В роботі проведено розробку та дослідження методів та алгоритмів структурного синтезу мереж з технологією MPLS при обмеженнях на встановлені значення показників якості обслуговування, які направлені на підвищення ефективності створюваних мереж та зниження витрат на їх побудову. Основні наукові результати дисертації полягають в наступному: Сформульовано та формалізовано задачу структурного синтезу мереж з технологією MPLS по критерію мінімальної вартості при обмеженнях на показники якості обслуговування QоS – середній час затримки та частку втрачених пакетів. Розроблено генетичний метод синтезу структури глобальних мереж з технологією MPLS, що дозволяє оптимізувати структуру мережі по критерію вартості при обмеженнях на задані значення показників якості QоS – середній час затримки та частку втрачених пакетів для різних класів сервісу CоS. Запропоновано метод структурного синтезу мереж з технологією MPLS, який дозволяє знайти місця розміщення маршрутизаторів (), вибрати їх тип, оптимізувати структуру абонентської і магістральної мережі з технологією MPLS при обмеженнях на середній час затримки пакетів різних класів сервісу. Запропоновано алгоритм структурного синтезу мереж з технологією MPLS при заданій початковій структурі (backbone) мережі і обмеженнях на показники якості QоS, який дозволяє знайти оптимальний план розвитку структури мережі з технологією MPLS від опорної мережі (backbone) до функціонально повної мережі, що повністю задовольняє вимоги всіх категорій сервісу, при обмеженнях на встановлені значення показників якості – та . Експериментально підтверджено, що запропонований метод структурного синтезу мереж забезпечує стійкість базової структури мережі при варіації вхідних потоків в широкому діапазоні (). Виконано оцінку обчислювальної складності запропонованого алгоритму методу синтезу. Проведено порівняльний аналіз запропонованого методу структурного синтезу мереж з відомим, що дозволяє оцінити його ефективність. В результаті оптимізації структури вартість мережі знижується в середньому по множині експериментів на (10- 20) %.
Основні результати роботи опубліковано в наступних публікаціях Ю.П. Зайченко, А.С. Аникиев, Мохаммедреза Моссавари, Ашраф Абдель-Карим Хилал Абу-Аин. Синтез структуры глобальних компьютерных сетей с технологией MPLS при ограничениях на показатели качества и живучести // Электроника и связь.- 2006.- № 2. - с. 68-71.- автору належить розробка алгоритму синтезу структури комп’ютерних мереж з технологію MPLS. Ашраф Абдель-Карим Хилал Абу-Аин. Структурная оптимизация компьютерных сетей с технологией MPLS при ограничениях на показатели качества обслуживания // Электроника и связь.- 2006.- №5. - с. 71-74. Зайченко Ю.П., Ашраф Абдель-Карим Хилал Абу-Аин. Исследования алгоритма структурной оптимизации сетей MPLS при ограничениях // Вісник національного технічного університету України „КПІ”, сер. Інформатика управління та обчислювальна техніка. 2006.- Вип. 45.с.180-188. - автором проведено експериментальні дослідження ефективності алгоритму структурного синтезу мереж MPLS. Зайченко Е.Ю., Зайченко Ю.П., Ашраф Абдель-Карим Хилал Абу-Аин. Структурный синтез компьютерных сетей с технологией MPLS // Системні дослідження та інформаційні технології. 2006. №4.– с. 65-70 - автором проведено розробку та дослідження генетичного алгоритму структурного синтезу мереж. – автором запропоновано метод структурного синтезу мереж та розміщення маршрутизаторів при заданій структурі опорної мережі. Зайченко Ю.П., Ашраф Абдель-Карим Хилал Абу-Аин. Синтез структуры сети с технологией MPLS с размещением маршрутизаторов LRS и заданной структуре опорной сети // Электроника и связь.- 2007.- №1.– с. 65-70. Зайченко Ю.П., Ашраф Абдель-Карим Хилал Абу-Аин. Оптимизация структуры компьютерных сетей с технологией MPLS при ограничениях на показатели качества обслуживания // Тези доповідей Першої науково-практичної конференції «Математичне та імітаційне моделювання систем МОДС ‘2006». – с. 96. – автором проведено дослідження алгоритму оптимізації структури мереж MPLS при обмеженнях на середній час доставки. Зайченко Ю.П., Е.Ю. Зайченко, Мохаммадреза Моссавари, Ашраф Абдель-Карим Хилал Абу-Аин. Оптимизация структуры корпоративных сетей с технологией MPLS по показателям качества обслуживания и живучести // Труди Міжнародної наукової конференції „Інтелектуальні системи прийняття рішень та прикладні аспекти інформаційних технологій” (18-21 травня 2006р., Євпаторія, Крим). – с. 30. - автором досліджено алгоритм структурного синтезу мереж при обмеженнях на показники якості обслуговування та живучості мереж. Зайченко Ю.П., Ашраф Абдель-Карим Хилал Абу-Аин. Оптимизация структуры компьютерных сетей с технологией MPLS // Труды IV–й международной научно-практической конференции “Современные информационные технологиив экономике и управлении предприятиями, программами и проектами”(Харьков, ХАИ, 2006).- с. 48-49 – автором проведено дослідження алгоритму структурного синтезу мереж при додаткових обмеженнях. Зайченко Ю.П., Зайченко Е.Ю., Аникиев А.С., Мохаммедреза Моссавари, Ашраф Абдель-Карим Хилал Абу-Аин. Синтез структуры глобальных компьютерных сетей с технологией MPLS при ограничениях на показатели качества // Труди VІІІ – й Міжнародної науково-технічній конференції „Системний аналіз та інформаційні технології” (13-16 вересня 2006р., м. Київ). – с.77-81. – автором проведено експериментальні дослідження алгоритму структурного синтезу мереж при обмеженнях на показники якості обслуговування.
