показників якості обслуговування (QoS/QoE) в умовах змінного навантаження мережі, проведена оптимізація маршрутизації трафіку, а також виконано оцінювання ефективності запропонованих рішень.
Об’єктом дослідження дисертаційної роботи є методи та моделі адаптивного управління мережевими ресурсами, маршрутизації й оптимізації трафіку в телекомунікаційних мережах, спрямовані на підвищення ефективності функціонування мережі та забезпечення необхідних показників якості обслуговування кінцевих користувачів.
Предметом дослідження дисертаційної роботи є процес адаптивного управління мережевими ресурсами, маршрутизацією та розподілом трафіку в телекомунікаційних мережах з метою забезпечення показників якості обслуговування (QoS/QoE) при наданні послуг кінцевим користувачам.
Метою дослідження є підвищення ефективності функціонування телекомунікаційних мереж за рахунок мінімізації затримок передавання, втрат пакетів і перевантажень каналів шляхом створення математичних моделей, алгоритмів багатокритеріальної маршрутизації та адаптивного керування пропускною здатністю.
Основні наукові результати:
• Вперше розроблено метод адаптивного управління мережевими ресурсами телекомунікаційної мережі, який базується на замкненому контурі моніторингу стану мережі та динамічній адаптивній зміні пропускної здатності каналів зв’язку, який забезпечує зменшення затримок передавання і втрат пакетів та підвищує рівень використання ресурсів мережі.
• Удосконалено математичну модель функціонування телекомунікаційної мережі, яка, на відміну від відомих, враховує закони розподілу імовірностей завантаженості маршрутів через визначення вагових коефіцієнтів пакетів з урахуванням якості обслуговування, що дає можливість оцінювати часові характеристики робочих процесів, визначити затримки виконання транзакцій і аналізувати ефективність функціонування систем із паралельною обробкою даних.
• Вперше розроблено метод багатокритеріальної оптимальної маршрутизації трафіку та пріоритезації критичних даних, який ґрунтується на використанні комбінованої вагової функції каналів та механізму багатошляхового розподілу потоків та дозволяє визначити ймовірнісно-часові характеристики систем масового обслуговування загального типу без врахування розподілу процесів надходження та обслуговування.
• Удосконалено метод керування телекомунікаційними мережами, який, на відміну від існуючих, базується на адаптивному управлінні мережевими ресурсами та враховує метод багатокритеріальної оптимальної маршрутизації трафіку, що дозволяє підвищити інтегральні показники QoS/QoE для кінцевих користувачів в програмно-керованих IP/MPLS мережах.
У першому розділі здійснено всебічний аналіз сучасних телекомунікаційних технологій та методів управління мережами, зокрема механізмів QoS/QoE, алгоритмів маршрутизації, балансування навантаження та розподілу пропускної здатності, проведено порівняльну оцінку існуючих рішень і виявлено їх обмеження в умовах змінного трафіку та зростання вимог до якості сервісів, що дозволило сформулювати наукову проблему, мету та задачі дослідження.
У другому розділі розроблено комплекс математичних моделей функціонування телекомунікаційної мережі, зокрема модель використання пропускної здатності каналів, модель формування затримок і втрат пакетів, а також багатокритеріальну модель оцінювання якості обслуговування, на основі яких сформульовано задачу оптимізації розподілу ресурсів та маршрутизації трафіку у вигляді зваженого графа.
У третьому розділі запропоновано адаптивний метод управління мережевими ресурсами на основі замкненого контуру моніторингу стану мережі та метод оптимальної маршрутизації трафіку з використанням багатокритеріальної вагової функції каналів, що дозволяє здійснювати динамічний розподіл трафіку, балансування навантаження та підвищення ефективності використання пропускної здатності телекомунікаційної мережі.
У четвертому розділі представлено реалізацію розроблених методів у вигляді алгоритмів і програмної моделі, наведено результати імітаційного моделювання та експериментальних досліджень, виконано порівняльний аналіз ефективності запропонованих і існуючих підходів, а також визначено вплив адаптивного управління на показники функціонування телекомунікаційної мережі.
Отримані результати свідчать, що розроблені адаптивні методи управління та оптимальної маршрутизації трафіку дозволяють зменшити перевантаження каналів зв’язку, підвищити пропускну здатність мережі та забезпечити стабільне функціонування телекомунікаційної системи в умовах змінного трафікового навантаження.
