автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Влияние самоподобности телекоммуникационного трафика на технические характеристики систем спутникового доступа к Интернет

На правах рукописи

ц

Лукьянцев Дмитрий Александрович

Влияние самоподобности телекоммуникационного трафика на технические характеристики систем спутникового доступа к Интернет

Специальность 05 13 13 — «Телекоммуникационные системы и компьютерные сети»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических

наук

Таганрог-2008

003 166708

003166708

Работа выполнена на кафедре «Радиоэлектронных средств защиты и сервиса» Технологического института Южною федерального университета в г Таганроге

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Румянцев Константин Евгеньевич

Официальные оппоненгы доктор технических наук, профессор

Бабенко Людмила Климентьевна

кандидат технических наук, доцент Кернов Юрий Павлович

Ведущая организация

ФГУП «Космическая связь», г Москва

Защита диссертации состоится «25~у> аир «л А 2008 г в 1420 часов на заседании диссертационного совета Д 212 208 24 по техническим наукам Южного федерального университета по адресу 347928, г Таганрог, ул Чехова 2, корп И, комн 347

С диссертацией можно ознакомиться в зональной научной библиотеке ЮФУ по адрес г Ростов-на-Дону, ул Пушкинская, 148

Просим Вас прислать отзыв, заверенный печатью учреждения, по адресу 347928, г Таганрог, Ростовская область, ГСП-17А, пер , Некрасовский, 44, Технологический институт Южного федерального университета в г Таганроге Ученому секретарю диссертационного совета Д 212 208 24 Кухаренко Анатолию Павловичу

Автореферат разослан «_»_2008 г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 208 24

кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследования. На рынке телекоммуникационных услуг Интернет занимает одно из лидирующих мест, и с каждым годом число пользователей подобными услугами возрастает Особую популярность для районов Сибири и Дальнего Востока нашей страны приобрел спутниковый Интернет, не требующий развитой инфраструктуры

Последние исследования демонстрируют, что

телекоммуникационный трафик для большинства видов сервисов является самоподобным (фрактальным) Исследования показывают, что подобными свойствами обладает и Интернет трафик Существенный вклад в решение задач этого класса внесли ученые нашей страны Лиханов Н , Потапов А А , Цыбаков Б С , Шелухин О И. и др, а также зарубежные ученые К Park, W. Wilhnger, Р Abry, М S Taqqu, Ilkka Norros и др

Известно множество как экспериментальных, так и теоретических исследований в этой области, однако очень небольшое число работ посвящено исследованию фрактальной природы трафика Интернет сервисов в спутниковых телекоммуникационных системах На сегодняшний день нет систематизированных исследований воздействия самоподобных свойств Интернет-трафика в спутниковых системах связи на качество обслуживания каждого подписчика. Исследование данной проблемы представляется важным, поскольку при наличии самоподобного трафика в системах спутникового доступа к Интернет качество обслуживания (QoS - Quality of Service), как правило, ухудшается по сравнению с тем, что наблюдалось бы, например, в случае пуассоновского трафика.

Учет самоподобных (фрактальных) свойств Интернет-трафика позволит более точно описать и воспроизвести Интернет-трафик, что, в свою очередь, обеспечит возможность получения показателей QoS, соответствующих реально наблюдаемым Поэтому актуальными представляются исследования свойств самоподобности трафика, их влияния на характеристики QoS

\

спутниковых телекоммуникационных сетей и разработка рекомендаций по управлению трафиком в системах спутникового доступа к Интернет

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является улучшение технических характеристик систем спутникового доступа к Интернет, посредством оценки влияния на них самоподобных свойств трафика систем спутникового доступа к Интернет и разработки рекомендаций по управлению трафиком Для достижения указанной цели в диссертации сформулированы и решены следующие задачи

1 Экспериментальные исследования Интернет-трафика сети спутникового доступа к Интернет с целью выявления эффекта самоподобности

