автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка и исследование алгоритмов управления информацией распределенной информационной системы с мобильными агентами

Нижегородский государственный технический

На правах рукописи

Юрасов Сергей Валерьевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИЕЙ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ С МОБИЛЬНЫМИ АГЕНТАМИ

Специальность 05 13 01 - Системный анализ, управление и обработка

информации

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г Нижний Новгород 2006 г

003067851

Работа выполнена на кафедре «Теория цепей и телекоммуникации» Нижегородского государственного технического университета

Научный руководитель- доктор технических наук,

профессор Крылов В В.

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

профессор Пакшин П В

кандидат технических наук, Егоров Е Е

Ведущая организация. ФГУП НЛП «Полет»

-г —

Защита состоится «_22_» 200+г в часов

на заседании диссертационного совета Д 212 165 05 в Нижегородском государственном техническом университете по адресу 603600, г Н Новгород, ГСП-41, ул Минина, 24, корпус ^ , ауд

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета

Автореферат разослан« » 2007т

Ученый секретарь диссертационного совета к т н, доцент _

Иванов А П

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы

Потребности развития информационных услуг независимо от местонахождения потребителя привели к созданию информационных систем использующих мобильные устройства и беспроводной доступ В связи с этим возросли требования к уровню сложности сервисов, поддерживаемых этими мобильными устройствами На практике и в литературных источниках выделяются три направления развития технологий мобильных сервисов

Во-первых, это обеспечение постоянного нахождения на связи (AON — Always On) Актуальность AON следует из того, что пользователь мобильных средств, перемещаясь внутри и вне предприятия, хочет, а нередко и должен постоянно оставаться на связи AONпозволяет осуществлять доступ к необходимой информации удаленно

Во-вторых, это обеспечение постоянного использования наилучшей сети ("Always Best Connected"), например, с точки зрения пропускной способности Причем, переключение между сетями разного стандарта должно осуществляться автоматически по заданным пользователем критериям Примером подобных критериев могут служить пропускная способность канала связи, цена, расход энергии аккумуляторной батареи компьютера на поддержание связи, а также другие, часто не менее важные, критерии

В-третьих, это всестороннее использование информации о текущем местоположении пользователя (LAC - "Location Aware Computing") Примером может служить ориентация на местности, использование карт, маршрутов, поиск конкретного адреса в чужом городе и т п Реализация многих из этих возможностей осуществляется высоким темпом в течение нескольких последних лет Однако бурный рост в IT индустрии открывает широкие возможности для исследования LAC технологий и их дальнейшего усовершенствования и повсеместного внедрения Способность оценивать свое местоположение создает массу новых возможностей, которые

сделают мобильные устройства еще более эффективными и удобными С помощью этой технологии осуществляется переход от закрытых специализированных систем определения местоположения к информационным системам, в которых местоположение станет всего лишь еще одним типом данных Цель работы

Целью данной работы является исследование и разработка алгоритмов системы управления информацией о местоположении мобильных агентов, а также способов организации интерфейса с различными типами объектов, как мобильных, так и статических Анализ вариантов построения подобных систем, производительности протоколов, точности определения местоположения и нагрузки на каналы, а также выработка рекомендаций по применению Задачи работы

В данной работе поставлены и решены следующие задачи

1 Проведено исследование принципов построения распределенных информационных систем с привязкой к местности Предложен единый подход их усовершенствования и унификации

2 Разработана архитектура универсальной распределенной системы управления информацией о местоположении мобильных агентов

3 Разработана классификация протоколов обновления информации о местоположение мобильных агентов, построена математическая модель, проведены анализ основных характеристик и сравнение предложенных протоколов

4. Разработана система имитационного моделирования протоколов обновления информации о местоположении мобильных агентов Исследованы варианты применения данных протоколов, проведен анализ эффективности их применения Предложен практический способ улучшения характеристик комбинированного протокола

5 Предложены три схемы распределения информации о местоположении для разработанной архитектуры системы управления информацией о местоположении мобильных агентов Построена математическая модель системы для предложенных способов распределения, проведен их сравнительный анализ, и выработаны рекомендации по применению Методы исследования

Для решения поставленных задач использовался математический аппарат теории систем массового обслуживания, а также имитационное моделирование на ЭВМ с использованием реальных маршрутных данных, полученных при помощи GPS Научная новизна

В диссертационной работе на основе предложенного подхода усовершенствования и унификации распределенных информационных систем с привязкой к местности, разработана новая архитектура универсальной распределенной системы управления информацией о местоположении мобильных агентов Предложена классификация протоколов обновления информации между сервером местоположения и мобильным агентом. Исследована зависимость интенсивности запросов сервера местоположения к мобильному агенту от интенсивности клиентских запросов, а так же от текущей погрешности информации о местоположении на сервере местоположения для различных типов используемых протоколов Для всех видов протоколов получены зависимости максимальной и средней погрешности по расстоянию в зависимости от интенсивности входящих запросов и от погрешности вторичной копии на сервере местоположения Показано, что комбинированный протокол на базе протокола типа «отчет» с дистанционным порогом и пессимистического протокола типа «запрос» с кэшированием обладает лучшими характеристиками, чем базовые предложенные протоколы, а так же способен приспосабливаться к состоянию окружающей среды Предложено несколько схем распределения информации о ме-

стоположении Получены зависимости нагрузки, создаваемыми запросами различного вида, от количества ячеек сети и от вероятности нахождения мобильного агента в домашней ячейке, а также исследована зависимость нагрузки от вероятности удаленного запроса Практическая ценность

Единый подход унификации и усовершенствования информационных систем с привязкой к местности, а в особенности архитектура универсальной системы управления информацией о местоположении мобильных агентов, полученные формулы, соотношения и рекомендации, как по отношению к протоколам обновления информации о местоположении, так и относительно способов ее распределения, могут быть непосредственно применены при проектировании распределенных систем с привязкой к местности нового поколения А разработанная в диссертации программа моделирования поведения системы в зависимости от используемого протокола и области использования в значительной мере сократит сроки на принятие решения о необходимости использования того или иного протокола или распределения Апробация работы

Основные результаты работы были представлены на

1 Международной научно-практической конференции «Дни Науки -2005», Днепропетровск, 2005.

2 IV Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки - 2005», Нижний Новгород, ИСТ-2005

3 Международной конференции «Информационные технологии будущего», Москва, 2005

4 Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы использования и развития новых информационных технологий в России», Нижний Новгород - 2006

5 2-ом Международном форуме "Актуальные проблемы современной науки", Самара - 2006

6 IV Международной научно-технической конференции «Информационно-вычислительные технологии и их приложения», Пенза, 2006

7 Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в современном мире», Таганрог, 2006.

Публикации

Основное содержание диссертации отражено в 11 печатных работах

Положения, выносимые на защиту

1 Единый подход усовершенствования и унификации распределенных информационных систем с привязкой к местности Архитектура универсальной системы, основные требования

2 Архитектура универсальной распределенной системы управления информации о местоположении мобильных агентов

3. Математическая модель системы для различных протоколов обновления информации о местоположении Результаты теоретического анализа предложенных протоколов

4 Математическая модель системы для различных способов распределения информации о местоположении Результаты теоретического анализа предложенных распределений

5 Результаты экспериментального анализа предложенных протоколов, а так же результаты анализа эффекта от применения механизма динамической подстройки для комбинированного протокола

Структура и объем работы

Текст диссертационной работы состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы её цель и решаемые в работе задачи, определена новизна полученных результатов, их практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые нг защиту, кратко изложено содержание диссертации.

