PRZECIĄŻENIE I ZARZĄDZANIE RUCHEM ŹRÓDEŁ WIADOMOŚCI O RÓŻNYCH PRIORYTETACH USŁUG

The scheme of dynamic management of traffic and activity of message sources with different priority of service is considered. The scheme is built on the basis of the neuroprognostic analysis model and the gradient descent method. For prediction and early detection of overload, the apparatus of the general theory of sensitivity with indirect feedback and control of activity of message sources is used. The control algorithm is started at the bottleneck of the network node. It uses a recursive prediction approach where the neural network output is referred to as many steps as defined by a given prediction horizon. Traffic with a higher priority is served without delay using the entire available bandwidth. Low-priority traffic will use the remaining bandwidth not used by higher-priority traffic. An algorithm for estimating the maximum available bandwidth of a communication node for traffic with a low service priority has been developed. This approach makes it possible to improve the efficiency of channel use without affecting the quality of service for high-priority traffic.Rozważono schemat dynamicznego zarządzania ruchem i aktywnością źródeł komunikatów o różnym priorytecie obsługi. Schemat zbudowany jest w oparciu o model analizy neuroprognostycznej oraz metodę gradientu. Do prognozowania i wczesnego wykrywania przeciążenia wykorzystuje się aparaturę ogólnej teorii wrażliwości z pośrednim sprzężeniem zwrotnym i kontrolą aktywności źródeł komunikatów. Algorytm sterowania jest uruchamiany w wąskim gardle węzła sieci. Wykorzystuje metodę predykcji rekurencyjnej, w której dane wyjściowe sieci neuronowej są odnoszone do tylu kroków, ile określono w danym horyzoncie predykcji. Ruch o wyższym priorytecie jest obsługiwany bez opóźnień z wykorzystaniem całej dostępnej przepustowości. Ruch o niskim priorytecie będzie wykorzystywał pozostałą przepustowość niewykorzystaną przez ruch o wyższym priorytecie. Opracowano algorytm szacowania maksymalnej dostępnej przepustowości węzła komunikacyjnego dla ruchu o niskim priorytecie usługi. Takie podejście umożliwia poprawę efektywności wykorzystania kanałów bez wpływu na jakość obsługi ruchu o wysokim priorytecie

OVERLOAD AND TRAFFIC MANAGEMENT OF MESSAGE SOURCES WITH DIFFERENT PRIORITY OF SERVICE

The scheme of dynamic management of traffic and activity of message sources with different priority of service is considered. The scheme is built on the basis of the neuroprognostic analysis model and the gradient descent method. For prediction and early detection of overload, the apparatus of the general theory of sensitivity with indirect feedback and control of activity of message sources is used. The control algorithm is started at the bottleneck of the network node. It uses a recursive prediction approach where the neural network output is referred to as many steps as defined by a given prediction horizon. Traffic with a higher priority is served without delay using the entire available bandwidth. Low-priority traffic will use the remaining bandwidth not used by higher-priority traffic. An algorithm for estimating the maximum available bandwidth of a communication node for traffic with a low service priority has been developed. This approach makes it possible to improve the efficiency of channel use without affecting the quality of service for high-priority traffic

Розробка методу контролю перевантаження телекомунікаційної мережі на основі нейронної моделі

