Предотвращение перегрузок в сетях передачи данных с помощью методов стохастического управления

• Автор: Миллер, Александр Борисович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Обзор механизмов управления потоками данных в Интернете
1.1 Управление окном потока
1.2 Сетевые протоколы
1.2.1 Адаптивный алгоритм управления окном Джекобсона
1.2.2 Механизм медленного старта и предотвращение перегрузки
1.2.3 TCP Reno
1.2.4 TCP Vegas
1.2.5 TCP Tahoe
1.2.6 Реакция TCP-трафика на применение политики “отбрасывания хвоста”
1.3 RED — алгоритм превентивного управления очередью с целью предотвращения перегрузки сети
1.3.1 Алгоритм вычисления среднего размера очереди
1.3.2 Алгоритм вычисления вероятности отбрасывания пакетов

1.3.3 Активное управление очередями.
Модель справедливого распределения ресурсов
1.4 Задача исследования
2 Математическая модель системы передачи данных
2.1 Модель системы передачи данных
2.1.1 Модель потока пакетов
2.1.2 Функция полезности пользователя
2.1.3 Линейное уравнение настройки интенсивности
2.2 Модель поведения маршрутизатора
2.2.1 Статическая модель предоставления ресурсов к обслуживанию
2.2.2 Динамическая модель предоставления ресурсов к обслуживанию
2.3 Результаты математического моделирования
2.4 Выводы из исследования модели
3 Динамическое управление доступом и скоростью обслуживания
3.1 Модель динамического управления
3.2 Формирование входного потока при динамическом управлении доступом и скоростью обслуживания
3.2.1 Динамическое программирование и оптимальное
управление
3.3 Решение задачи оптимального управления доступом и скоростью обслуживания
3.4 Результаты численного моделирования

3.5 Сравнение модели динамического управления доступом и скоростью обслуживания с алгоритмом случайного раннего обнаружения
3.6 Выводы из исследования модели с одной марковской цепью
4 Исследование моделей связанных марковских цепей
4.1 Модель управляемых связанных марковских цепей, постановка задачи оптимального управления
4.1.1 Начальные сведения
4.1.2 Модель управляемой марковской цепи
4.1.3 Общий критерий производительности
4.1.4 Функция стоимости и ее представление
4.1.5 Метод динамического программирования и его расширение для тензорного состояния
4.2 Модель управляемой системы массового обслуживания с двумя связанными полосами пропускания
4.2.1 Модель СМО с двумя СУМЦ
4.2.2 Модель связанной марковской цепи с активными пользователями
4.3 Динамическое программирование и оптимальное управление
для связанной марковской цепи с двумя полосами
4.3.1 Уравнение динамического программирования для системы двух связанных марковских цепей
4.3.2 Определение функции стоимости
4.3.3 Уравнение динамического программирования
4.3.4 Программное моделирование
4.4 Сравнение моделей с двумя полосами и с одной полосой пропускания

где N(t) — текущий размер очереди, а п ~ это экспоненциальный весовой коэффициент, определяемый пользователем. Экспоненциальный весовой коэффициент является ключевым параметром, который определяет относительный вклад предыдущего среднего и текущего размеров очереди в новый средний размер очереди. Практика показала, что наиболее приемлемым значением экспоненциального весового коэффициента п является 9. Увеличение экспоненциального весового коэффициента приведет к доминированию предыдущего среднего размера очереди над ее текущим размером в аспекте вычисления нового среднего размера очереди. Напротив, уменьшение экспоненциального весового коэффициента приведет к возрастанию значимости текущего размера очереди при вычислении ее нового среднего размера. Большое значение коэффициента п обуславливает сильную корреляцию нового и предыдущего среднего размеров очереди, а также позволяет механизму RED более сдержанно реагировать на моментальные изменения в ее текущем размере, что выражается в следующем поведении:
• Значение среднего размера очереди изменяется медленно, для него крайне нехарактерны резкие скачки.
• Механизм RED достаточно сдержанно относится к временным всплескам трафика, стараясь выровнять текущий размер очереди.
• Механизм RED не спешит инициировать процесс отбрасывания пакетов, который, тем не менее, может продолжаться некоторое время после снижения действительного размера очереди ниже минимального.
• Если значение коэффициента п слишком велико, механизм RED может и вовсе перестать реагировать на перегрузку сети, поскольку в