В первой главе произведен анализ распределенных информационных систем с привязкой к местности. Информационные системы знающие и использующие информацию о местоположении объектов реального мира называются системами с «привязкой к местности» (рис. 1).

Рис. I

Основной целью информационных систем с привязкой к местности является создание связи между реальным миром, мобильными агентами и имеющимся информационным системами.

Основные требования, выдвигаемые к подобным системам можно представить в следующем виде:

• Позиционирование и управление определением местонахождения с заданном точностью

• Универсальная служба мобильных коммуникаций

• Построение и управление расширенной пространственной модели

• Привязанный к местности доступ к информации

• Интеграция с существующими информационными системами

• Планирование маршрутов и навигация

В главе 1 проведен обзор технологий определения местоположения внутри помещений и за их пределами, а также технологий существующих в сотовых сетях Рассмотрена классификация систем с привязкой к местности, основные способы применения систем подобного типа и методы их организации, выделены концепции их усовершенствования и унификации, а также сформулированы основные задачи диссертационной работы На основе проведенного анализа, выделены основные проблемы в исследуемой области, предложена архитектура универсальной информационной системы с привязкой к местности (рис. 2)

Управление инфорчоцисн

Сенсорные и тюшшюнпрующие аилеиы

Рис 2

Функциональность отдельных компонентов-

1 Модель — предоставляет детальное описание объектов реального мира

2 Коммуникационная служба - предоставляет плавный переход между различными технологиями мобильных коммуникаций

3 Сенсорные и позиционирующие системы — необходимы для определения местонахождения мобильного агента

4 Управление информацией - управление динамической моделью реального мира Позволяет мобильным агентам ставить вопросы о местонахождении или регистрировать себя на определенные события

5 Интерфейс пользователя - унифицированные механизмы общения системы с конечными устройствами мобильных пользователей

Во второй главе была предложена архитектура универсальной распределенной системы управления информацией о местоположении мобильных агентов (рис 3), соответствующая постановке задачи, данной в первой главе. Рассмотрена модель системы, определены ее базовые компоненты и способы хранения информации о местоположении Разработаны основные требования к предлагаемой системе, а также предложена модель описания местоположения мобильного агента и базовый интерфейс общения мобильных агентов

Рис 3

Основные требования, предъявляемые к универсальной системе управления информацией о местоположении мобильных объектов мае-

штабируемость, точность информации о местоположении, гибкость и приспособляемость, безопасность и секретность, терпимость к ошибкам и сбоям Архитектура универсальной системы управления информацией о местонахождении мобильных агентов, удовлетворяющая описанным требования, представлена на рисунке 3

Основными компоненты предлагаемой системы являются

• Мобильные агенты - это пользователи, оснащенные каким-либо мобильным устройством

• Системы датчиков или системы позиционирования

• Сервера местоположения — это хранилища информации о местоположении мобильных агентов

• Регистры - устройства, ответственные за поиск серверов местоположения, имеющих информацию о конкретном агенте или о географической области

Большинство приложений, запускаемых на мобильных устройствах, по большей части интересует только местоположение непосредственно их пользователя, то есть свое собственное, например, в навигационных системах автомобилей Однако более сложные приложения нуждаются в информации о местоположении многих, а зачастую и всех своих пользователей Поэтому интерфейс разрабатываемой системы должен базироваться на двух основных типах запросов 1) Получение информации о местоположении объекта слежения (LOA), 2) Получение информации обо всех объектах слежения в пределах определенной зоны (AAL)

Более сложные запросы могут быть легко построены на базе двух основных

Очевидно, что подобная архитектура позволит не только расширить возможности текущих приложений для мобильных систем, но и значительно упростить процесс создания новых услуг и приложений для информационных систем с мобильными агентами

В третьей главе предложена классификация протоколов обновления информации о местоположении между сервером местоположения и мобильным агентом Рассмотрены различные характеристики предложенных протоколов, возможность работы в режиме «offline», а также проведено теоретическое сравнение их эффективности и производительности На базе полученных результатов был предложен комбинированный протокол, сочетающий в себе ряд преимуществ базовых протоколов и полностью удовлетворяющий требованиям системы управления информацией о местоположении мобильных агентов, описанной во второй главе

В связи с неуклонно растущей потребностью в приложениях с привязкой к местности, особую важность имеют исследования протоколов обновления информации о местоположении мобильных агентов (рис 4)

Рис 4

Протоколы обновления могут быть подразделены на два основных класса типа «запрос» и типа «отчет» Протокол называется протоколом типа «запрос», если сервер местоположения инициирует запрос информации о местоположении мобильного агента Соответственно, протокол на-

зывается протоколом типа «отчет», если инициатором является источник Так же могут существовать и комбинированные протоколы, сочетающие в себе отдельные свойства базовых Каждый из классов в свою очередь может быть разделен на подклассы

Задачей анализа протоколов являлось исследование интенсивности сообщений между источником и сервером т , а также максимальной и средней погрешности по расстоянию d, для различных входных параметров и параметров окружения А также возможность работы в режиме «offline»

Согласно разработанной математической модели соотношения для исследуемых протоколов имеют следующий вид

Простой протокол типа «запрос»

Протокол типа «отчет» с дистанционным порогом

V U

Протокол типа «отчет» с временным порогом

и.-и, ™ ' К„„ 2 2

Протокол типа «запрос» с кэшированием

и,-и, У^

--1__ä + t/ d _

TT _ТТ лшх у '""»к "г "mg у

а + 1 у-»> --+ 1 z

q V^ 4(U-Up)

Комбинированный протокол

т ---V-

и.-и.

Уш. 2 ир . 2

я (и, - и

-+1

р)

В данных соотношениях

• — максимальная скорость движения мобильного агента,

• — средняя скорость движения мобильного агента,

• — интенсивность запросов конечных пользователей,

• ич - средняя погрешность запрашиваемой информации,

• и[- погрешность конкретного запроса,

• ир - погрешность первичной копии,

• и, - погрешность вторичной копии,

• т - интенсивность сообщений между сервером и источником,

• ¿п,.« _ максимальная погрешность по расстоянию,

• - средняя погрешность по расстоянию,

• - предполагаемая скорость движения мобильного агента,

• Р(У1 > и,) - вероятность того, что вторичная копия информации на сервере более точна, чем запрашивает конечный пользователь

На базе представленных соотношений и близких к реальным значениям входных параметров были получены зависимости для предложенных протоколов представленные на рисунке 5

* * # 4 - hoi цзикчро» jHMfcin протокол

-- Протокол тппа "отчет"t порогом

ПО РЛКЮЧМ!»