The circuit of congestion control using feedback by the sign of function of sensitivity to telecommunications network performance was considered. To determine a given function, the use of a simple neural network model of a dynamic system was proposed. Control over the existence or a threat of congestion is executed based on the analysis of the length of a queue at the side of information receiver. To analyze the system, the cost function was determined as the objective function of congestion existence. The proposed algorithm of optimal control ensures the formation of a control signal in such a way that the system output should maximally match the pre-established features – the key indicators for network efficiency. The congestion control circuit with the feedback based on the sign of sensitivity of the function of system performance was developed. The sign of performance sensitivity provides an optimal direction to configure the data source rate.The neural model for a multi-step prediction of the state of the queue at the side of the telecommunication network receiver was proposed. If the neural network is configured to monitor the dynamics of the system and shows that the quadratic error is negligible, it is believed that the executed step corresponds to the system output, predicted in advance.The algorithm of additive increase/multiple decrease, which determines the change of the data source rate, depending on the sign of function of sensitivity of performance indicator was proposed. This algorithm is an alternative system of congestion prediction and flow control based on the threshold queue filling.A comparative analysis of the effectiveness of controlling circuits for congestion detection based on queues and on the function of sensitivity of telecommunication network performance was performed. It was shown that the magnitude of the queue and fluctuation in the source rate is smaller than that for the queue-based circuit.Results from modeling the performance of the proposed circuit show that the circuit based on a sensitivity function has better key performance indicators in comparison with the conventional circuit of queue threshold selectionРассмотрена схема контроля перегрузок с использованием обратной связи по знаку функции чувствительности производительности телекоммуникационной сети. Для определения данной функции предложено использование простой нейронной сетевой модели динамической системы. Контроль наличия или угрозы перегрузки осуществляется на основе анализа длины очереди на стороне приемника информации. Для анализа системы определена функция стоимости как целевая функция наличии перегрузки. Предложенный алгоритм оптимального управления обеспечивает формирование управляющего сигнала таким образом, чтобы выход системы соответствовал как можно ближе заранее установленным характеристикам – ключевым показателям эффективности сети. Разработана схема контроля перегрузки с обратной связью по знаку чувствительности функции производительности системы. Знак чувствительности производительности предоставляет оптимальное направление для настройки скорости источника данных.Предложена нейронная модель для многошагового предсказания состояния очереди на стороне приемника телекоммуникационной сети. Если нейронная сеть настроена на отслеживание динамики системы и показывает, что квадратичная ошибка незначительна, считается, что выполненный шаг соответствует заранее предусмотренному выходу системы.Предложен алгоритм аддитивного увеличения / множественного уменьшения, который определяет изменение скорости источника данных в зависимости от знака функции чувствительности показателя производительности. Данный алгоритм является альтернативой системы прогнозирования перегрузки и управление потоком, основанной на пороговом заполнении очереди.Проведен сравнительный анализ эффективности управляющих схем обнаружения перегрузки на основе очередей и на основе функции чувствительности производительности телекоммуникационной сети. Показано, что величина очереди и колебания скорости источника меньше для схемы на основе чувствительности, чем для схемы на основе очереди.Результаты моделирования производительности предложенной схемы показывают, что схема на основе функции чувствительности имеет лучшие ключевые показатели эффективности по сравнению с обычной схемой выбора порога очередиРозглянута схема контролю перевантажень з використанням зворотного зв’язку по знаку функції чутливості продуктивності телекомунікаційної мережі. Для визначення даної функції запропоновано використання простої нейронної мережної моделі динамічної системи. Контроль наявності або загрози перевантаження здійснюється на основі аналізу довжини черги на стороні приймача інформації. Для аналізу системи визначена функція вартості як цільова функція наявності перевантаження. Запропонований алгоритм оптимального управління забезпечує формування керуючого сигналу таким чином, щоб вихід системи відповідав як можна ближче заздалегідь встановленим характеристикам – ключовим показникам ефективності мережі. Розроблена схема контролю перевантаження зі зворотним зв’язком по знаку чутливості функції продуктивності системи. Знак чутливості продуктивності надає оптимальний напрям для налаштування швидкості джерела даних.Запропонована нейронна модель для багатокрокового передбачення стану черги на стороні приймача телекомунікаційної мережі. Якщо нейронна мережа налаштована на відслідковування динаміки системи і показує, що квадратична помилка є незначною, вважається, що виконаний крок відповідає наперед передбаченому виходу системи.Запропонований алгоритм адитивного збільшення / множинного зменшення, який визначає зміну швидкості джерела даних в залежності від знаку функції чутливості показника продуктивності. Даний алгоритм є альтернативою системи прогнозування перевантаження і керування потоком, заснованої на пороговому заповненні черги.Проведено порівняльний аналіз ефективності керуючих схем виявлення перевантаження на основі черг і на основі функції чутливості продуктивності телекомунікаційної мережі. Показано, що величина черги і коливання швидкості джерела менші для схеми на основі чутливості, ніж для схеми на основі черги.Результати моделювання продуктивності запропонованої схеми показують, що схема на основі функції чутливості має кращі ключові показники ефективності в порівнянні зі звичайною схемою вибору порога черг

Розробка методу контролю перевантаження телекомунікаційної мережі на основі нейронної моделі