2 Статистический анализ характеристик телекоммуникационного трафика в системах спутникового доступа к Интернет, с целью выявления влияния отдельных составляющих Интернет-трафика на

' самоподобные свойства совокупного трафика

3 Разработка статистических моделей трафика TCP/IP и имитационное моделирование передачи потоков информации через узел связи ТС с динамической настройкой параметров входного трафика, ресурсов узла и оценки параметров, характеризующих качество передачи информации, с учетом самоподобных свойств реальных процессов

4 Сравнительный анализ вероятности переполнения буфера в случаях монофрактального и мультифрактального трафика

5 Разработка рекомендаций по повышению эффективности управления и обработки Интернет-трафика с учетом самоподобности трафика пугем реализации в маршрутизаторе очереди с виртуальной параллельной структурой

Методы исследования Для проведения исследований использовались методы математической статистики и теории

случайных процессов, теории массового оослуживания, а также методы имитационного моделирования. Достоверность и обоснованность результатов исследований обеспечены следующим

• непротиворечивостью результатов имитационного моделирования теоретическим положениям математической статистики, теории массового обслуживания, теории сетей связи,

• длительностью экспериментальных исследований, их повторяемостью и контролируемостью

Предметом исследования являются: экспериментальные исследования телекоммуникационного трафика в системах спутникового доступа к Интернет Модель самоподобного Интерне г-трафика Разработка рекомендаций по повышению эффективности управления и обработки Интернет-трафика

Научная новизна исследований, проведенных в диссертации, состоит в следующем

1 Модель очереди с виртуальной параллельной структурой, позволила улучшить технические характеристики (коэффициент потери пакетов, задержка передачи, пропускная способность) систем спутникового доступа к Интернет

2 Имитационное моделирование генерации самоподобного телекоммуникационного трафика и передачи цифровых потоков информации через узел сети связи с коммутацией пакетов, позволило провести исследования методов выбора параметров телекоммуникационных сетей

3 Методика оценки влияния самоподобности трафика на построение очередей в случае фрактального трафика на входе, которая позволила доказать, что в случае мультифрактального трафика увеличивается вероятность переполнения буфера «критического» места соединения

4 Впервые разработана методика оценки качества передачи трафика речи, видео и данных в условиях приоритета

Практическая ценность диссертации и использование ее результатов:

1 Получены выражения, позволяющие оценить влияние мультифрактальности трафика на вероятность переполнения буфера Показано, что учет самоподобности трафика обеспечивает получение более точных соотношений между параметрами сети — размером буфера, пропускной способностью канала и параметрами трафика

2 Установлено, что учет эффекта самоподобности и выполнение рекомендаций позволяют улучшить коэффициент потери пакетов для web-, CBR- и FTP-трафика, уменьшить задержку web- и CBR-трафика, и увеличить пропускную способность для web- и CBR-трафика по сравнению с методами адаптивного RED и Drop-Tail

3 Результаты диссертации использованы при модернизации и развитии системы спутникового доступа к Интернет ЗАО «ВостокИнфоКосмос» В частности, разработанные в диссертации рекомендации по использованию очереди с виртуальной параллельной структурой, нашли применение при определении концепции и путей повышения эффективности системы спутникового доступа к Интернет, выборе основных технических решений по развитию системы спутникового доступа к Интернет, что подтверждено актом о внедрении (Исх № 1/1494 от 12 09 2006 г)

4 Результаты диссертации использованы при разработке и развертывании системы спутникового доступа к Интернет ООО «ГеоТелекоммуникации» В частности, разработанные в диссертации рекомендации по использованию очереди с виртуальной параллельной структурой позволили снизить коэффициент потери пакетов с 5% до 2%, а следовательно улучшить качество обслуживания пользователей системы спутникового

доступа к Интернет, уменьшить задержку передачи файлов на 10%, что подтверждено актом о внедрении (Исх № 311/6 от 20 10 2006 г )