------ Dito го кол типа "отчет" t порогом

по ирсиснк

ч

—--- Простои протокол runa "j.inpoc"

- - Протокол типа "зяпрос" с

ОПНII«1С ПГЧвСМ 1U к*ШН|>е еанием ■ Протокол iim.i "i .трос" с nccciiHiHниссмиJ кэшированиеi.i

(1 0 2 С 4

1

----К'ОМОИНИрОГМННЫН протокол

- Протокол ним "отчет" с порогом по расстоянию - ■ Протокол типа "отчет" с порогом по времени

06 0.8 1

- Протокол типа "запрос"с оптнм иети че см 1м кэши р о в .1 ж м

- Протокол типа "lanpoc" с пессшшшчесмт кэширование».;

Рис 5

Очевидно, что протокол на основе «отчетов» с дистанционным порогом справляется с поставленной задачей лучше, чем с порогом по времени, аналогично оптимистический протокол с кэшированием лучше пессимистического. В то время как свойства протоколов типа «отчет» независимы от частоты запросов, количество сообщений для протоколов типа «запрос» растет с увеличением запросов от конечного пользователя. И в случае низкой нагрузки на сервер со стороны конечных пользователей, предпочтительнее использовать протоколы типа «запрос» Однако, если нагрузка на сервер высока, выгоднее использовать протокол типа «запрос» на базе дистанционного порога, чем пессимистичный протокол кэширования, который является более предпочтительным, чем оптимистичный, так как способен всегда предоставить информацию с требуемой конечным пользователем точностью

Полученные зависимости подтверждают эффективность использования комбинированного протокола по сравнению с базовыми Однако они также показывают, что комбинированный протокол является более сложным в использовании, так как требует выбора оптимального значения вторичной копии информации о местоположении мобильного агента в зависимости от параметров окружения К параметрам окружения в данном случае можно отнести скорости движения объекта, интенсивность запросов конечных пользователей, а также требуемую точность запрашиваемой информации

В четвертой главе осуществляется анализ схем распределения информации о местоположении мобильных агентов для универсальной системы управления информацией о местоположении мобильный агентов, предложенной во второй главе Вводится классификация систем управления информацией о местоположении по способу распределения, базируясь на которой проводится анализ загрузки сети предлагаемой системой управления при том или ином способе распределения

В простейшем случае систему управления информацией о местоположении можно представить как таблицу соответствий мобильных агентов и их местоположений (рис 6)

Мобильный Агент

МА_1

МА_2 1-_в

МД„99 1_„22

Рис 6

Таким образом, необходимо рассмотреть лишь возможности распределения этой таблицы по серверам местоположения Очевидно, что существует всего три способа распределения

• Централизованный существует единый сервер, содержащий в себе всю таблицу соответствия местоположений агентам

• Распределение по мобильным агентам каждый сервер ответственен только за определенный набор мобильных агентов При этом каждый мобильный агент прикреплен к одному конкретному серверу местоположения

• Распределение по локациям каждый сервер местоположения ответственен за набор локаций, причем каждая локация обслуживается минимум одни сервером

Оценка эффективности использования различных способов распределения информации о местоположении мобильных агентов проводилась через анализ нагрузки создаваемой элементами системы на используемую сеть Под термином нагрузка понималось количество сообщений в сети, необходимых для обработки одного запроса пользователя Исследуемая система делилась на ячейки (рис 7), и, базируясь на характеристиках, представленных далее, были получены соотношения для функции нагрузки в зависимости от типа распределения и причины нагрузки

Рис 7

Характеристики системы, использующиеся при анализе

• с - количество ячеек,

• п - количество объектов движущихся в пределах одной ячейки,

• и - количество обновлений информации о местоположении,

• qL - количество запросов LOA, цл - количество запросов AAL,

• т - коэффициент, показывающий зависимость между нагрузкой создаваемой локальными запросами и запросами к удаленному серверу местоположения

• f„ и - время на работу с локальным сервером местоположения

• t, - время на запрос к регистрам,

• aL и ал - вероятность того, что существует необходимость обращения к регистрам,

• ис - вероятность того, что обновление информации о местоположении вызвано пересечением границы ячейки,

• Ц - функция нагрузки на сеть, где у е {dc,dL,dA} - тип распределения, а х е {u,q, ,qA} - причина нагрузки

Таким образом, полученные соотношения имеют следующий вид

• Централизованный сервер местоположения

=" "I к 4, ='11. ™ К, =1а

• Распределение по мобильным агентам К =и (рь пг + и т г„

■ рк - вероятность того, что объект находится в домашней соте,

■ рг-^-рк- вероятность того, что объект находится за пределами домашней ячейки,

=а, дл т 1, + ца р, р\ ¡ч + Чл р, р\ + Чл р, (с-1) р\ т + + Рг ((с-2) р\+р„) т 1Ч

■ р1 = \-(ргУ - вероятность того, что конкретная ячейка хотя бы для одного мобильного агента является домашней,

■ р)г=1-((с-2) ри + рк)с - вероятность того, что объект находится в конкретной ячейке, но не в своей домашней и не в ячейке из которой делается запрос,

Р: Рь + 41 Рг Рг, + Р, Рг т Г, + ^ р, (1 -рл) т + + а л 41 т Ц

■ р, - вероятность того, что запрос делается из локальной ячейки,

" Рг =1-^1 " вероятность того, что запрос делается из удаленной ячейки,

Рг

" /?Л =—— - вероятность того, что агент находится в конкретной удаленной ячейки,

• Распределение по локациям 1}и = и (и + ис и т 1Ц

= Чь Р\ >, + Ч,. Рг т + ал Ч,. т '/

= 41. Р* и Р, ™ ',+ «1 Я,, т '/

Результирующая нагрузка на сеть в зависимости от количества ячеек показана на рисунке 8, а рисунок 9 иллюстрирует нагрузку, создаваемую

сообщениями к регистрам, от вероятности нахождения мобильного агента в домашней ячейке

20 « 60 80 100

1 с 100

- Централизованной сервер местоположения

----- Распределение по локациям

--Распределение по агентам

Рис 8

10 — L(ph)

5 -

0 п _I_1_I_'_

0 02 04 06 08 1

0 рЬ 1

— - Централи ¡ованной сервер местоположения

--Распределение по локациям

----- Распределение по агентам

Рис 9

Очевидно, что при заданных параметрах среды наиболее оптимальным является использование распределения по локациям Однако стоит заметить, что каждый конкретный случай реализации системы управления информацией о местоположении требует индивидуального подхода к выбору способа распределения, и, основываясь на полученных в работе формулах и соотношениях, можно с легкостью произвести выбор наиболее

подходящего способа реализации системы управления информацией о местоположении мобильных агентов

В пятой главе проведЬно компьютерное моделирование универсальной системы управления информацией о местоположении мобильных агентов на основе предложенных протоколов, с использованием экспериментально полученных маршрутных данных GPS Произведен анализ характеристик качества обслуживания, выполнено сравнение эффективности комбинированного протокола с предложенными базовыми решениями, а также предложен механизм динамической подстройки копии информации на сервере местоположения в зависимости от параметров окружающей среды для комбинированного протокола, позволяющий увеличить его эффективность

Диаграммы классов разработанной системы моделирования, а так же пользовательский интерфейс программы-симулятора представлены на рисунке 10

Otwu- J

^/»»в/ьюггь Н/А Дли* НА

GPS Нярow _______

Фчйл Маэщеупг ¡быбер«« ф^п ьирцдок)

Мжем-ниьмвя Скорость. N/A СрмимСксролъ U/А

f Иовяввввми»»вои*о«ы - - •*

Г~ Простой r>oo"»£r r*ia wpooVon^r t

Г Прстжлятип« wrvcc" с anrw^rT-ликм «эиложечим P_ftorwaAlvne аалрпс с ги«»»«"еп**1ыл Г Про-жоп тип» "'отчет' С ПфйПмТК] BPW48HM Яс<го«ллгии antf гво^кгампорескпояна Сак&*Цров&нМьД протают '

Парвмвггм мш*1'«в9»<н« - ~

' j'MOtfdflMjriL«*!)}- ;

HwFtHCKwoCTb »уросоа ;