The circuit of congestion control using feedback by the sign of function of sensitivity to telecommunications network performance was considered. To determine a given function, the use of a simple neural network model of a dynamic system was proposed. Control over the existence or a threat of congestion is executed based on the analysis of the length of a queue at the side of information receiver. To analyze the system, the cost function was determined as the objective function of congestion existence. The proposed algorithm of optimal control ensures the formation of a control signal in such a way that the system output should maximally match the pre-established features – the key indicators for network efficiency. The congestion control circuit with the feedback based on the sign of sensitivity of the function of system performance was developed. The sign of performance sensitivity provides an optimal direction to configure the data source rate.The neural model for a multi-step prediction of the state of the queue at the side of the telecommunication network receiver was proposed. If the neural network is configured to monitor the dynamics of the system and shows that the quadratic error is negligible, it is believed that the executed step corresponds to the system output, predicted in advance.The algorithm of additive increase/multiple decrease, which determines the change of the data source rate, depending on the sign of function of sensitivity of performance indicator was proposed. This algorithm is an alternative system of congestion prediction and flow control based on the threshold queue filling.A comparative analysis of the effectiveness of controlling circuits for congestion detection based on queues and on the function of sensitivity of telecommunication network performance was performed. It was shown that the magnitude of the queue and fluctuation in the source rate is smaller than that for the queue-based circuit.Results from modeling the performance of the proposed circuit show that the circuit based on a sensitivity function has better key performance indicators in comparison with the conventional circuit of queue threshold selectionРассмотрена схема контроля перегрузок с использованием обратной связи по знаку функции чувствительности производительности телекоммуникационной сети. Для определения данной функции предложено использование простой нейронной сетевой модели динамической системы. Контроль наличия или угрозы перегрузки осуществляется на основе анализа длины очереди на стороне приемника информации. Для анализа системы определена функция стоимости как целевая функция наличии перегрузки. Предложенный алгоритм оптимального управления обеспечивает формирование управляющего сигнала таким образом, чтобы выход системы соответствовал как можно ближе заранее установленным характеристикам – ключевым показателям эффективности сети. Разработана схема контроля перегрузки с обратной связью по знаку чувствительности функции производительности системы. Знак чувствительности производительности предоставляет оптимальное направление для настройки скорости источника данных.Предложена нейронная модель для многошагового предсказания состояния очереди на стороне приемника телекоммуникационной сети. Если нейронная сеть настроена на отслеживание динамики системы и показывает, что квадратичная ошибка незначительна, считается, что выполненный шаг соответствует заранее предусмотренному выходу системы.Предложен алгоритм аддитивного увеличения / множественного уменьшения, который определяет изменение скорости источника данных в зависимости от знака функции чувствительности показателя производительности. Данный алгоритм является альтернативой системы прогнозирования перегрузки и управление потоком, основанной на пороговом заполнении очереди.Проведен сравнительный анализ эффективности управляющих схем обнаружения перегрузки на основе очередей и на основе функции чувствительности производительности телекоммуникационной сети. Показано, что величина очереди и колебания скорости источника меньше для схемы на основе чувствительности, чем для схемы на основе очереди.Результаты моделирования производительности предложенной схемы показывают, что схема на основе функции чувствительности имеет лучшие ключевые показатели эффективности по сравнению с обычной схемой выбора порога очередиРозглянута схема контролю перевантажень з використанням зворотного зв’язку по знаку функції чутливості продуктивності телекомунікаційної мережі. Для визначення даної функції запропоновано використання простої нейронної мережної моделі динамічної системи. Контроль наявності або загрози перевантаження здійснюється на основі аналізу довжини черги на стороні приймача інформації. Для аналізу системи визначена функція вартості як цільова функція наявності перевантаження. Запропонований алгоритм оптимального управління забезпечує формування керуючого сигналу таким чином, щоб вихід системи відповідав як можна ближче заздалегідь встановленим характеристикам – ключовим показникам ефективності мережі. Розроблена схема контролю перевантаження зі зворотним зв’язком по знаку чутливості функції продуктивності системи. Знак чутливості продуктивності надає оптимальний напрям для налаштування швидкості джерела даних.Запропонована нейронна модель для багатокрокового передбачення стану черги на стороні приймача телекомунікаційної мережі. Якщо нейронна мережа налаштована на відслідковування динаміки системи і показує, що квадратична помилка є незначною, вважається, що виконаний крок відповідає наперед передбаченому виходу системи.Запропонований алгоритм адитивного збільшення / множинного зменшення, який визначає зміну швидкості джерела даних в залежності від знаку функції чутливості показника продуктивності. Даний алгоритм є альтернативою системи прогнозування перевантаження і керування потоком, заснованої на пороговому заповненні черги.Проведено порівняльний аналіз ефективності керуючих схем виявлення перевантаження на основі черг і на основі функції чутливості продуктивності телекомунікаційної мережі. Показано, що величина черги і коливання швидкості джерела менші для схеми на основі чутливості, ніж для схеми на основі черги.Результати моделювання продуктивності запропонованої схеми показують, що схема на основі функції чутливості має кращі ключові показники ефективності в порівнянні зі звичайною схемою вибору порога черг