МЕТОД АНАЛІЗУ ВПЛИВУ РІЗНОРІДНОСТІ ТРАФІКУ НА ЗАТРИМКИ У ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМАХ

Анотація

Актуальність. Сучасні телекомунікаційні системи функціонують в умовах високої різнорідності мережевого трафіку, зумовленої одночасною присутністю пуасонівських, bursty- та самоподібних потоків, характерних для мультимедійних сервісів, IoT-застосунків і мереж реального часу. Класичні моделі теорії черг, що базуються на припущеннях незалежності та експоненціального розподілу міжприбуткових інтервалів, не здатні адекватно описати вплив сплесковості та довготривалої кореляції на затримки, що призводить до систематичного заниження оцінок показників якості обслуговування. Це зумовлює необхідність розроблення узагальнених методів аналізу, які враховують статистичну структуру різнорідного трафіку. Об’єкт дослідження: процеси формування затримок у телекомунікаційних системах масового обслуговування за наявності різнорідних потоків трафіку. Мета статті: розробка та дослідження узагальненого аналітико-експериментального методу оцінювання впливу Poisson-, bursty- та selfsimilar-трафіку на середню затримку в телекомунікаційних системах з урахуванням варіативності та самоподібності вхідних потоків. Результати дослідження. У статті запропоновано математичний підхід до аналізу затримок на основі моделі типу G/G/1, у якому різнорідність трафіку враховується через ефективний коефіцієнт варіації міжприбуткових інтервалів та параметр Херста. Отримано аналітичні залежності, що демонструють нелінійне зростання середньої затримки зі збільшенням burstiness та ступеня самоподібності потоку. Проведено імітаційне моделювання в середовищі OMNeT++, результати якого підтвердили адекватність аналітичних оцінок і показали, що самоподібний трафік формує найбільш критичні режими роботи системи з лавиноподібним зростанням затримки при високих навантаженнях. Висновки. Показано, що середня затримка в телекомунікаційних системах визначається не лише інтенсивністю надходжень, а й статистичною структурою трафіку. Bursty- та самоподібні потоки істотно погіршують показники QoS навіть за незмінної середньої інтенсивності, що обмежує застосовність класичних пуасонівських моделей. Запропонований метод забезпечує точніше прогнозування затримок і може бути використаний для аналізу та проєктування високонавантажених телекомунікаційних мереж. Сфера використання отриманих результатів: безпровідні та дротові телекомунікаційні мережі, системи Інтернету речей, мультисервісні мережі нового покоління, задачі аналізу QoS і оптимізації дисциплін обслуговування.