\ Or Jocii "*" flo jio" ' в}»- ¡ооГ..... 1

Логмшйсгь iavtUHtmaib ичффмаь«! Jjqj' '

lorCNJHOCtb втоимвй KStMlfUl}' j ^ ^CTapr

«ust ]ioo |2C

irr-

1

_I

, S

Рис 10

С помощью данной системы моделирования был проведен ряд экспериментов по моделированию разработанной системы управления ин-

формацией о местоположении мобильных агентов в различных условиях В частности были получены экспериментальные зависимости для интенсивности сообщений между источником и сервером как от интенсивности запросов пользователей и от погрешности вторичной копии, так и от времени, что дает возможность сделать выводы о целесообразности использования того или иного протокола при различных сценариях движения мобильного агента Под условиями в данном случае понимаются типы маршрутов, использованные в процессе моделирования

В рамках работы были собраны 18 GPS маршрутов отражающих реальное поведение мобильных агентов Из них были отобраны 5 с наиболее выраженными характеристиками движения, для которых в последствии проводились все экспериментальные исследования (Таблица 1)

Таблица 1

"----Маршрут Параметры ' '------ Саг_5 Саг_6 Саг_11 Walk_3 Route_l

Тпп движения Загородная поездка Смешанный цикл Городское движение Пешая прогулка Велосипедная прогулка

Расстояние, км 36 602 1 779 13 394 1 603 5 001

Средняя скорость, км/ч 69 9 5 2 37 5 5 1 3 2

Максимальная скорость км/ч 153 1 102 2 99 2 89 42 1

Минимальная скорость км/ч 04 0 1 0 1 23 0 1

Длительность 0 31 24 0 20 38 0 21 26 0 18 52 1 33 47

Как видно из приведенных графиков (рис 11), базируясь на реальных маршрутных данных, в работе были получены экспериментальные результаты, подтверждающие теоретические зависимости для загрузки канала и средней погрешности по расстоянию информации о местоположении мобильного агента Полученные зависимости показывают состоятельность проведенных теоретических исследований в данной области, а также подтверждают возможность использования комбинированного протокола в различных средах и при различных входных параметрах. Также они подтверждают необходимость предварительного изучения среды для получения наилучшего результата от использования того или иного протокола

Ч

001 0 1 1 <0

——Зомбированный протокол

Протоколтипа запрос с оптимистичным мшироваюем -Протоколтипа запрос с пессимистичным кэшц)ованиеы

- - Протоколтипа отчет с порогом по времени

Г^отоколтипа отчет с порогом по расстоянию

- - ПРОСТОИ ЦЭ0Т01С0Л__

Для улучшения эффективности комбинированного протокола в него был внедрен алгоритм оптимизации, который позволяет динамически подстраивать значение вторичной копии информации о местоположении мобильного агента на сервере местоположения, базируясь на истории запросов пользователей Результаты применения алгоритма оптимизации представлены на рисунке 12

- Комбинированный протокол —»Комбинированный протокол с оптимизацией

Рис 12

Из результатов исследования видно, что использование алгоритма оптимизации комбинированного протокола значительно уменьшает нагрузку на канал связи источник-сервер

В заключении отмечены основные результаты, представленные в работе.

В приложении представлены результаты моделирования, не включенные в пятую главу, но имеющие большую практическую ценность

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

• Проведено исследование распределенных информационных систем с привязкой к местности Сформулированы основные требования к системам подобного класса Предложен единый подход их усовершенствования и унификации

• Разработана архитектура универсальной распределенной системы управления информацией о местоположении мобильных агентов Детально рассмотрена модель системы, определены ее базовые компоненты и способы хранения информации о местоположении Разработаны основные требования к предлагаемой системе, а также предложена мо-

дель описания местоположения мобильного агента и базовый интерфейс общения мобильных агентов

• Предложена классификация протоколов обновления информации о местоположении мобильных агентов, построена математическая модель, проведен анализ основных характеристик и сравнение предложенных протоколов Исследована зависимость интенсивности запросов сервера местоположения к мобильному агенту от интенсивности клиентских запросов, а так же от текущей погрешности информации о местоположении на сервере местоположения, для различных типов используемых протоколов Для всех видов протоколов получены зависимости максимальной и средней погрешности по расстоянию в зависимости от интенсивности входящих запросов и от погрешности вторичной копии на сервере местоположения Рассмотрены различные характеристики предложенных протоколов, возможность работы в режиме «offline», а так же проведено сравнение их эффективности и производительности На базе полученных результатов был предложен комбинированный протокол, сочетающий в себе ряд преимуществ базовых протоколов и полностью удовлетворяющий требованиям системы управления информацией о местоположении мобильных агентов Показано, что комбинированный протокол на базе протокола типа «отчет» с дистанционным порогом и пессимистического протокола типа «запрос» с кэшированием обладает лучшими характеристиками, чем базовые предложенные протоколы, а также способен приспосабливаться к состоянию окружающей среды

• Разработана система имитационного моделирования протоколов обновления информации о местоположении мобильных агентов. Исследованы варианты применения данных протоколов, проведен анализ эффективности их применения Предложен практический способ улучшения характеристик комбинированного протокола

• Предложены три схемы распределения информации о местоположении для разработанной архитектуры единой системы управления информацией о местоположении мобильных агентов Построена математическая модель системы с различными способами распределения, проведен их сравнительный анализ Получены зависимости нагрузки, создаваемыми сообщениями различного вида, от количества ячеек сети и от вероятности нахождения мобильного агента в домашней ячейке. Также исследована зависимость нагрузки от вероятности удаленного запроса На базе полученных результатов выработаны рекомендации по применению того или иного вида распределения ПУБЛИКАЦИИ

1 Юрасов С В «Система определения местоположения мобильных агентов в беспроводных ad-hoc сетях», стр 45-48, сб трудов Международной научно-практической конференции «Дни Науки - 2005», том 34, Днепропетровск «Наука и просвещение», 2005 - 74с

2 Юрасов С В. «Модель системы управления информацией о местоположении мобильных агентов», стр 29-30, сб докладов IV Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки -2005», Нижний Новгород, ИСТ-2005

3 Юрасов С В «Разработка программно-реализуемого узла доступа пакетной сети», стр 34-35, «Современные наукоемкие технологии» №6 2005, Москва // по результатам Международной конференции «Информационные технологии будущего», РАЕ, Москва, 2005 - 100с

4 Юрасов С В «Анализ распределенных информационных систем с привязкой к местности», стр 45-50, сб трудов II Международной научно-практической конференции «Научный потенциал мира - 2005», том 10, Белгород «Наука и просвещение», 2005 - 68с

5 Юрасов С В «Обработка данных с учетом местоположения Концепция LOCATION-AWARE COMPUTING », стр 108-110, «Современные ту-

коемкие технологии» №9 2005, Москва // по результатам II Международной конференции «Информационные технологии будущего», РАЕ, Москва, 2005 - 170с

6 Юрасов С В «Архитектура универсальной распределенной системы управления информацией о местоположении мобильных агентов», сб трудов Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы использования и развития новых информационных технологий в России», Нижний Новгород, 2006

7 Юрасов С В «Классификация протоколов обновления информации о местоположении мобильных агентов», стр 514-517, сб науч тр/ред А И Громыко, А В Сарафанов - Современные проблемы радиоэлектроники, М «Радио и связь», 2006 — 629с

8 Юрасов С В «Сравнение базовых протоколов обновления информации о местоположении мобильных агентов», 2-й Международный форум "Актуальные проблемы современной науки", Самара - 2006

9 Юрасов С В «Комбинированный протокол обновления информации о местоположении мобильных агентов», стр 69-73, сб трудов V Международной научно-практической конференции «Динамика научных достижений - 2006», том 7, Днепропетровск «Наука и просвещение», 2006 -87с

10 Юрасов С В «Классификация схем распределения информации о местоположении мобильных агентов», сб трудов IV Международной научно-технической конференции «Информационно-вычислительные технологии и их приложения», Пенза — 2006

11. Юрасов С.В «Механизм динамической подстройки погрешности информации о местоположении мобильных агентов», сб трудов Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в современном мире», Таганрог - 2006

Подписано в печать 26 01 07 Формат 60 х 84 '/16 Бумага офсетная Печать офсетная Уч -изд л 1,0 Тираж 100 экз Заказ 47

Нижегородский государственный технический университет Типография НГТУ 603950, Нижний Новгород, ул Минина, 24

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность работы.