Анотації Ашраф Абдель–Карім Хілал Абу–Аін. Синтез структури глобальних комп'ютерних мереж з технологією MPLS.- Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.13- обчислювальні машини, системи та мережі. – Національний технічний університет України ”Київський політехнічний інститут”, Київ,2007. Дисертацію присвячено розробці та дослідженню методів та алгоритмів структурного синтезу мереж з перспективною технологією MPLS. Сформульовано нову задачу структурного синтезу мереж з технологією MPLS за критерієм вартості при обмеженнях на встановлені показники якості обслуговування – середню затримку та частку втрачених пакетів. Розроблено метод синтезу структури глобальних комп'ютерних мереж з технологією MPLS, який дозволяє оптимізувати структуру мережі за критерієм вартості при обмеженнях на встановлені значення показників якості (QoS) для різних класів сервісу. Метод використовує ідеї генетичного методу оптимізації. Запропоновано метод структурного синтезу, який дозволяє знайти оптимальну структуру мережі та розміщення маршрутизаторів MPLS за критеріем вартості при встановлених показниках якості QoS. Розроблено алгоритм структурного синтезу мереж з технологією MPLS, який дає можливість оптимізувати структуру мережі при заданому остові (backbone). Запропоновані алгоритми реалізовані в складі програмного комплекса і проведено їх експериментальні дослідження, які дали змогу оцінити їх ефективність. Проведено порівняльний аналіз запропонованого методу з відомим. Ключові слова: мережі MPLS, структурний синтез, генетичний алгоритм, показники якості (QoS). Ашраф Абдель–Карим Хилал Абу–Аин. Синтез структуры глобальных компьютерных систем с технологией MPLS.- Рукопись. Диссертация на соискаиие ученой 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 разработке и исследованию методов и алгоритмов синтеза сетей с перспективной технологией MPLS и направлена на повышение эффективности синтеза структуры сетей и снижение затрат на их создания. На основе анализа специфики технологий MPLS сформулирована задача структурного синтеза сетей MPLS по критерию минимизации стоимости при ограничениях на установленные значения показателей качества обслуживания (QoS) - среднюю задержку в доставке и долю потерянных пакетов и разработана ее математическая модель. Учитывая комбинаторную сложность задачи структурного синтеза, разработан генетический метод синтеза, который позволяет оптимизировать структуру сети по критерию стоимости при ограничениях на заданные значения показателей качества для разных классов сервиса (QoS). Метод состоит из двух этапов: предварительного и основного. На предварительном этапе генерируется начальная структура сети заданной связансти. На основном этапе, состоящем из конечного числа однотипных итераций, осуществляется оптимизация текущей структуры. При этом используются идеи генетического метода оптимизации. Создается популяция из N структур. На текущей итерации случайным образом из популяции выбирается одна из структур . Используя полученные критерии предпочтительности, каналы – претенденты на удаление и ввод ранжируются. Выбирается канал – претендент на удаление и претендент на ввод и осуществляется процедура замены ветвей (каналов). Вычисляется значение критерия стоимости для полученной структуры и в случае его улучшения в сравнении с предыдущей, это изменение фиксируется и новая структура записывается в популяции в замен прежней. В противном случае, выбирается другая пара каналов для удаления- ввода. Указанные итерации повторяют до тех пор, пока множества претендентов на ввод и удаление неокажутся пустыми. Тогда данная структура фиксируется в популяции. Алгоритм оптимизации работает до тех пор, пока все структуры в популяции не будут зафиксированы. И тогда из неё выбирается структура с наименьшим значением критерии. Поскольку в задачах синтеза структуры сетей не всегда задано размещение маршрутизаторов MPLS (так называемых LSR), в работе рассмотрена общая задача структурного синтеза сетей с размещением маршрутизаторов LSR и предложен метод ее решения при ограничениях на заданные значения показателей качества QoS. Этот метод состоит из трех этапов. 1 этап – размещение LSR и синтез абонентской сети. 2 этап – расчёт матриц требований входящих потков, синтез начальной структуры магистральной сети связи. 3 этап – оптимизация структуры магистральной сети при ограничениях на установленные значения QoS. В работе также рассмотрена задача синтеза структуры сетей MPLS при заданной начальной структуре опорной сети (backbone). Разработан алгоритм ее решения, позволяющий найти оптимальную структуру сети MPLS, включающую backbone как подсеть, по критерию стоимости при ограничениях на значения QoS для всех классов сервиса. Оценена вычислительная сложность алгоритма структурного синтеза. Разработан программный комплекс, реализующий предложенные методы и алгоритмы структурного синтеза. Проведены его экспериментальные исследования. В ходе экспериментов варьировались интенсивности входящих потоков и исследована чувствительность критерия – стоимость сети и вариации интенсивности. В результате анализа полученных структур после оптимизации сделан вывод об устойчивости базовой структуры сети (backbone) при вариации интенсивности входящих потоков в широком диапазоне (). В процессе экспериментов также исследовалось влияние начальной структуры сети на результаты оптимизации. При этом исследовались такие варианты начальной структуры сети: кратчайшее связывающее дерево (КСД); минимальный цикл (задача коммивояжера) и комбинированный алгоритм “КСД– минимальный цикл”. В результате исследования сделан вывод о том, что наилучшей начальной структурой сети есть комбинированная структура – КСД и минимальный цикл. Проведены также исследования влияния чувствительности критерия синтеза и вариации ограничений на задержку . Для оценки эффективности предложенного генетического метода структурного синтеза проведены его сравнительные экспериментальные исследования с методом замены ветвей. В целом, как показывают многочисленные проведенные эксперименты, в результате оптимизации стоимость снижается в среднем на 10 - 20%. | 