МЕТОД ІЄРАРХІЧНОЇ КЛАСТЕРИЗАЦІЇ ВУЗЛІВ РОЗПОДІЛЕНИХ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМ З ВИКОРИСТАННЯМ ГРАФОВИХ АЛГОРИТМІВ
DOI:
https://doi.org/10.26906/SUNZ.2025.2.255Ключові слова:
розподілені телекомунікаційні системи, ієрархічна кластеризація вузлів, моделювання інтелектуальних систем, графова алгоритмічна оптимізація, Louvain / Leiden Clustering, балансування навантаження, пропускна здатність, оптимізація топології, мінімізація затримокАнотація
У статті розроблено модифікований метод ієрархічної кластеризації обчислювальних вузлів у розподілених телекомунікаційних системах із врахуванням продуктивності вузлів, топології мережі, затримок та пропускної здатності каналів зв’язку. Запропонований метод ґрунтується на модифікованому алгоритмі Louvain, що виконує багатокрокову кластеризацію графа з динамічним коригуванням параметрів. Це дозволяє контролювати розмір кластерів та їхню внутрішню щільність, відповідно до заданих цільових показників, мінімізуючи фрагментацію мережевої структури. На основі порівняльного аналізу сучасних методів кластеризації та проведеного експериментального моделювання встановлено, що запропонований метод забезпечує зменшення фрагментації кластерів на 36% порівняно з методом Leiden. Крім того, він дозволяє знизити міжкластерні затримки на 4,5% у порівнянні з методом Louvain та на 11,8% порівняно з Leiden, що свідчить про ефективнішу організацію міжкластерної взаємодії. Вдосконалений метод забезпечує рівномірний розподіл обчислювальних вузлів між кластерами, що сприяє оптимізації загальної продуктивності розподіленої телекомунікаційної системи.Завантаження
Посилання
1. Abdelmoneem Randa M., Benslimane Abderrahim, Shaaban Eman (2020) Mobility-aware task scheduling in cloud-Fog IoTbased healthcare architectures. Computer Networks. Volume 179, 9 October 2020, P.P 107348 - 107367 https://doi.org/10.1016/j.comnet.2020.107348
2. Blondel, V.D. et al. (2008) Fast unfolding of communities in large networks. J. Stat. Mech 10008, 1-12(2008). https://doi.org/10.1088/1742-5468/2008/10/P10008
3. Bonomi F. , Milito R., Natarajan P., and Zhu J. (2014). Fog Computing: A Platform for Internet of Things and Analytics. Springer International Publishing, Cham, 169-186. DOI:10.1007/978-3-319-05029-4_7
4. Dugué N., Perez A. (2015) Directed Louvain: maximizing modularity in directed networks. [Research Report] Université d’Orléans. 2015. DOI:10.13140/RG.2.1.4497.0328
5. Ferreira Aluizio, Neto Rocha (2021) Edge-distributed Stream Processing for Video Analytics in Smart City Applications//Federal University of Rio Grande do Norte Exact and Earth Sciences Center Department of Informatics and Applied Mathematics Graduate Program in Systems and Computing PhD in Computer Science. Natal-RN March 2021, P. 119 https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/32743.
6. Fortunato, S. (2010) Community detection in graphs. Physics Reports, Volume 486, Issues 3–5, February 2010, Pages 75-174, https://doi.org/10.1016/j.physrep.2009.11.002
7. Guerrero, C., Lera, I., & Juiz, C. (2019). A Lightweight Decentralized Service Placement Policy for Performance Optimization in Fog Computing. Journal of ambient intelligence and humanized computing. 10 – 6, pp. 2447 – 2464. SPRINGER HEIDELBERG, 01.06.2019 https://doi.org/10.48550/arXiv.2401.12699
8. Lera I., Guerrero C., Juiz C. (2019) Availability-aware Service Placement Policy in Fog Computing Based on Graph Partitions. IEEE Internet of Things Journal. 6 - 2, pp. 3641-3651. IEEE-Inst Electrical Electronics Engineers Inc, 01.04.2019 https://doi.org/10.48550/arXiv.2401.12690
9. Petrovska, I., & Kuchuk, H. (2022). Static allocation method in a cloud environment with a service model IaaS. Advanced Information Systems, 6(3), 99–106. https://doi.org/10.20998/2522-9052.2022.3.13
10. Rzepka Michał, Boryło Piotr, Marcos D. Assunção, Artur Lasoń, Laurent Lefèvre (2022) SDN-based Fog and Cloud Interplay for Stream Processing Future Generation Computer Systems/ Volume 131, June 2022, P.P. 1-17 https://doi.org/10.1016/j.future.2022.01.006
11. Salaht, S., Desprez, F., & Lebre, A. (2020). An Overview of Service Placement Problem in Fog and Edge Computing. ACM Computing Surveys, 53(3), 1-35. DOI: 10.1145/3391196
12. Singh J., Singh P., Sukhpal S. (2021) Fog computing: A taxonomy, systematic review, current trends and research challenges Journal of Parallel and Distributed Computing Volume 157, November 2021, P.P. 56-85 https://doi.org/10.1016/j.jpdc.2021.06.005
13. Syvolovskyi, I. M., Lysechko, V. P., Komar, O. M., Zhuchenko, O. S., Pastushenko, V. V.Analysis of methods for organizing distributed telecommunication systems using the paradigm of Edge Computing. 2024. National University «Yuri Kondratyuk Poltava Polytechnic». Control, Navigation and Communication Systems, 1(75), P. 206-211 DOI:10.26906/SUNZ.2024.1.206.
14. Traag, V.A., Waltman, L. & van Eck, N.J. (2019) From Louvain to Leiden: guaranteeing well-connected communities. Sci Rep 9, 5233 (2019). DOI:10.1038/s41598-019-41695-z
15. Кучук Г.А., Коваленко А.А., Лукова-Чуйко Н.В. Метод мінімізації середньої затримки пакетів у віртуальних з’єднаннях мережі підтримки хмарного сервісу. Системи управління, навігації та зв’язку. 2017. Вип. 2(42). С. 117-120.
16. Alenizi F., Rana O. (2020) Minimising Delay and Energy in Online Dynamic Fog Systems//Computer Science. Networking and Internet Architecture, https://doi.org/10.48550/arXiv.2012.12745
17. Elmokashfi A., Kvalbein A., Dovrolis C. (2010) On the Scalability of BGP: The Role of Topology Growth. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 28, No 8, pp. 1250-1261, October 2010. DOI:10.1109/JSAC.2010.101003.
18. Fruchterman T.M.J., Reingold Е. M. (1991) Graph drawing by force-directed placement// Software: Practice and Experience, Volume 21, Issue 11, November 1991, P.Р. 1129-1164 https://doi.org/10.1002/spe.4380211102
19. Reichardt J., Bornholdt S. (2004) Detecting Fuzzy Community Structures in Complex Networks with a Potts Model // APS. Physical Review Letters, 93, 218701 – Published 15 November, 2004, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.218701
Downloads
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Illia Syvolovskyi , Volodymyr Lysechko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