Цель работы.

Задачи работы.

Методы исследования.

Научная новизна.

Практическая ценность.

Апробация работы.

Публикации.

Внедрение результатов работы.

Положения, выносимые на защиту.

Структура и объем работы.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ

СИСТЕМ С ПРИВЯЗКОЙ К МЕСТНОСТИ.

Технологии определения местоположения в сотовых сетях.

Технологии определения местоположения внутри помещений.

Проблемы внедрения систем определения местоположения.

Классификация систем с привязкой к местности.

Единый подход усовершенствования и унификации. Постановка задачи диссертационной работы.

Выводы.

ГЛАВА 2. АРХИТЕКТУРА УНИВЕРСАЛЬНОЙ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИЕЙ

О МЕСТОПОЛОЖЕНИИ МОБИЛЬНЫХ АГЕНТОВ.

Модель системы.

Основные требования.

Модель местоположения.

Интерфейс.

Хранение информации о местоположении.

Архитектура.

Выводы.

ГЛАВА 3. СРАВНЕНИЕ ПРОТОКОЛОВ ОБНОВЛЕНИЯ

ИНФОРМАЦИИ О МЕСТОПОЛОЖЕНИИ.

Классификация протоколов обновления.

Протокол типа «запрос».

Простой.

С кэшированием.

Периодический.

Протокол типа «отчет».

Простой.

С порогом по времени.

С порогом по расстоянию.

Комбинированный протокол.

Работа в режиме «offline».

Протокол типа «запрос».

Протокол типа «отчет» с порогом по времени.

Протокол типа «отчет» с порогом по расстоянию.

Комбинированный протокол.

Математическая модель.

Простой протокол типа «запрос».

Протокол типа «запрос» с кэшированием.

Протокол типа «отчет» с временным порогом.

Протокол типа «отчет» с дистанционным порогом.

Комбинированный протокол.

Теоретическое сравнение.

Выводы.

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ СХЕМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О

МЕСТОПОЛОЖЕНИИ.

Модель системы.

Способы распределения.

Регистр агентов.

Регистр локаций.

Сравнение.

Централизованный сервер местоположения.

Распределение по мобильным агентам.

Распределение по локациям.

Сравнение

ГЛАВА 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ.

Построение имитационной модели.

Исходные данные.

Экспериментальные исследования.

Зависимости нагрузки канала источник-сервер и погрешности по расстоянию от интенсивности клиентских запросов.

Зависимости нагрузки канала источник-сервер и погрешности по расстоянию от погрешности вторичной копии.

Зависимости нагрузки канала источник-сервер и погрешности по расстоянию от времени.

Механизм динамической подстройки погрешности вторичной копии на сервере местоположения.

Выводы.

Актуальность работы

Развитие компьютерных и электронных отраслей индустрии, основанных на использовании современных высоких технологий, невозможно без тесной международной интеграции и широкого обмена научно-технической информацией. При этом быстрый прогресс требует значительных финансовых затрат на осуществление перспективных исследований, разработку и выпуск продукции. В условиях же жесткой конкуренции цена ошибок планирования и производства может быть чрезвычайно высокой. Именно поэтому предприятия отрасли, связанные с высокими технологиями, нуждаются в надежных ориентирах, обеспечивающих эффективное поступательное развитие [24]. Подобными ориентирами на текущий момент являются мобильность и беспроводной доступ. Вследствие этого в значительной мере возросли потребительские требования к мобильным устройствам, будь то ноутбуки или даже сотовые телефоны. Для реализации данных требований существует три направления развития мобильных технологий, получившие следующие англоязычные наименования [5, 24]:

• Always Best Connected

• Location Aware Computing

• "Always-On"

Always On" (AON) - это режим, обеспечивающий постоянное нахождение на связи. Актуальность AON следует из того, что пользователь мобильных средств, перемещаясь внутри и вне предприятия, хочет, а нередко и должен постоянно оставаться на связи. AON позволяет осуществлять доступ к необходимой информации удаленно.

Always Best Connected" - это режим, обеспечивающий постоянное использование наилучшей сети, например, с точки зрения пропускной способности. Причем, переключение между сетями разного стандарта должно осуществляться автоматически по заданным пользователем критериям. Примером подобных критериев могут служить пропускная способность канала связи, цена, расход энергии аккумуляторной батареи компьютера на поддержание связи, а также другие часто не менее важные критерии.

Не менее важным является и реализация последнего из перечисленных требований. "Location Aware Computing" (LAC) [40] - это всестороннее использование информации о текущем местоположении пользователя. Примером может служить ориентация на местности, использование карт, маршрутов, поиск конкретного адреса в чужом городе и т. п. [25]. Реализация многих из этих возможностей осуществляется высоким темпом в течение нескольких последних лет. Уже сейчас во многих странах мира используются различные системы аппаратно-программных средств помощи водителям автомобилей, которым предоставляются карты, информация о пробках, рекомендации по планированию и оптимизации маршрутов и т. п. Еще одной хорошей демонстрацией возможностей современных технологий может служить, например, получение прогноза погоды в любой точке планеты [28, 31, 36, 52]. Эта информация уже доступна пользователю мобильных средств, даже в тех случаях, когда он находится в пути, хотя обычно для ее получения необходимо указать свое местоположение, например, название города. Однако, используя технологию LAC, пользователь соответствующих мобильных средств уже в ближайшее время сможет в автоматическом режиме отправить координаты в метеорологический центр для получения прогноза для местности, в которой он находится в данный момент. При этом запрошенная информация может быть получена также в автоматическом режиме, что, безусловно, удобно, особенно для пользователей, не обладающих профессиональными знаниями компьютерных технологий. Указанный пример в какой-то степени демонстрирует довольно известный и уже частично реализованный сервис, имеющий, можно сказать, глобальное распространение и рассчитанный на очень широкий диапазон пользователей. Однако возможности технологии LAC могут использоваться и сравнительно ограниченным числом пользователей для локальных, узких применений. Так, например, с помощью LAC внутри предприятия может быть облегчен поиск таких ресурсов как принтер или банкомат [71].

Для реализации перечисленных и многих других возможностей необходимы специальные механизмы, которые будут способны определить местоположение с приемлемой точностью. Кроме того, требуются системы, которые, используя полученные данные, будут предоставлять пользователю как указанные, так и многие другие дополнительные возможности, облегчающие работу, досуг и вообще быт людей в быстро изменяющемся окружающем мире, а также системы, осуществляющие постоянный мониторинг источников информации [48, 75]. Исследованиям именно в этой области и посвящается данная диссертационная работа.

Несомненно, уже существуют технологии, обеспечивающие сбор информации с множества источников и непрерывную передачу конечных данных операционной системе. Очевидно, что совместно с аппаратными механизмами разрабатывается и соответствующее специализированное программное обеспечение, поддерживающее и развивающее концепцию LAC. Однако бурный рост в IT индустрии открывает широкие возможности для исследования LAC технологий и их дальнейшего усовершенствования и повсеместного внедрения.