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1 Эффект самоподобности Интернет-трафика системы спутникового доступа к Интернет, который выявлен посредством статистического анализа характеристик телекоммуникационного трафика в системах спутникового доступа к Интернет, полученных в результате экспериментальных исследований ТС ООО «ГеоТелекоммуникации»

2 Многоуровневая ON/OFF модель, которая разработана на основе анализа статистических характеристик реального трафика и отличается тем, что в ней учтен мультифрактальный характер совокупного Интернет-трафика, передаваемого с использованием TCP и HTTP

3 Имитационные модели генерации и передачи самоподобного телекоммуникационного трафика через узел сети связи с коммутацией пакетов, позволяющие оценить качество обслуживания передаваемых потоков информации и проводить сопоставление результатов с экспериментальными данными

4 Разработанное программное обеспечение, позволяющее осуществить имитационное моделирование ТС с пакетной коммутацией при значительной вариации типов и характеристик входного трафика, параметров узлов коммутации

5 Результаты исследования влияния моно и мультифрактальности сетевого трафика на вероятность переполнения буфера самого перегруженного сервера системы спутникового доступа к Интернет, доказывающие, что в случае мультифрактального трафика вероятность переполнения буфера увеличивается

6. Результаты имитационного моделирования качества

обработки Интернет сервисов, позволяющие осуществить выбор значений контролируемых параметров при использовании структуры с параллельными очередями, в условиях долговременной зависимости

телекоммуникационного трафика Апробация работы. Основные научные и практические результаты диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях, проводимых различными организациями в том числе

10-й международной Научно-практической конференции Сборник материалов круглого стола « Техника и технологии сервиса»,

2-й межвузовской Научно-технической конференции «Проблемы развития электротехнических комплексов и информационных систем»,

18-й межвузовской Научно-технической конференции «Наука Сервису»

Личный вклад автора. Все основные научные результаты, изложенные в диссертации, получены автором лично Публикации результатов. По результатам исследования опубликовано 13 печатных работ, из них 11 статьи, одна в журнале «Наукоемкие технологии» и одна в журнале «Вестник компьютерных и информационных технологий» рекомендованными Высшей аттестационной комиссией, 1 тезисы докладов и 1 учебное пособие

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 103 наименование и двух приложений Работа содержит 165 страниц машинописного текста, 47 рисунков

Основное содержание работы.

Во введении показана актуальность темы диссертации, поставлена цель и изложены задачи, которые необходимо решить для ее достижения

В первой главе даны основные теоретические сведения о сетях VSAT. Проведен анализ различных технологий продуктов VSAT на основе разных методов доступа к космическому сегменту Кроме того, показаны различные варианты технических решений по асимметричному спутниковому доступу к Интернет

В главе проанализированы особенности использования стека протоколов TCP/IP на спутниковых каналах связи Приведены различные варианты модернизации протокола TCP для асимметричных каналов связи Приводятся основные теоретические сведения о самоподобных процессах Показано широкое распространение явления самоподобности для описания статистических характеристик трафика в телекоммуникационных сетях (ТС) самого широкого профиля.

Во второй главе описываются оригинальные результаты экспериментальных исследований трафика в системе спутникового доступа к Интернет. Основываясь на результатах статистического анализа экспериментально полученных данных доказано, что суммарный трафик обладает существенными самоподобными свойствами, оценивается показателем Херста \< H < 1, а также является долговременно зависимым случайным процессом

В результате анализа трафика ТС установлено, что основная часть данных на транспортном уровне переносится при помощи протокола TCP, с помощью которого было передано около 72% передаваемых данных. Остальная нагрузка приходится на UDP протокол 23% и протоколы управляющих сообщений ICMP, GRE и ESP, составляющих около 5% от общего трафика на транспортном уровне На уровне приложений доминируют HTTP- и SMTP-трафик

На рис 1 показана интенсивность трафика в байтах в секунду для типичного потока Интернет-трафика и его основных составляющих для измеренных в результате проведения эксперимента трасс

Показано, что времена между поступлениями соединений и пакетов являются долговременно зависимыми и обладают

распределением, которое имеет хвост длиннее, чем экспоненциальное. Установлено, что размеры пакетов многомодовые, в основном из-за смеси управляющих пакетов, таких как АСК, и пакетов данных с разными максимальными размерами сегментов.

