ВІСНИК УНІВЕРСИТЕТУ "УКРАЇНА"

Серія "Інформатика, обчислювальна техніка та кібернетика"

ОЦІНКА СТРУКТУРНОЇ НАДІЙНОСТІ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ МЕРЕЖ НЕВИЗНАЧЕНОЇ ТОПОЛОГІЇ НА ОСНОВІ ІМІТАЦІЙНОГО МОДЕЛЮВАННЯ





PDF version

УДК 621.395.74;004.722

 

ОЦІНКА СТРУКТУРНОЇ НАДІЙНОСТІ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ МЕРЕЖ
НЕВИЗНАЧЕНОЇ ТОПОЛОГІЇ НА ОСНОВІ ІМІТАЦІЙНОГО МОДЕЛЮВАННЯ

 

DOI 10.36994/УУІОТК2-19/18

 

Князєва Н.О., д.т.н., проф., Одеська національна академія харчових тех­нологій, Одеса, Україна. knyazeva@ukr.net

Нєнов О.Л., к.т.н., Одеська національна академія харчових технологій, Оде­са, Україна. anotnew@gmail.com

Колумба І.В. аспірант, Одеська національна академія харчових тех­но­ло­гій, Одеса, Україна. iryna.kolumba@ukr.net

 

Анотація. Стаття присвячена аналізу існуючих та розробці нових підходів до оцінки структурної надійності мереж з невизначеною топологією. Забезпечення надійності в сучасних телекомунікаційних мережах (ТКМ) стає все більш важливим питанням у зв'язку з інтенсивним розвитком цих мереж за останнє десятиліття. Існуючі методи оцінки структурної надійності зосереджені на застосуванні для мереж із відомою структурою. Однак у випадках, коли топологія мережі постійно змінюється, ці методи виявляються мало­придатними. Тому запропоновано підхід отримання оцінок структурної надійності ТКМ з невизначеною топологією (ТКМНТ) на підставі використання одних лише базових структурних характеристик. Представлено розроблений метод оцінювання надійності ТКМНТ, який надає можливість визначення: загального числа маршрутів у мережі з деяким числом вузлів та гілок; числа шляхів, що припадають на один зв'язок, а також числа шляхів рангу не більше допустимого значення, які можуть використовуватися для одного зв'язку (ранг — кількість ділянок шляху). За отриманими шляхами для кожного зв'язку визначається верхня межа структурної надійності окремих зв’язків, на основі чого здійснюється оцінка структурної надійності мережі з невизначеною топологією.

Створено імітаційну комп’ютерну модель оцінки структурної надійності ТКМНТ, яка складається з комп’ютерної моделі ТКМНТ, за допомогою якої виконується емпірична оцінка кількості шляхів в різних реалізаціях отримання показників структурної надійності зв’язку між парою вузлів і ТКМНТ в цілому. Імітаційний експеримент комп’ютерного моделювання ТКМНТ із заданими структурними характеристиками складається з серії випробувань, в кожному з яких генерується конкретна випадкова реалізація графу ТКМНТ і відшукуються усі існуючі у ній шляхи. В статті представлено основні функції та складові розробленої програми, на рисунках зображено модулі та основні алгоритми моделі. Продемонстровано інтерфейси для введення вхідних даних та для виводу результатів моделювання у вигляді значень кількості шляхів за результатами імітаційних експериментів і відповідні графіки. Окреме важливе питання, яке вирішується при моделюванні, — це визначення достатньої кількості випробувань в експерименті. Критерієм оцінки цього параметру моделювання стала динаміка відхилення отриманої в випробуваннях усередненої сумарної кількості шляхів рангів з 1 по 4.

Ключові слова: Телекомунікаційна мережа невизначеної топології, структурна надійність, верхня межа структурної надійності, математичне очікування кількості шляхів, імітаційний експеримент.

 

ASSESSMENT OF THE STRUCTURAL RELIABILITY OF TELECOMMUNICATION NETWORKS OF UNCERTAIN TOPOLOGY BASED ON IMITATION MODELING

 

Nina Kniazieva, Doctor of Technical Sciences, Professor, Odessa National Academy of Food Technologies, Odessa, Ukraine. knyazeva@ukr.net

Alexey Nenov, Candidate of Technical Sciences, Odessa National Academy of Food Technologies, Odessa, Ukraine. anotnew@gmail.com

Irina Kolumba, Postgraduate student, Odessa National Academy of Food Technology, Odessa, Ukraine. iryna.kolumba@ukr.net

 

Abstract. This article is devoted to the analysis of existing and the development of new approaches to assess the structural reliability of networks with an uncertain topology. Ensuring reliability in modern telecommunication networks is becoming an increasingly important issue in connection with the intensive development of these networks over the past decade. Existing structural methods for evaluating reliability are focused on applications for networks with a known structure. However, in cases where the network topology is constantly changing, these methods are of little use. Therefore, an approach is proposed for obtaining estimates of the structural reliability of telecommunication networks with an uncertain topology based on the use of basic structural characteristics alone. The developed method for assessing the reliability of telecommunication networks with an uncertain topology is presented, which provides the ability to determine: the total number of routes in the network with a certain number of nodes and branches; the number of routes per one connection, as well as the number of routes of rank no more than the allowable value that can be used for one connection. The upper limit of the structural reliability of individual connections are determined by the routes obtained for each connection), on the basis of which the structural reliability of a network with an uncertain topology is evaluated.

A simulation computer model has been created for assessing the structural reliability of a telecommunication network with an uncertain topology, which consists of a computer model that empirically estimates the number of routes in various implementations of obtaining indicators of the structural reliability of communication between a pair of nodes and the entire network as a whole. A simulation experiment of computer modeling with given structural characteristics consists of a series of tests, in each of which a specific random implementation of a network graph is generated and all the routes existing in it are searched. The article presents the main functions and components of the developed software system, the figures show the modules and the basic algorithms of the model. Interfaces for inputting initial data and for outputting simulation results in the form of values ​​of the number of routes based on the results of simulation experiments and corresponding graphs are demonstrated. A separate important issue that is solved in the simulation is the determination of a sufficient number of tests in an experiment. The criterion for assessing this modeling parameter was the deviation dynamics of the average total number of routes of ranks 1 through 4 obtained in the tests.

Keywords: Telecommunication network of uncertain topology, structural relia­bi­lity, upper limit of structural reliability, mathematical expectation of number of routes, simulation experiment.



Номер сторінки у виданні: 0

Повернутися до списку новин