Том 18, № 3 (2020)

В первой части статьи был приведен обзор базовых принципов перспективного направления моделирования и анализа инфокоммуникационных сетей и систем - теории сетевого исчисления (Network Calculus). Во второй части статьи рассмотрены примеры практического использования теории Network Calculus для исследования инфокоммуникационных сетей и систем. Дано качественное сравнение оценок задержек трафика в системе массового обслуживания, полученных с использованием методов теории массового обслуживания, теории сетевого исчисления и имитационного моделирования, с задержками в реальной системе. Приведены результаты использования сетевого исчисления для оценки граничных характеристик качества обслуживания трафика в наиболее перспективных инфокоммуникационных сетях. Описаны особенности применения детерминированного сетевого исчисления для оценки сквозных задержек в сенсорных сетях и верхних границ очередей в буферах контроллера и коммутаторов программно-конфигурируемых сетей. Показано применение теории стохастического сетевого исчисления для получения граничных оценок сквозных задержек в мобильных сетях LTE для потоков трафика реального и нереального времени.

Рассмотрена задача исследования непуассоновского трафика, который получен при проведении процедуры снятия статистических характеристик при заданных интенсивностях поступления пакетов. Для исследования статистических характеристик мультимедийного потока рассмотрена многоадресная передача данных, которая подразумевает, что сервер формирует один поток данных и рассылает их по сети к подключенным клиентам. Оценка интенсивности нагрузки суммарного потока передаваемых пакетов в любой момент времени определяется теми программными продуктами, которые будут обслуживать исходящие запросы, а также соотношением количества запросов с учетом данных программных продуктов. Основываясь на гистограммах измерений, приближенных функциях распределений интервалов времени между пакетами и длительности пакетов, получены их аппроксимирующие выражения в виде суммы затухающих экспонент, удовлетворяющих свойствам функции плотности распределения случайной величины. Спектральным методом решения интегрального уравнения Линдли для системы массового обслуживания G/G/1 получены значения для среднего времени задержки пакета в сети и длины очереди. Точность решения определяется точностью аппроксимации используемых распределений с «тяжелым» хвостом.

Реализация практически неограниченных возможностей программно-управляемой сети вызывает необходимость дополнительного исследования ее инфраструктурного уровня, оценки телекоммуникационной составляющей. Поэтому целью исследования является разработка аналитической модели для анализа основных показателей качества сетевых коммутаторов и каналов связи. Для формирования математической модели коммутатора программно-управляемой сети, функционирующей в стационарном режиме и обслуживающей запросы случайного объема, предлагается использовать теорию системы массового обслуживания, а также аппарат полумарковских процессов. Модель коммутатора формально представлена в виде открытой сети массового обслуживания с пуассоновским потоком поступающих пакетов, отказами и блокировками. Первый этап обслуживания запросов включает в себя процессы записи сетевых пакетов в многолинейную буферную память коммутатора. В следующем центре осуществляется проверка соответствия адреса поступившего пакета записям в таблицах потоков. Третий однолинейный центр, реализующий процесс передачи выходящих из коммутатора пакетов, может быть описан системой c независимыми однолинейными системами массового обслуживания с n-местными буферами. Получены зависимости времени ожидания обслуживания и времени обслуживания поступающих сетевых пакетов от нагрузки, а также выражения для определения объема буферной памяти коммутатора при допустимой вероятности потери сообщений, показатели качества его передающей части.

Объектом исследования являются кластерные системы центров обработки данных, содержащие определенное множество серверов приложений, файл серверов, систем хранения данных, систему ввода-вывода связанных между собой системой коммутации и каналами связи. Целью работы является повышение эффективности использования виртуализированных кластерных систем путем разработки и применения рационального метода распределения виртуальных машин по физическим элементам центров обработки данных. В основу предложенного метода положен итерационный жадный алгоритм и процедура ограниченного перебора, позволяющие увеличить производительность виртуализированной системы за счет рационального распределения данных. Разработана имитационная модель функционирования виртуализированной системы, проведено ее экспериментальное исследование. Представленные подходы обеспечивают определение требуемого числа узлов кластера виртуализированной системы при непредсказуемой интенсивности нагрузки и непредсказуемого уровня запрашиваемых ресурсов виртуальными машинами.