а) б)

Рис. 1. Реализация суммарного Интернет-трафика а) и гистограмма его распределения б) В диссертации было получено, что ДВЗ поведение Интернет-трафика определяется TCP-трафиком, так как он обладает наибольшими показателем Херста и дисперсией среди транспортных протоколов. В случае основных протоколов, используемых для сетевого управления (ICMP, GRE, ESP) тесты ДВЗ проваливаются. Доказано, что они принадлежат к классу КВЗ трафика. Получено, что UDP-трафик является ДВЗ, но с меньшей дисперсией и показателем Херста по сравнению с TCP.

Для трафика уровня приложений HTTP является доминирующим при формировании ДВЗ характеристик ТСР-трафика. Это происходит из-за того, что трафик HTTP обладает гораздо большей дисперсией по сравнению с другими типами трафика. Обнаружено, что SMTP является КВЗ.

B_Tj3eTbeii_j^iaBe разработаны самоподобные модели трафика Интернет, проведена оценка их эффективности, а также получено соотношение для оценки вероятности переполнения буфера в случае мультифрактального трафика.

Исследования Интернет-трафика показали, что совокупный трафик, передаваемый с использованием TCP и HTTP не только

монофрактален (самоподобен), но также и мультифрактален, а Интернет-трафик является монофрактальным на больших временных интервалах (5... 10 минут и больше), главным образом вследствие того, что распределение размеров файлов, передаваемых через Интернет, является распределением с тяжелыми хвостами. Мультифрактальное поведение на малых временных интервалах обусловлено, прежде всего, динамикой протоколов управления потоками TCP, сетевых перегрузок, потери пакетов и повторной передачи пакетов.

На примере типичного web-трафика, передаваемого через Интернет показано, что большинство объектов на обычной web странице являются небольшими графическими или текстовыми файлами, так что соответствующее TCP соединение обычно передает информацию на большей части времени своего существования, находясь на этапе медленного старта. В результате структура поступления пакетов во многом схожа с QN/OFF-процессом, при котором TCP отправляет серию пакетов за время ON-периода. OFF-период грубо приравнивается к времени полного оборота в сети (RTT).

Для моделирования трафика на малых масштабах времени при одном TCP-соединении предложена двухуровневая ON/OFF-модель (рис.2), имитирующая характер функционирования типичного соединения в Интернете.

Верхний уровень — это ОЬЬ'ОРР-продесс, моделирующий время жизни ТСР-сеанса (Гц) и время раздумывания пользователя (Гю)-Чтобы охватить поведение ТСР-механизма, существует и другой ОМ/ОРР-процесс внутри ОЫ-периода Ти для СЖ/ОРР-процесса верхнего уровня. Такой подход имитирует структуру всплесков поступлений временем активности (длительность всплеска Т2\) и временем отсутствия активности (Т2о) в рамках одного и того же

Рис. 2. Модель трафика для одной TCP сессии

TCP соединения Интенсивность пакетов В, Байты/с в Тг\ предполагается постоянной

Величины Гц и Тг\ описываются распределениями «Парето» с параметрами (Кц, Оц) и (Кц, а2\) соответственно

Гпе Pareto (Ки, ап) иГ21е Pareto (К2и а2\)

Интервалы времени раздумывания пользователя Т10 и времени отсутствия активности Т2о выбраны в виде экспоненциально распределенных случайных величин 7J0econstexp(l/^i0), r2oeconstexp(l/X20) со средними значениями 1А,10 и 1/Х20 соответственно

