Применение контурного метода для решения задачи оптимального распределения трафика в сети
Автор: Гаипов К.Э., Кузнецов А.А., Крикунов И.Л.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Информатика, вычислительная техника и управление
Статья в выпуске: 3 т.24, 2023 года.
Бесплатный доступ
Целью настоящей работы является создание способа решения задачи оптимального распределения трафика в сети с помощью контурного метода анализа данных. В первом разделе работы объяснен принцип преобразования любой доступной сети к контурному виду, причем рассмотрен случай как для сетей без потерь, так и для сетей с потерями. Во втором разделе в общем виде показан метод приведения сети в контурном виде к системе нелинейных неравенств, решив которую можно получить некое распределение трафика в системе. В заключительном разделе на примере системы массового обслуживания M/M/1/N показано решение задачи оптимального распределения трафика по критерию минимизации потерь. В качестве исходных данных для задачи выступили матрица инцидентности, интенсивность обслуживания и размерность буфера для каналов связи. Указанный подход по оптимальному распределению трафика позволяет сократить число используемых переменных по сравнению с известными методами на основе беспетельных маршрутов, а также не требует их предварительного поиска, так как они определяются из размерности матрицы инцидентности графа моделируемой сети.
Контурный метод, оптимизация трафика в сети
Короткий адрес: https://sciup.org/148328174
IDR: 148328174 | УДК: 004.02 | DOI: 10.31772/2712-8970-2023-24-3-418-435
Using of the contour method to solving the problem of optimal traffic distribution in the network
The purpose of this work is to create a method for solving the problem of optimal traffic distribution in a network using the contour data analysis method. In the first section of the work, the principle of converting any available network to a contour form is explained, and the case is considered both for networks without loss and for networks with losses. The second section shows in a general way the method of bringing the network in contour form to a system of non-linear inequalities, by solving which one can obtain a certain distribution of traffic in the system. In the final section, using the M/M/1/N queuing system as an example, the solution of the problem of optimal traffic distribution according to the loss minimization criterion is shown. The initial data for the task were the incidence matrix, service intensity and buffer dimension for communication channels. A feature of the proposed algorithm is the search for a contour matrix, for the compilation of which it is proposed to use loss edges as elements of the spanning tree of the graph, which allows you to immediately determine the contour matrix using the concept of a fundamental cycle of a graph. This approach to optimal traffic distribution reduces the number of variables used compared to the known methods based on loopless routes, and also does not require their preliminary search, since they are determined from the dimension of the incidence matrix of the simulated network graph.
Список литературы Применение контурного метода для решения задачи оптимального распределения трафика в сети
- Moy J. 08РБ Version 2, STD 54, RFC 2328, April 1998.
- Sridharan A., Guerin R., Diot C. Achieving near-optimal traffic engineering solutions for current 0SPF/IS-IS networks // IEEE /ACM Trans. Netw. 2005. Vol. 13. Р. 234-247.
- Yen J. Y. Finding the K Shortest Loopless Paths in a Network // Management Science. 1971. Vol. 17, No. 11. Р. 712-716.
- RFC3272, Overview and Principles of Internet Traffic Engineering / D. Awduche, A. Chiu, A. Elwalid et al. [Электронный ресурс]. URL: http://www.ietf.orglrfc/rfc3272.txt.
- MPLS-TE and MPLS VPN Switeh OpenFlow / A. R. Sharafat, S. Das, G. M. Parulkar, N. McKeown // ACM SIGCOMM 2011 Conference on Applications, Technologies, Architectures and РгоШш^ for Computer Communications, Toronto, ON, Canada. August 2011.
- Shibanov A. Р., Koryachko V. Р., Izhvanov Y. L. Modeling of Aggregated Telecommunication Link with Technology of OpenFlows // Radioengineering. 2012. No. 3. Р. 109-112.
- Lemeshko A. V., Vavenko T. Y. Improvement of Flow Model of Multipath Routing on the Basis Load Balancing // Froblems of telecommunications. 2012. Vol. 6, No. 1. Р. 12-29.
- Lemeshko A. V., Vavenko T. V. Development and Research of the Flow Model of Adaptive Routing in the Software-Defined Networks with Load Balancing // Рго^ of Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics. 2013. Vol. 29, No. 3. Р. 100-108.
- Merindol Р. Improving Load Balancing with Multipath Routing // Ргоа of the 17-th International Conference on Computer Communications and Networks (IEEE ICCCN 2008). 2008. Р. 54-61.
- Mikhailenko V. S., Solodovnik M. S. Analysis of the Adaptive Neural Network Router // Automatic Control and Computer Science. 2016. Vol. 50, No. 1. Р. 46-53.
- Перепелкин Д. А., Цыганов И. Ю. Алгоритм парных переходов в компьютерных сетях на основе метода маршрутизации по подсетям // Вестник РГРТУ. 2016. № 57. C. 56-62.
- Goulamghoss M. I., Bassoo V. Analysis of traffic engineering and fast reroute on multiprotocol label switching // J Ambient Intell Human Comput. 2021. No. 12. Р. 2409-2420. https://doi.org/10.1007/s12652-020-02365-5.
- Enhanced Multicast Repair Fast Reroute Mechanism for Smart Sensors IoT and Network Infrastructure/ J. Papan, Р. Segec, O. Yeremenko et al. // Sensors. 2020. No. 20. Р. 3428. https://doi.org/10.3390/s20123428.
- Пат. № 2017615438 Российская Федерация. Модуль динамической балансировки потоков данных в программно-конфигурируемых сетях с обеспечением качества сетевых сервисов / Д. А. Перепелкин, В. С. Бышов. - № 2017612610 ; заявл. 22.03.2017 ; опубл. 16.05.2017.
- Пат. № 2017612645 Российская Федерация. Модуль многопутевой маршрутизации в программно-конфигурируемых сетях на базе протокола OpenFlow / Д. А. Перепелкин, М. А. Иванчикова. - № 2016660593 ; заявл. 13.10.2016 ; опубл. 02.03.2017.
- Пат. № 2015662938 Российская Федерация. Программа динамической межузловой балансировки трафика / Д. С. Исхоков, Э. Р. Зарипова. - № 2015618100 ; заявл. 04.09.2015 ; опубл. 20.01.2016.
- Пат. №2015662569 Российская Федерация. Система многопутевой адаптивной маршрутизации и балансировки нагрузки в динамических корпоративных сетях / Д. А. Перепелкин, Б. С. Бышов. - № 2015619243 ; заявл. 05.10.2015 ; опубл. 20.12.2015.
- Омельченко А. В. Теория графов. М.: МЦНМО, 2018. 416 с.
- Алиев Т. И. Основы моделирования дискретных систем. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009. 363 с.
- Пат. № 2022684654 Российская Федерация. Оптимальное распределение трафика сети массового обслуживания на основе контурного метода по критерию минимума потерь / К. Э. Гаипов, И. Л. Крикунов, А. А. Демичева. - № 2022683987 ; заявл. 08.12.2022 ; опубл. 15.12.2022.
- Бертсекас Д., Галлагер Р. Сети передачи данных: пер. с англ. Н. Б. Лиханова и др. / под ред. Б. С. Цыбакова. М.: Мир, 1989. 544 с.