МОДЕЛІ ВИБОРУ ОПТИМАЛЬНОГО ТРАФІКУ ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ В ІНФОКОМУНІКАЦІЙНИХ МЕРЕЖАХ

DOI: 10.31673/2412-4338.2026.019007

Анотація

У статті розглянуто моделі вибору оптимального трафіку передавання даних в інфокомунікаційних мережах з урахуванням вимог до якості обслуговування, пропускної здатності каналів, затримок передавання та рівня мережевого навантаження. Актуальність дослідження зумовлена зростанням складності сучасних інфокомунікаційних систем, необхідністю підвищення ефективності використання мережевих ресурсів і забезпечення належного рівня захищеності інформації під час її передавання. Проаналізовано основні підходи до управління мережевим трафіком, зокрема методи, що базуються на теорії графів, оптимізаційних моделях маршрутизації та прогнозуванні навантаження мережі.

Запропоновано математичну модель, у якій комбінаторну задачу вибору оптимального маршруту та розподілу потоків зведено до задачі з неперервними змінними. Такий підхід дає змогу формалізувати процес пошуку раціонального способу передавання трафіку та врахувати критерії ефективності функціонування мережі. Розроблено покроковий алгоритм визначення оптимального трафіку на основі аналізу матриці суміжності графа мережі та послідовного виділення множини ізольованих вершин максимальної потужності. Показано, що запропонований підхід дозволяє знаходити не лише найкоротші, а й найбільш ефективні маршрути передавання даних, орієнтовані на зниження перевантажень і підвищення стійкості мережі, а також на раціональний розподіл потоків між вузлами.

Наведено результати моделювання, які підтверджують доцільність поділу інформаційного блока на підблоки з подальшим їх передаванням альтернативними маршрутами. Це сприяє зменшенню перевантажень, скороченню затримок і підвищенню швидкодії передавання. Отримані результати можуть бути використані під час проектування та експлуатації інфокомунікаційних мереж з підвищеними вимогами до продуктивності, надійності та інформаційної безпеки.

Ключові слова: інфокомунікаційні мережі, трафік даних, оптимізація, моделі вибору, якість обслуговування, маршрутизація.

Список використаної літератури

1. Азаров О.Д., Кривуца В.Г., Коваль О.В. (2020) Комп’ютерні мережі [навч. посіб.]. Вінниця: ВНТУ. 302. ISBN: 978-9-66641-808-4.
2. Горбатий І.В., Бондарєв О.С. (2016) Телекомунікаційні системи та мережі. [навч. посіб.]. Харків: ХНУРЕ, Ч.1. 256. ISBN 978-6-17607-919-4.
3. Pavón-Mariño P. (2016) Optimization of Computer Networks: Modeling and Algorithms. Hoboken: Wiley. 312. ISBN 978-1-11901-335-8.
4. Rahman A., et al. (2019) Applications of graph theory in communication networks research. Journal of Network and Systems Management. Vol. 27. 819–846. https://doi.org/10.1007/s10922-019-09522-5.
5. Khvostivskyya M., et al. (2021) Mathematical modelling of daily computer network traffic. Applied Mathematics & Information Sciences. Vol. 15. No. 4. 487–496. https://ceur-ws.org/Vol-3039/short24.pdf.
6. Jiang W., et al. (2021) Graph-based deep learning for communication networks: A survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials. Vol. 23. No. 4. 2663–2692. https://doi.org/10.1109/COMST.2021.3104851.
7. Andonov V. (2019) Analytical model of a queuing system in a telecommunication network. Mathematics. Vol. 7. No. 9. 842-848. https://doi.org/10.3390/math7090842.
8. Singh P., et al. (2024) Survey of traffic engineering solutions for telecommunication network optimization. Computer Networks. Vol. 235. 879–891. https://doi.org/10.25130/tjes.31.2.12.
9. Mao H., et al. (2021) Reinforcement learning based traffic engineering in SDN. ACM SIGCOMM Computer Communication Review. Vol. 51. No. 3. 34–40. https://doi.org/10.1145/3475135.3480629.
10. Pavón-Mariño P. (2017) Routing and traffic engineering optimization models for large-scale networks. Journal of Network and Computer Applications. Vol. 91. 1–15. https://doi.org/10.1016/j.jnca.2017.02.006.
11. Sharma R., et al. (2023) A survey of network optimization techniques for traffic engineering. IEEE Access. Vol. 11. 512–537. https://www.academia.edu/attachments/72155281/download_file/DISI-08-054.pdf.
12. Barkalov A., et al. (2024) Evaluation of traffic engineering routing models based on performance and reliability criteria. Journal of Network and Computer Applications. Vol. 229. 836–841. https://doi.org/10.3390/electronics13183638.