Показано, что в случае, когда t да, агрегированный интегральный трафик многоуровневого ON/OFF-процесса статистически подобен фрактальному Броуновскому движению Самоподобность Интернет-трафика главным образом обусловлена тем, что распределение размеров файлов, передаваемым через Интернет, является распределениями с «тяжелыми хвостами» В рассматриваемом случае - Парето распределение Показано, что распределение Парето в течении ON-периода может аппроксимироваться взвешенной суммой экспоненциальных распределений

Показано, что, имея реальную трассу Интернет, можно оценить соответствующие параметры модели, сгенерировать с помощью нее искусственную трассу трафика и показать, что искусственный трафик имеет схожие статистические свойства и характер построения очередей по отношению к трассе реального трафика

В результате экспериментальных измерений в системе спутникового доступа к Интернет получены следующие параметры модели

К„ = 1,27с , К2/= 0,54 мс. а,,=1,35, а^=1,77,1/)чо= 167,55с, 1/Х2<г 128 75мс, 5=1926 Байт/мс, ЛМ000

На основании разработанной модели проведены исследования влияния моно и мультифрактальности сетевого трафика на характеристики построения очередей на самом перегруженном

сервере спутниковой системы связи Показано, что учет самоподобности трафика позволяет получить более точное соотношение между параметрами сети - размером буфера L, пропускной способностью канала С и параметрами трафика

Так вероятность для асимптотик хвоста распределения очереди Q для модели построения очередей с одним сервером и обобщенным мультифрактальным процессом на входе точным образом аппроксимируется выражением, полученным в диссертации

logP[Q > L\» mmi logc(g) + r0(q)log „ - 4 log Ц. ]>

где масштабные функции r(q) и c(q) являются функциями, которые полностью определяют мультифрактальный входной процесс, q — момент мультифрактальности трафика

Анализ систем построения очередей с обобщенным мультифрактальным входным процессом показывает, что он может давать некоторые схожие обобщенные результаты со случаем монофрактальных входных процессов

Исследования механизма построения очередей для отдельного сервера с бесконечной емкостью буфера при постоянной интенсивности обслуживания, на которую подавался обобщенный мультифрактальный процесс, показали, чю может быть получена аппроксимация асимптотики вероятностей распределения длины очереди в устойчивом состоянии.

Показано, что аппроксимация приводит к хорошо изученному случаю распределения очереди по закону Вейбулла, когда в качестве входного процесса выбирается монофрактальное броуновское движение Исследованы и представлены некоторые последствия мультифрактальности Показано, что учет мультифрактальности дополнительно ухудшает характеристики системы по сравнению с монофрактальным случаем

В четвертой главе разработаны рекомендации по повышению эффективности управления и обработки Интернет-трафика с учетом самоподобности трафика

Поскольку, большая часть Интернет-трафика - это web-трафик и UDP-трафик, а большинство web-соединений сводится к передаче нескольких маленьких файлов, то эти соединения имеют короткую жизнь и главным образом работают в фазе медленного старта TCP, с маленьким окном перегрузки Отбрасывание web-пакетов на этой стадии не является эффективным способом управления скоростью трафика и уменьшения перегрузки маршрутизатора Более того, с точки зрения web-пользователя, потеря одного или нескольких пакетов в фазе медленного старта приводит к дополнительной задержке для повторной передачи или даже тайм-ауту TCP Что также приводит к тому, что TCP преждевременно вступает в фазу предотвращения перегрузок с маленьким окном перегрузки и в результате приводит к низкой пропускной способности Задержка и низкая пропускная способность приводят к сильному замедлению работы по доставке коротких сообщений, таких как web-страницы, а web-браузеры вынуждены долго ждать данных даже при высокой скорости соединения. Поэтому метод адаптивного RED, используемый в маршрутизаторах, плохо работает с пульсирующим web-трафиком и не в состоянии поддерживать длину очереди в пределах желаемой области

