Параметрическое исследование системы с модулем активного управления трафиком

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Автоколебательные режимы в системах управления в сетях передачи данных крайне негативно влияют на характеристики этих сетей. Актуальной является проблема нахождения зон возникновения автоколебаний, а также исследование параметров автоколебаний. Данные исследования крайне трудоёмки из-за существенной нелинейности математической модели. Представляет интерес получение так называемого параметрического портрета, описывающего зоны возникновения автоколебаний в зависимости от значения параметров: одного (двумерный график), двух (трёхмерый график) и так далее. Подобный параметрический портрет позволяет целенаправленно управлять характеристиками исследуемой системы с управлением. Исследование рассматриваемой системы на основе обычной линеаризации путём разложения в ряд Тейлора не представляется возможным из-за исчезновения собственно автоколебательного режима. Поэтому в работе описывается методика параметрического исследования на основе метода гармонической линеаризации. Для верификации полученных теоретических результатов предлагается использовать имитационное моделирование. Кроме того, в работе предлагается использовать для аналитических расчётов систему компьютерной алгебры. Для этого были сформулированы критерии по выбору программного обеспечения. На основе этих критериев был предложен конкретный набор программного обеспечения для аналитических и численных расчётов.

Об авторах

Татьяна Рефатовна Велиева

Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: velieva_tr@rudn.university