Одновременно с разработкой новых устройств, способных "осознавать" свое местоположение, осуществляется расширенная и углубленная проработка способов практического использования информации о местоположении. В настоящее время все соответствующие системы первого поколения являются разновидностями поисковых систем, решающих задачи вида: найти ресторан, найти здание и т. д. Даже навигационные системы в автомобилях фактически относятся к этому классу [54, 56].

Разрабатываемые технологии — это лишь первые шаги на долгом пути: необходимо создать более широкий ассортимент устройств различных типов и более широкий набор соответствующих прикладных систем (с более высокой функциональностью, чем у современных поисковых систем) и наделить их способностью оценивать местоположение. Сегодня большинство потребителей ожидает наличия следующих функций в устройствах с возможностью определения местоположения [5, 24, 28]:

• Автоматическая реконфигурация, использование нужных сетевых параметров, например, при работе с межсетевыми экранами и виртуальными частными сетями;

• Высокий уровень безопасности, разрешающий доступ только из заданных физических точек;

• Содействие в поиске самого устройства, когда оно утеряно или украдено;

• Возможность упрощенного обмена документами и презентациями с другими лицами, присутствующими в том же помещении, без использования электронной почты и без пересылки данных через общий сервер;

• Календарь, который мгновенно рассчитывает и отображает занятое и свободное время, автоматически учитывая время на дорогу между различными запланированными мероприятиями;

• Маршрутный консультант, который оценивает ежедневный маршрут между домом и работой, заранее выводит информацию о дорожном движении и рекомендует самый быстрый маршрут.

Все эти функции находятся в самом начале своего развития. Необходимо отметить, что модели использования ноутбуков и мобильных телефонов или карманных ПК отличаются. Поэтому, хотя и можно ожидать наличия некоторого перекрытия по функциям и областям применения, каждая категория мобильных устройств имеет свое собственное представление об использовании информации о местоположении — ни один класс устройств не предназначен для решения всех задач и не решает их все в полном объеме.

Очевидно, что с точки зрения технологии, перекрытие по функциям существует, и весьма значительное. Например, сетевые IP-соединения связывают островки изолированных данных и обеспечивают универсальный доступ к информации. Открытые стандарты, как например, применяемые в Интернете, нивелируют стартовые условия для различных компаний, помогают новым технологиям быстро набрать критическую массу. Это, несомненно, справедливо и для рассматриваемой технологии, в которой изолированные области существовали годами, однако в настоящее время она становится общепринятой нормой для всего спектра мобильных устройств.

Способность оценивать свое местоположение создает массу новых возможностей, которые сделают мобильные устройства еще более эффективными и удобными, как на работе, так и дома. С помощью этой технологии переходим от закрытых специализированных систем определения местоположения к интернет-системам [28, 31, 41, 45], в которых местоположение станет всего лишь еще одним типом данных. Используя местоположения, соответствующие сервисы обеспечат конечному пользователю еще более широкие, продуктивные и полезные возможности. Цель работы

Целью данной работы является исследование и разработка алгоритмов системы управления информацией о местоположении мобильных агентов, а также способов организации интерфейса с различными типами объектов, как мобильных, так и статических. Анализ вариантов построения подобных систем, производительности протоколов, точности определения местоположения и нагрузки на каналы, а также выработка рекомендаций по применению. Задачи работы

В данной работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Проведено исследование принципов построения распределенных информационных систем с привязкой к местности. Предложен единый подход их усовершенствования и унификации.

2. Разработана архитектура универсальной распределенной системы управления информацией о местоположении мобильных агентов.

3. Разработана классификация протоколов обновления информации о местоположение мобильных агентов, построена математическая модель, проведены анализ основных характеристик и сравнение предложенных протоколов.

4. Разработана система имитационного моделирования протоколов обновления информации о местоположении мобильных агентов. Исследованы варианты применения данных протоколов, проведен анализ эффективности их применения. Предложен практический способ улучшения характеристик комбинированного протокола.

5. Предложены три схемы распределения информации о местоположении для разработанной архитектуры единой системы управления информацией о местоположении мобильных агентов. Построена математическая модель системы для предложенных способов распределения, проведен их сравнительный анализ, и выработаны рекомендации по применению. Методы исследования

Для решения поставленных задач использовался математический аппарат теории систем массового обслуживания, а также имитационное моделирование на ЭВМ с использованием реальных маршрутных данных, полученных при помощи GPS. Научная новизна

В диссертационной работе на основе предложенного подхода усовершенствования и унификации распределенных информационных систем с привязкой к местности, разработана новая архитектура универсальной распределенной системы управления информацией о местоположении мобильных агентов. Предложена классификация протоколов обновления информации между сервером местоположения и мобильным агентом. Исследована зависимость интенсивности запросов сервера местоположения к мобильному агенту от интенсивности клиентских запросов, а так же от текущей погрешности информации о местоположении на сервере местоположения для различных типов используемых протоколов. Для всех видов протоколов получены зависимости максимальной и средней погрешности по расстоянию в зависимости от интенсивности входящих запросов и от погрешности вторичной копии на сервере местоположения. Показано, что комбинированный протокол на базе протокола типа «отчет» с дистанционным порогом и пессимистического протокола типа «запрос» с кэшированием обладает лучшими характеристиками, чем базовые предложенные протоколы, а так же способен приспосабливаться к состоянию окружающей среды. Предложено несколько схем распределения информации о местоположении. Получены зависимости нагрузки, создаваемыми сообщениями, от количества ячеек сети и от вероятности нахождения мобильного агента в домашней ячейке, а также для загрузки канала запросами различного вида. Также исследована зависимость нагрузки от вероятности удаленного запроса и показано что при вероятности удаленного запроса меньше 80% любое распределение лучше централизованного.

Практическая ценность

Концепция унификации и усовершенствования информационных систем с привязкой к местности, а в особенности архитектура универсальной системы управления информацией о местоположении мобильных агентов, полученные формулы, соотношения и рекомендации, как по отношению к протоколам обновления информации о местоположении, так и относительно способов ее распределения, могут быть непосредственно применены при проектировании распределенных систем с привязкой к местности нового поколения. А разработанная в диссертации программа моделирования поведения системы в зависимости от используемого протокола и области использования в значительной мере сократит сроки на принятие решения о необходимости использования того или иного протокола или распределения. Апробация работы

Основные результаты работы были представлены на:

• Международной научно-практической конференции «Дни Науки -2005», Днепропетровск, 2005.

• IV Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки - 2005», Нижний Новгород, ИСТ-2005.

• Международной конференции «Информационные технологии будущего», Москва, 2005.

• II Международной научно-практической конференции «Научный потенциал мира - 2005», Белгород, 2005.

• Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы использования и развития новых информационных технологий в России», Нижний Новгород - 2006.

• Всероссийской с международным участием научно-технической конференции молодых ученых и студентов «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ», Красноярск - 2006.

• 2-й Международный форум "Актуальные проблемы современной науки", Самара - 2006.

• V Международной научно-практической конференции «Динамика научных достижений - 2006», Днепропетровск, 2006.

• IV Международной научно-технической конференции «Информационно-вычислительные технологии и их приложения», Пенза, 2006.

• Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в современном мире», Таганрог, 2006.

Публикации

Основное содержание диссертации отражено в 11 печатных работах [13-23].