Для решения этих проблем, предлагается очередь с виртуальной параллельной структурой (рис 3)

В такой очереди трафик реального времени (web, UDP) и трафик не реального времени (FTP) разделены по двум разным виртуальным очередям, которые используют одну и ту же физическую память буфера Для обслуживания приложений реального времени в первой виртуальной очереди применяется Drop-tail метод Скорость обслуживания этой очереди зависит от динамически изменяющейся длины этой виртуальной очереди Оставшийся трафик не реального времени направляется к виртуальной очереди адаптивного RED. Моделирование показывает, что такая очередь с виртуальной параллельной структурой не только имеет преимущества адаптивного RED, такие как высокое использование соединения и маленькая задержка, но также значительно уменьшает общее число потерянных пакетов в

маршрутизаторе. Несмотря на то, что полоса пропускания совместно используется с пульсирующей Drop-tail виртуальной очередью, длина очереди адаптивного RED имеет маленькие вариации.

Адаптивный RED

maxiht nv.r.'h.

Drop-tail

Рис. 3. Очередь с виртуальной параллельной структурой

Используя такую очередь с виртуальной параллельной структурой (которую будем называть методом RED+TAIL), можно использовать преимущества метода адаптивного RED, такие как высокое (100%) использование линии.

С помощью имитационного моделирования была произведена оценка параметров соединения, коэффициент потери пакетов, задержка и пропускная способность, для различных методов управления очередью.

Результаты моделирования показывают, что при использовании очереди с виртуальной параллельной структурой: 1) уменьшается коэффициент потери пакетов для web-трафика RED+TAIL 1.278%, RED 4.514%, Drop-Tail 4.234%; CBR-трафика RED+TAIL 0.3%, RED 3.95%, Drop-Tail 1.55%. 2) Уменьшается задержка web-трафика RED+TAIL 0.114 с, RED 0.143 с, Drop-Tail 0.340 с; и CBR-трафика RED+TAIL 0.109 с, RED 0.141 с, Drop-Tail 0.342 с. 3) Увеличивается пропускная способность для web-трафика RED+TAIL 144.455 Кбит/с, RED 137.124 Кбит/с, Drop-Tail 138.983 Кбит/с; и CBR-трафика RED+TAIL 19.867 Кбит/с, RED 19.140 Кбит/с, Drop-Tail 19.601 Кбит/с.

Среднюю задержку организации очереди web и CBR пакетов при

использовании метода RED+TAIL удалось уменьшить за счет задержки FTP пакетов Задержка web и CBR пакетов зависит от того, какая полоса пропускания выделена для Drop-tail очереди Можно удовлетворять требованиям к средней задержке для web и CBR соединений, соответствующим образом регулируя параметр maxthi Например, maxthi очереди управляемой по методу RED-TAIL установлен в 30 Кбайт, для того чтобы среднее время задержки в очереди управляемой по методу Drop-tail составляло примерно 80мс Однако скорость обслуживания Ci достигает своего максимума С!тах, когда g/>maxthi Фактическая средняя задержка будет больше ожидаемой При моделировании средняя задержка web- и CBR-трафика была выбрана равной примерно 110 мс

Такая структура с виртуальными параллельными очередями также обеспечивает большую свободу для управления маршрутизатором, применяя различные методы распределения полосы пропускания и динамические пороги для адаптивного RED

В приложении к диссертации приведено разработанное при участии автора программное обеспечение, с помощью которого осуществлялось моделирование маршрутизатора «узкого» места сети

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной диссертационной работе решена задача улучшения технических характеристик систем спутникового доступа к Интернет, посредством оценки влияния на них самоподобных свойств трафика систем спутникового доступа к Интернет и разработки рекомендаций по управлению трафиком, имеющая существенное значение для отрасли связи

