Система управління характеристиками безпроводової комунікаційної мережі

DOI: 10.31673/2412-4338.2020.013344

Анотація

Розглядається керована безпроводова комунікаційна мережа з різнорідним мережним обладнанням та неконтрольованими затримками інформації. Розглянуто характеристики системи керування параметрами мережею, власне мережі як об'єкту керування та затримок керуючої та сигнальної інформації. Показано, що усунення перевантажень безпосередньо пов’язане із задачею керування потоками трафіку даних. Обидві задачі спрямовані на однаковий кінцевий результат: мінімальні повторні передавання пакетів і зменшення величини затримок в мережі.
Розроблено математичну модель мережі на основі системи диференційно-різницевих рівнянь з аргументами, що запізнюються. Виведено вирази для затримок сигнальної та керуючої інформації у системі керування та у керованій комунікаційній мережі. Показано, що за умов випадкового запізнення аргументів стійкість розв'язків диференційно-різницевих рівнянь залежить не тільки від коефіцієнтів рівнянь, а й від порядку затримок сигнальної та керуючої інформації. Встановлено, що затримка сигнальної та управляючої інформації у корпоративній комп’ютерній мережі повинна мати однаковий порядок з часом реакції мережних комутаційних вузлів. Тоді система управління є стабільною та стійкою. Для забезпечення стійкості системи керування необхідно постійно проводити моніторинг та аналіз мережі. Визначені завдання моніторингу: вимірювання швидкості надходження пакетів до системи керування, вимірювання та обчислення поточної затримки доставки даних, обчислення варіацій затримки. Показано, що сукупність задач моніторингу й настроювання системи керування представляє собою задачу дуального керування Фельдбаума стосовно мережі із затриманим зворотним зв’язком.
Проведено комп'ютерне моделювання керованої безпроводової мережі з системою керування та отримані оцінки запасу стійкості системи в цілому.

Ключові слова: безпроводова мережа, система керування мережею, диференційно-різницеве рівняння, області стійкості розв'язків, затримки сигнальної й управляючої інформації.

Список використаної літератури
1. Торошанко Я. И. Ретроспективная идентификация информационных и управляющих сигналов в интеллектуальных сетях связи / Я. И. Торошанко, Л. И. Танцюра, Л. А. Дëмина. // Наукові праці ОНАЗ ім. О. С. Попова. – 2015. – №2. – С. 111-115.
2. Лесная Н. Н. Разработка алгоритма управления интеллектуальными мультисервисными сетями / Н. Н. Лесная // Проблеми підвищення ефективності інфраструктури: зб. наук. праць. – 2005. – Вип. 11.– С. 150-155.
3. Галушкин А. И. Нейронные сети: основы теории / А. И. Галушкин. ‒ Москва: Горячая линия – Телеком, 2010. – 496 с.
4. Фельдбаум А. А. Теоретические основы связи и управления / А. А. Фельдбаум, А. Д. Дудыкин, А. П. Мановцев, Н. Н. Миролюбов. – Москва: Физматгиз, 1963. – 932 с.
5. Tanenbaum A. S. Computer Networks / Andrew S. Tanenbaum, David J. Wetherall. ‒ 5th ed. – Prentice Hall, Cloth, 2011. – 960 pp.
6. Stallings W. Foundations of Modern Networking: SDN, NFV, QoE, IoT, and Cloud / W. Stallings. ‒ Pearson Education, Inc., Old Tappan, New Jersey, 2016. – 538 pp.
7. Kurose J. F. Computer Networking: A Top-Down Approach / James F. Kurose, Keith W. Ross. ‒ 7th ed. ‒ Pearson Education, Inc., 2017. ‒ 864 pp.
8. Morari M. Robust Process Control / M. Morari, E. Zafiriou. ‒ Prentice Hall, Englewood Cliffs, N.J., 1989. – 488 pp.
9. Priscoli F. D. Leader-Following Coordination of Nonlinear Agents Under Time-Varying Communication Topologies / Francesco Delli Priscoli, Alberto Isidori, Lorenzo Marconi, Antonio Pietrabissa // IEEE Trans. on Control of Network Systems. ‒ Dec. 2015. ‒ Vol. 2, No. 4. ‒ P. 393-405.
10. Pietrabissa A. A Robust Adaptive Congestion Control for Communication Networks with Time-Varying Delays / Antonio Pietrabissa, Francesco Delli Priscoli, Andrea Fiaschetti, Federico Di Paolo // 2006 IEEE Conference on Computer Aided Control System Design, 2006 IEEE International Conference on Control Applications, 2006 IEEE International Symposium on Intelligent Control. ‒ P. 2093-2098.
11. Di Giorgio A. Robust Output Regulation for a Class of Linear Differential-Algebraic Systems / Alessandro Di Giorgio, Antonio Pietrabissa, Francesco Delli Priscoli, Alberto Isidori // IEEE Control Systems Letters. ‒ 2018. ‒ Vol. 2, No. 3. ‒ P. 477-482.
12. Quet P.-F. Rate-Based Flow Controllers for Communication Networks in the Presence of Uncertain Time-Varying Multiple Time-Delays / Pierre-Francois Quet, Banu Ataslar, Altug Iftar, Hitay Ozbay, Shivkumar Kalyanaraman, Taesam Kang // Automatica. ‒ 2002. ‒ No. 38. ‒ P. 917-928.
13. Эльсгольц Л. Э. Введение в теорию дифференциальных уравнений с отклоняющимся аргументом / Л. Э. Эльсгольц, С. Б. Норкин. – Москва: Наука, 1971. – 296 с.
14. Bellman R. Differential-Difference Equations / R. Bellman, K. L. Cooke. – Academic Press, 1963. – 482 p.
15. Pinney E. Ordinary Difference-Differential Equations / E. Pinney. ‒ University of California Press, 1958. ‒ 262 p.
16. Бирюков Н. Л. Транспортные сети и системы электросвязи. Системы мультиплексирования // Н. Л. Бирюков, В. К. Стеклов; под ред. В. К. Стеклова. – Київ: Віпол, 2003. – 352 с.
17. Crane M. A. An Introduction to the Regenerative Method for Simulation Analysis / M. A. Crane, A. J. Lemoine. ‒ Springer-Verlag, Berlin ‒ Heidelberg ‒ New York, 1977. ‒ 113 p.