Внедрение результатов работы

Основные положения работы внедрены в разработке АНО УНЦ «Радиотехника» по системам определения местоположения мобильных объектов - «Система SmatrBox для наблюдения и отображения местоположения транспортных средств»; а также внедрены в учебный процесс Нижегородского Государственного Технического Университета и используются в курсе по дисциплине «Проектирование распределенных приложений» (лабораторные работы №2, №3 и №5), читаемом студентам специальности «Сети связи и системы коммутации» на кафедре «Теория цепей и телекоммуникации».

Положения, выносимые на защиту

1. Единый подход усовершенствования и унификации распределенных информационных систем с привязкой к местности. Архитектура универсальной системы, основные требования.

2. Архитектура универсальной распределенной системы управления информации о местоположении мобильных агентов.

3. Математическая модель системы для различных протоколов обновления информации о местоположении. Результаты теоретического анализа предложенных протоколов.

4. Математическая модель системы для различных способов распределения информации о местоположении. Результаты теоретического анализа предложенных распределений.

5. Результаты экспериментального анализа предложенных протоколов, а так же результаты анализа эффекта от применения механизма динамической подстройки для комбинированного протокола.

Структура и объем работы

Текст диссертационной работы состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения.

Выводы

В данной главе проведён всесторонний экспериментальный анализ универсальной системы управления информацией о местоположении мобильных агентов на основе предложенных протоколов, с использованием реальных маршрутных данных GPS и разработанного симулятора системы. Проведено сравнение эффективности комбинированного протокола с предложенными базовыми решениями, полученные графики и соотношения в полной мере подтверждают теоретические исследования, проведенные в главе 3. Также в рамках данной главы для комбинированного протокола был предложен механизм динамической подстройки копии информации о местоположении в зависимости от параметров окружающей среды, позволяющий получить значительный прирост производительности. Для предложенного алгоритма был проделан ряд экспериментов, по результатам которых можно утверждать об эффективности использования данного механизма оптимизации в различных условиях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящая диссертационная работа посвящена исследованию и разработке универсальной распределенной системы управления информацией о местоположении мобильных агентов. В работе исследуются распределенные информационные системы с привязкой к местности, и предлагаются варианты построения систем управления информацией о местоположении в зависимости от используемого способа распределения этой информации или протокола для ее модернизации. В данной работе были получены следующие результаты:

• Проведено исследование распределенных информационных систем с привязкой к местности. Сформулированы основные требования к системам подобного класса. Предложен единый подход их усовершенствования и унификации.

• Разработана архитектура универсальной распределенной системы управления информацией о местоположении мобильных агентов. Детально рассмотрена модель системы, определены ее базовые компоненты и способы хранения информации о местоположении. Разработаны основные требования к предлагаемой системе, а также предложена модель описания местоположения мобильного агента и базовый интерфейс общения мобильных агентов.

• Предложена классификация протоколов обновления информации о местоположении мобильных агентов, построена математическая модель, проведен анализ основных характеристик и сравнение предложенных протоколов. Исследована зависимость интенсивности запросов сервера местоположения к мобильному агенту от интенсивности клиентских запросов, а так же от текущей погрешности информации о местоположении на сервере местоположения для различных типов используемых протоколов. Для всех видов протоколов получены зависимости максимальной и средней погрешности по расстоянию в зависимости от интенсивности входящих запросов и от погрешности вторичной копии на сервере местоположения. Рассмотрены различные характеристики предложенных протоколов, возможность работы в режиме offline», а так же проведено сравнение их эффективности и производительности. На базе полученных результатов был предложен комбинированный протокол, сочетающий в себе ряд преимуществ базовых протоколов и полностью удовлетворяющий требованиям системы управления информацией о местоположении мобильных агентов. Показано, что комбинированный протокол на базе протокола типа «отчет» с дистанционным порогом и пессимистического протокола типа «запрос» с кэшированием обладает лучшими характеристиками, чем базовые предложенные протоколы, а так же способен приспосабливаться к состоянию окружающей среды.

• Разработана система имитационного моделирования протоколов обновления информации о местоположении мобильных агентов. Исследованы варианты применения данных протоколов, проведен анализ эффективности их применения. Предложен практический способ улучшения характеристик комбинированного протокола.

• Предложены три схемы распределения информации о местоположении для разработанной архитектуры единой системы управления информацией о местоположении мобильных агентов. Построена математическая модель системы с различными способами распределения, проведен их сравнительный анализ. Получены зависимости нагрузки, создаваемыми сообщениями различного вида, от количества ячеек сети и от вероятности нахождения мобильного агента в домашней ячейке. Также исследована зависимость нагрузки от вероятности удаленного запроса. На базе полученных результатов выработаны рекомендации по применению того или иного вида распределения.

1. Е.М. Royer and С-К. Toh, "A Review of Current Routing Protocols for Ad Hoc Mobile Wireless Networks," IEEE Personal Comm., Apr. 1999;

2. M. Joa-Ng and I-T. Lu, "A Peer-to-Peer Zone-Based Two-Level Link-State Routing for Mobile Ad Hoc Networks," IEEE J. Selected Areas in Comm., vol. 17, no.8,1999, pp. 1415-1425.

3. Y-B. Ко and N.H. Vaidya, "Location-Aided Routing (LAR) in Mobile Ad Hoc Networks," Proc. ACM/IEEE Int'l Conf. Mobile Computing and Networking, IEEE Press, Piscataway, N.J., 1998, pp. 66-75.

4. W-H. Liao, Y-C. Tseng, and J-P. Sheu, "GRID: A Fully Location-Aware Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks";

5. Nikhil Deshpande and Gaetano Borriello, "Location-Aware Computing: Creating Innovative Applications and Services," Intel Research and Development, 2002.

6. D.H. Stojanovic and S.J. Djordjevic-Kajan, Developinglocation-basedthservices from a GIS perspective. In 5 International Coifernce on Telecommunications in Modern Satellite, Cable and Broadcasting Service (TELSIKS 2001)

7. K. Cheverst, N. Davies, K. Mitchell, and A. Friday.Experiences of developing and deploying a context-aware tourist guide. In Proceedings of the sixth annual international conference on Mobile computing and networking, August 2000.

8. O. Wolfson. The Opportunities and Challenges of Location Information Management. In Intersections of Geospatial Information and Information Tehcnol-ogy Workshop, 2001.

9. Т. S. Rappaport, J. H. Reed, and B. D. Woerner, "Position Location Using Wireless Communications on Highways of the Future," IEEE Commun. Mag., Oct. 1996, pp. 33-41.

10. Крылов B.B., Самохвалова C.C. Теория телетрафика и ее приложения. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 288 е.: ил.

11. Крылов С.В. Мониторинг и управление территориально-распределёнными сетями через World Wide Web. Н.Новгород, изд. НГТУ, 1999.

12. Юрасов С.В. «Система определения местоположения мобильных агентов в беспроводных ad-hoc сетях», стр. 45-48, сб. трудов Международной научно-практической конференции «Дни Науки 2005», том 34, Днепропетровск: «Наука и просвещение», 2005 - 74с.

13. Юрасов С.В. «Модель системы управления информацией о местоположении мобильных агентов», стр. 29-30, сб. докладов IV Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки -2005», Нижний Новгород, ИСТ-2005.

14. Юрасов С.В. «Разработка программно-реализуемого узла доступа пакетной сети», стр. 34-35, «Современные наукоемкие технологии» №6 2005, Москва // по результатам Международной конференции «Информационные технологии будущего», РАЕ, Москва, 2005 100с.