На основании проведенных исследований сделаны следующие выводы и заключения

1. Показано, что суммарный трафик систем спутникового доступа к Интернет обладает существенными самоподобными свойствами, оценивается показателем

Херста j < Н < 1, и является долговременно зависимым случайным процессом

2 В результате статистического анализа характеристик телекоммуникационного трафика в системах спутникового доступа к Интернет, выявлено, что наибольшее влияние на самоподобные свойства совокупного трафика оказывает трафик, передаваемый с помощью протокола TCP, а на уровне приложений HTTP трафик.

3 Предложена многоуровневая ON/OFF модель и алгоритм вычисления параметров модели на основе измерений реального трафика. В предлагаемую модель включены такие параметры сети как время передачи туда и обратно, скорость передачи данных, а также параметры распределений Парето Это позволяет проводить имитационное моделирование с учетом самоподобных свойств Интернет-трафика

4 В результате сравнительного анализа вероятности переполнения буфера в случаях монофрактального и мультифрактального трафика получено, что при передаче мультифрактального трафика вероятность переполнения буфера на несколько порядков выше вероятности переполнения буфера в случае передачи монофрактального трафика

5 С целью повышения эффективности управления и обработки трафика Интернет с учетом самоподобности трафика предложена очередь с виртуальной параллельной структурой (RED+TAIL), в которой трафик реального времени (web, UDP) и трафик не реальног о времени (FTP) разделены по двум разным виртуальным очередям, использующим одну и ту же физическую память буфера Для обслуживания приложений реального времени в первой виртуальной очереди предложено применять Drop-tar 1 метод Для разделения кратковременных и

длительных TCP соединений по различным виртуальным очередям предложено использовать простые алгоритмы идентификации

6 Результаты моделирования показывают, что при использовании очереди с виртуальной параллельной структурой 1) уменьшается коэффициент потери пакетов для web-трафика RED+TAIL 1 278%, RED 4 514%, Drop-Tail 4 234%, CBR-трафика RED+TAIL 0 3%, RED 3 95%, Drop-Tail 1 55% 2) Уменьшается задержка web-трафика RED+TAIL 0 114 с, RED 0 143 с, Drop-Tail 0 340 с, и CBR-трафика RED+TAIL 0 109 с, RED 0 141 с, Drop-Tail 0 342 с 3) Увеличивается пропускная способность для web-трафика RED+TAIL 144 455 Кбит/с, RED 137 124 Кбит/с, Drop-Tail 138 983 Кбит/с, и CBR-трафика RED+TAIL 19 867 Кбит/с, RED 19 140 Кбит/с, Drop-Tail 19 601 Кбит/с

7 Комплексное использование полученных в работе методик и алгоритмов позволяет осуществлять построение сетей спутникового доступа к Интернет, с учетом самоподобных свойств Интернет-трафика, что позволяет повысить качество обслуживания пользователей

8. Внедрение предложенных в диссертационной работе технических решений в ЗАО «ВостокИнфоКосмос» и ООО «ГеоТелекоммуникации», подтверждается соответствующими актами о внедрении

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

1 Лукьянцев Д А Повышение эффективности управления и обработки трафика Интернет // Наукоемкие технологии -М. Радиотехника, 2006.-№11-12 -С 89-94

2 Лукьянцев Д А Оценка качества передачи трафика речи, видео и данных в условиях приоритета // Электротехнические и информационные комплексы и

системы - М Радиотехника, 2006 - Т 2, №1 - С 38-40

3 Лукьянцев Д А Многоуровневая ON/OFF-модель Internet трафика Проблемы развития электротехнических комплексов и информационных систем // Материалы 2-й межвузовской НТК Проблемы развития электротехнических комплексов и информационных систем - М ГОУВПО МГУС, 2006 - С 87-98