аспирант кафедры прикладной информатики и теории вероятностей РУДН

ул. Миклухо-Маклая, д. 6, Москва, Россия, 117198

Список литературы

  1. M. Allman, V. Paxson, E. Blanton, TCP Congestion Control, Tech. rep. (sep 2009). doi: 10.17487/rfc5681.
  2. S. Floyd, V. Jacobson, Random Early Detection Gateways for Congestion Avoidance, IEEE/ACM Transactions on Networking 1 (4) (1993) 397–413. doi: 10.1109/90.251892.
  3. A. V. Korolkova, D. S. Kulyabov, A. I. Chernoivanov, On the Classification of RED Algorithms, Bulletin of Peoples’ Friendship University of Russia. Series “Mathematics. Information Sciences. Physics” (3) (2009) 34–46.
  4. A. Jenkins, Self-Oscillation, Physics Reports 525 (2) (2013) 167–222. arXiv:1109.6640, doi: 10.1016/j.physrep.2012.10.007.
  5. F. Ren, C. Lin, B. Wei, A Nonlinear Control Theoretic Analysis to TCP-RED System, Computer Networks 49 (4) (2005) 580–592. doi: 10.1016/j.comnet.2005.01.016.
  6. W. Lautenschlaeger, A. Francini, Global Synchronization Protection for Bandwidth Sharing TCP Flows in High-Speed Links, in: Proc. 16-th International Conference on High Performance Switching and Routing, IEEE HPSR 2015, Budapest, Hungary, 2015. arXiv:1602.05333.
  7. N. Kryloff, N. Bogolˇıuboff, Les mees symboliques dе lа Meque non Line dans leur application a de la rence dans l’oscillateur, Bulletin de l’Acad´emie des Sciences de l’URSS. Classe des sciences math´ematiques et na (1) (1934) 7–34.
  8. H. Nyquist, Regeneration Theory, Bell System Technical Journal 11 (1) (1932) 126–147. doi: 10.1002/j.1538-7305.1932.tb02344.x.
  9. V. Misra, W.-B. Gong, D. Towsley, Stochastic Differential Equation Modeling and Analysis of TCP-Windowsize Behavior, Proceedings of PERFORMANCE 99.
  10. V. Misra, W.-B. Gong, D. Towsley, Fluid-Based Analysis of a Network of AQM Routers Supporting TCP Flows with an Application to RED, ACM SIGCOMM Computer Communication Review 30 (4) (2000) 151–160. doi: 10.1145/347057.347421.
  11. C. V. V. Hollot, V. Misra, D. Towsley, Wei-Bo Gong, On Designing Improved Controllers for AQM Routers Supporting TCP Flows, in: Proceedings IEEE INFOCOM 2001. Conference on Computer Communications. Twentieth Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Society (Cat. No.01CH37213), Vol. 3, IEEE, 2001, pp. 1726–1734. doi: 10.1109/INFCOM.2001.916670.
  12. T. R. Velieva, A. V. Korolkova, D. S. Kulyabov, Designing Installations for Verification of the Model of Active Queue Management Discipline RED in the GNS3, in: 6th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops (ICUMT), IEEE Computer Society, 2015, pp. 570–577. arXiv:1504.02324, doi: 10.1109/ICUMT.2014.7002164.
  13. A. V. Korolkova, T. R. Velieva, P. A. Abaev, L. A. Sevastianov, D. S. Kulyabov, Hybrid Simulation of Active Traffic Management, Proceedings 30th European Conference on Modelling and Simulation (2016) 685–691doi: 10.7148/2016-0685.
  14. R. Brockett, Stochastic Analysis for Fluid Queueing Systems, in: Proceedings of the 38th IEEE Conference on Decision and Control (Cat. No.99CH36304), Vol. 3, IEEE, 1999, pp. 3077–3082. doi: 10.1109/CDC.1999.831407.
  15. T. R. Velieva, D. S. Kulyabov, A. V. Korolkova, I. S. Zaryadov, The Approach to Investigation of the Regions of Self-Oscillations, Journal of Physics: Conference Series 937 (2017) 012057_1–8. doi: 10.1088/1742-6596/937/1/012057.
  16. D. S. Kulyabov, A. V. Korolkova, T. R. Velieva, Application of the Harmonic Linearization Method to the Study a Control Systems with a Self-Oscillatory Regime, RUDN Journal of Mathematics, Information Sciences and Physics 25 (3) (2017) 234–252, in Russian. doi: 10.22363/2312-9735-2017-25-3-234-252.
  17. D. S. Kulyabov, A. V. Korolkova, T. R. Velieva, E. G. Eferina, L. A. Sevastianov, The Methodology of Studying of Active Traffic Management Module Self-oscillation Regime, in: W. Zamojski, J. Mazurkiewicz, J. Sugier, T. Walkowiak, J. Kacprzyk (Eds.), DepCoS-RELCOMEX 2017: Advances in Dependability Engineering of Complex Systems, Vol. 582 of Advances in Intelligent Systems and Computing, Springer International Publishing, Cham, 2018, pp. 215–224. doi: 10.1007/978-3-31959415-6_21.
  18. T. Issariyakul, E. Hossain, Introduction to Network Simulator NS2, Springer US, Boston, MA, 2012. doi: 10.1007/978-1-4614-1406-3.
  19. R. Lamy, Instant SymPy Starter, Packt Publishing, 2013.
  20. F. Perez, B. E. Granger, IPython: A System for Interactive Scientific Computing, Computing in Science & Engineering 9 (3) (2007) 21–29. doi: 10.1109/MCSE.2007.53.
  21. T. E. Oliphant, Python for Scientific Computing, Computing in Science & Engineering 9 (3) (2007) 10–20. doi: 10.1109/MCSE.2007.58.
  22. T. E. Oliphant, Guide to NumPy, 2nd Edition, CreateSpace Independent Publishing Platform, 2015.
  23. A. Joshi, R. Lakhanpal, Learning Julia, Packt Publishing, 2017.
  24. T. R. Velieva, A. V. Korolkova, A. V. Demidova, D. S. Kulyabov, Software Package Development for the Active Traffic Management Module Self-Oscillation Regime Investigation, in: W. Zamojski, J. Mazurkiewicz, J. Sugier, T. Walkowiak, J. Kacprzyk (Eds.), DepCoS-RELCOMEX 2018: Advances in Intelligent Systems and Computing, Vol. 761 of Advances in Intelligent Systems and Computing, Springer International Publishing, Cham, 2019, pp. 515–525. doi: 10.1007/978-3-319-91446-6_48.
  25. E. Altman, T. Jim´enez, NS Simulator for Beginners, Synthesis Lectures on Communication Networks 5 (1) (2012) 1–184. doi: 10.2200/S00397ED1V01Y201112CNT010.
  26. B. Welch, K. Jones, Practical Programming in Tcl and Tk, 4th Edition, Prentice Hall, 2003.
  27. A. P. Nadkarni, The Tcl Programming Language: A Comprehensive Guide, CreateSpace Independent Publishing Platform, 2017.
  28. K. R. Rao, D. N. Kim, J. J. Hwang, Fast Fourier Transform Algorithms and Applications, Signals and Communication Technology, Springer, 2010.
  29. T. R. Velieva, A. V. Korolkova, M. N. Gevorkyan, S. A. Vasilyev, I. S. Zaryadov, D. S. Kulyabov, Software Package For The Active Queue Management Module Model Verification, in: L. Nolle, A. Burger, C. Tholen, J. Werner, J. Wellhausen (Eds.), Proceedings 32st European Conference on Modelling and Simulation, ECMS 2018, European Council for Modelling and Simulation, Wilhelmshaven, 2018, pp. 498–504.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).