15. Юрасов С.В. «Анализ распределенных информационных систем с привязкой к местности», стр. 45-50, сб. трудов II Международной научно-практической конференции «Научный потенциал мира 2005», том 10, Белгород: «Наука и просвещение», 2005 - 68с.

16. Юрасов С.В. «Сравнение базовых протоколов обновления информации о местоположении мобильных агентов», 2-й Международный форум "Актуальные проблемы современной науки", Самара 2006.

17. Юрасов С.В. «Классификация схем распределения информации о местоположении мобильных агентов», сб. трудов IV Международной научно-технической конференции «Информационно-вычислительные технологии и их приложения», Пенза 2006.

18. Юрасов С.В. «Механизм динамической подстройки погрешности информации о местоположении мобильных агентов», сб. трудов Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в современном мире», Таганрог 2006.

19. Мобильный мир в будущем (по материалам IDF 2003-2006).

20. R. Want, A. Hopper, V. Falcao, and J. Gibbons, "The active badge location system," ACM Transactions on Information Systems, vol. 10, no. 1, pp. 91102, 1992.

21. A. Harter and A. Hopper, "A distributed location system for the active office," IEEE-Network, vol. 8, no. 1, 1994.

22. O. Wolfson, A. P. Sistla, S. Chamberlain, and Y. Yesha, "Updating and queiying databases that track mobile units," Distributed and Parallel Databases Journal, vol. 7, no. 3, pp. 1-31, 1999.

23. M. Lamming and M. Flynn, "Forget-me-not: Intimate computing in support of human memory," in Proceedings of FRIEND21 '94 International Symposium on Next Generation Human Interface, (Meguro Gajoen, Japan), pp. 125— 127, 1994.

24. Dey AK (2001) Understanding and using context. Personal and Ubiquitous Computing 5: 20-24.

25. Ancona M, Locati S, Romagnoli A (2001) Context and location aware textual data input. In: Proceedings 2001 ACM Conference on Applied Computing (SAC). Las Vegas. ACM pp 425-428

26. Davies N, Mitchell K, Cheverst K, Blair G (1998) Developing context sensitive tourist guide. In: Proceedings First Workshop on Human Computer Interaction with Mobile Devices.

27. Svanaes D (2001) Context-aware technology: a phenomenological perspective. Human-Computer Interaction 16: 379^00.

28. Cheverst K, Davies N, Mitchell K, Friday A, Efstratiou С (2000) Developing a context-aware electronic tourist guide: some issues and experiences. In: CHI 2000 Conference Proceedings. ACM pp 17-24.

29. Bieber G, Giersich M (2001) Personal mobile navigation systems design considerations and experiences. Computers & Graphics 25: 563-570.

30. Ueda H, Tsukamoto M, Nishio, S (2000) W-MAIL: An electronic mail system for wearable computing environments. In: Proceedings 6th Annual Conference on Mobile Computing and Networking (MOBICOM).

31. Fano AE (1998) Shopper's eye: using location-based filtering for a shopping agent in the physical world. Autonomous Agents '98, Minneapolis, USA.

32. Cha' vez E, Ide R, Kirste T (1999). Interactive applications of personal situation-aware assistants. Computers & Graphics 23: 903-915.

33. Rainio A (2000) (ed). Personal Navigation NAVI Programme 20002002. VTT Research Notes 2038. pp 19-20.

34. Billsus D, Brunk CA, Evans C, Glandish, B, Pazzani M (2002) Adaptive interfaces for ubiquitous web access. Communications of the ACM 45(5): 3438.

35. Espinoza F, Persson P, Sandin A, Nystro" m H, Cacciatore E, Bylund M (2001) GeoNotes: Social and navigational aspects of location-based information systems. Lecture Notes in Computer Science 2201. Springer pp 2-17.

36. Kaasinen E, Kasesniemi E-L, Kolari J, Suihkonen R, Laakko T (2001) Mobile-transparent access to web services acceptance of users and service providers. In: Proceedings 18th International Symposium on Human Factors in Telecommunication. pp 227-234.

37. В. Schilit, N. Adams, and R. Want. Context-aware computing applications. In IEEE Workshop on Mobile Computing Systems and Applications, Santa Cruz, December 1994.

38. S. Shekkar and D. Liu. Genesis and Advanced Traveler Information Systems (ATIS): Killer applications for mobile computing? MOBIDATA, 1(1), November 1994. http://rags.rutgers.edu/iournal/cover.html.

39. D. Wells et al. Guide to GPS Positioning. Canadian GPS Associates,1986.

40. G. Liu. Efficient mobility management for wireless mobile computing and communications. Licentiate's thesis, Telecommunications System Laboratory, Dept. ofTeleinformatics, Royal Institute of Technology Stockholm, March 1995.

41. B. Sterzbach and W. Halang. A Mobile Vehicle On-Board Computing and Communication System. In Workshop on Information Visualization and Mobile Computing (IMC'96), Rostock, Germany, February 1996.

42. M. Mouly and M.-B. Pautet. The GSM System for Mobile Communications. Palaiseau, France, 1992.

43. M. Wachowicz and. S. Hild. Combining Location and Data Management in an Environment for Total Mobility. In Workshop on Information Visualization and Mobile Computing (IMC'96), Rostock, Germany, February 1996.

44. S. Sharma. Security for Active Badges. M.Sc. thesis, Dept. of Computing, Imperial College, London, UK, September 1994.

45. K. Twidle. Domain Services for Distributed Systems Management. Ph.D. thesis, Imperial College, London, UK, May 1993.

46. J. Magee, N. Dulay, and J. Kramer. Regis: A constructive development environment for distributed programs. Distributed Systems Engineering, 5(1), September 1994.

47. M. Spreitzer and M. Theimer. Scalable, secure, mobile computing with location information. Communications of the ACM, 36(7), 1993.

48. M. Spreitzer and M. Theimer. Architectural considerations for scalable, secure, mobile computing with location information. In The 14h International Conference on Distributed Computing Systems, pages 29-38, Poznan, Poland, June 1994. IEEE CS Press.

49. B. Schilit and M. Theimer. Disseminating active map information to mobile hosts. IEEE Network, pages 22-32, September 1994.

50. M. Rizzo, P. Linington, and I. Utting. Integration of location services in the open distributed office. Technical report, Computing Laboratory, University of Kent, Canterbury, UK, 1994.

51. G. Nelson. User interaction with machines on the move: Location aware computing. In Workshop on Enabling Technologies Infrastructure for Collaborative Enterprises (WET-ICE), University of West-Virginia, April 1995.

52. ETSI, "Human Factors (HF): Potential Harmonized UI Elements for Mobile Terminals and Services," Tech. rep. DTR/HF-00051,2002.

53. E. Dainesi and A. Zucchella, "Wireless Marketing: Remodeling the Wireless Future from Technological to Generational Approach," Proc. 7th WWRF, Eindhoven, The Netherlands, Dec. 2002.

54. R. Popescu-Zeletin et al., "I-centric Communications: Personalization, Ambient Awareness, and Adaptability for Future Mobile Services," IEEE Com-mun. Mag.

55. P. Pulli and X. Zheng, "The Cyberworld Reference Model for the Wireless World," Proc. 7th WWRF, Eindhoven, The Netherlands, Dec. 2002.

56. K. Sanmugalingam and G. Coulouris, "A Generic Location Event Simulator," Proc. 4th Int'l Conf. Ubiquitous Computing (UbiComp 2002), LNCS 2498, Springer-Verlag, 2002, pp. 308-315.