Рассмотрены алгоритмы управления потоковым видеотрафиком. Анализируются особенности трафика видеокодеков, который имеет явно выраженный пачечный характер. Исследуются характеристики таких потоков и их влияние на размеры очередей и задержек в узлах телекоммуникационных сетей. Приводится обобщенная формула Хинчина - Поллачека, и показана линейная зависимость числителя указанной формулы от коэффициента загрузки. Рассмотрены основные причины задержек пакетов в очередях телекоммуникационной сети, и показано влияние этих задержек на процессы управления потоковым видеотрафиком. Предлагается алгоритм управления видеопотоком, базирующийся на измерении размеров буферной памяти в оборудовании клиента. Показано, что подобный алгоритм исключает влияние задержек из цепи обратной связи системы управления. Приводятся результаты имитационного моделирования рассматриваемых процессов.

Рассматриваются особенности существующей классификации систем массового обслуживания, показаны ее недостатки. В качестве основных характеристик потоков используются исключительно законы распределения интервалов времени между соседними заявками и интервалов времени обработки заявок. Основным недостатком является отсутствие информации о корреляционных и взаимно корреляционных свойствах потоков. Показано, что потоки, имеющие одинаковые законы распределения, но различные корреляционные свойства, могут образовывать очереди, значения которых отличаются на несколько порядков. Рассмотрены потоки, управляемые цепью Маркова, и, в частности, примеры классификации гиперэкспоненциальное потоков. Обозначено, что такие потоки могут иметь одинаковые законы распределения вероятностей интервалов времени между соседними заявками, но весьма разные размеры очередей, вызванные различием корреляционных свойств потоков. Недостатком обозначений Кендалла является также отсутствие возможности классификации систем по характеру изменения входной нагрузки.

Проведено экспериментальное исследование образцов плавных согласующих переходов на основе неоднородных участков микрополосковой линии передачи с различными профилями волновых сопротивлений. Проводятся сравнительные испытания макетных образцов плавных согласующих переходов с целью подтверждения теоретических данных, полученных методом оптимального параметрического синтеза. Доказана возможность применения синтезированного кусочно-линейного перехода для обеспечения хорошего согласования в достаточно широком диапазоне частот. Показано, что изготовленные неоднородные микрополосковые волноводные переходы обеспечивают согласование в диапазоне частот от 1,2 до 2,7 ГГц. Доказано, что использование двухступенчатых переходов позволяет в 1,5 раза увеличить частотную полосу согласования. Локально-оптимизированные согласующие переходы вблизи нижней границы рабочего диапазона частот могут дать существенный выигрыш в сравнении с согласующими переходами с экспоненциальным профилем волнового сопротивления при той же электрической длине. Разработанные согласующие переходы могут быть использованы при проектировании фильтров, согласующих трансформаторов, соединительных элементов линии передачи сверхвысоких частот.

Известно, что цвет штриха шариковой ручки в течение времени меняется (выцветает), а это значит, что по изменению цвета штриха можно определить возраст данного штриха, а значит, и подлинность документа. Можно отметить, что применение метода объективной колориметрии широко распространено при проведении таких экспертиз. На практике обычно применяют спектральный метод определения координат цвета и цветности. Этот метод обладает высокой точностью измерения, но напрямую данный метод применять нельзя. Этот факт связан с апертурой исследуемого излучения и входной щелью спектрального прибора. Поэтому на практике применяют растворы красителя штриха в бесцветных растворителях, что вызывает другие трудности. В данной статье приведено описание несколько другого метода определения цветовых координат, основанного на методе компьютерной колориметрии. Этот метод позволяет решать поставленную задачу.

Статья посвящена анализу процесса взаимодействия государства и общества в условиях развития цифровых технологий на фоне чрезвычайной ситуации, связанной с распространением коронавируса. Раскрываются причины характерного для современного социума кризиса доверия во взаимодействии социальных и политических институтов. Показана важнейшая роль информационно-коммуникационных технологий в условиях, связанных с необходимостью оперативного управления информационными потоками для предотвращения политической дестабилизации. В условиях распространения коронавируса cерьезным вызовом, затрагивающим взаимодействие общества и государства, стало применение цифровых технологий контроля за поведением граждан. Обоснована идея о том, что в условиях опасности пандемии общество готово пересмотреть часть установок, связанных с защитой гражданских свобод, и принять новые ограничения в обмен на более эффективную политику государства по обеспечению безопасности жизни и здоровья.