4 Лукьянцев Д А Оценка запаздывания сигнала в спутниковых ATM сетях связи // Сборник докладов НТК «Информационные технологии в XXI веке» - М МГУС, 2002 - С 115-117

5 Лукьянцев ДА. Сравнительный анализ СМО в условиях передачи приоритетного трафика речи, видео и данных // Известия ВУЗов Электротехнические комплексы и информационные системы - М Радиотехника, 2005 -№1 -С 111-115

6 Румянцев К Е , Прокопенко Н Н , Лукьянцев Д А Оценка качества предоставления современных транспортных услуг в сетях общего пользования // Вестник компьютерных и информационных технологий - М Машиностроение, 2008 - №1. -С 30-40.

7 Шелухин О И , Прокопенко Н Н , Румянцев К Е , Лукьянцев Д А Многоуровневая on/off модель Интернет трафика // Искусственный интеллект Интеллектуальные системы Материалы 8-й международной научно-технической конференции. -Донецк- ИПИИ- Наука i осв1та, 2007. - С 254-256

8 Румянцев К Е, Лукьянцев Д А Методы повышения эффективности управления и обработки трафика Интернет с учетом самоподобности трафика // Материалы 18-й межвузовской НТК Наука-сервису - М ГОУВПО МГУС, 2006 - С 75-76

9 Шелухин О И . Куюн А В , Лукьянцев Д А Особенности

влияния фрактальности трафика' на построение очередей телекоммуникационных сетей // Электротехнические и информационные комплексы и системы — М Радиотехника, 2006 - Т 2, Xsl - С 47-53

10 Шелухин О И, Лукьянцев ДА. Результаты экспериментальных исследований самоподобности IP трафика в корпоративной сети спутниковой связи // Наука сервису. 10-я международная Научно-практическая конференция Сборник материалов круглого стола «Техника и технологии сервиса» — М ГОУВПО МГУС, 2006 -Ч 1 -С 177-182

11 Шелухин О И, Лукьянцев Д А Реализация технологии ATM в сетях спутниковой связи П Вестник МГУС Радиоэлектроника и информатика - М Франтэра, 2002 -С 78-88

12 Шелухин О.И , Лукьянцев Д А Многоуровневая ON/OFF-модель Интернет-трафика корпоративной сети спутниковой связи // Электротехнические и информационные комплексы и системы - М • Радиотехника, 2006 - Т 2, №2 - С 59-64

13. Шелухин О И , Лукьянцев Д А, Пастухов А С , Голованов С В Сети спутниковой связи VSAT Учебное пособие для вузов. - Мытищи МГУЛ, 2004 -281 с

Тип ТТИ ЮФУ Заказ № / < тир /v экз

Введение.

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи.LJ.LL.L'.

1.1. Сравнительный анализ базовых продуктов спутниковой связи.

1.2. Анализ существующих технических решений спутникового доступа к Интернет.

1.3. Анализ протоколов передачи данных в асимметричных сетях спутникового доступа к Интернет.

1.4. Обзор проблем самоподобности сетевого трафика.

1.5. Постановка задачи исследований.

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРАФИКА В СИСТЕМАХ СПУТНИКОВОГО ДОСТУПА К ИНТЕРНЕТ.

2.1. Постановка задачи.40 *

2.2. Условия проведения эксперимента и структура сети.

2.2.1. Структура спутниковой системы комбинированного доступа к Интернет.

2.2.2. Условия проведения эксперимента.

2.3. Исследование статистических характеристик телекоммуникационного трафика системы спутникового доступа к Интернет.

2.3.1. Анализ суммарного трафика.

2.3.2. Анализ данных для HTTP трафика.

2.3.3. Анализ данных для SMTP трафика.

2.4. Оценка самоподобности трафика TCP/IP с помощью специализированных тестов.

2.4.1. Корреляция и масштабный анализ.

2.4.2. Анализ долговременной зависимости 2.5. Выводы.

Глава 3. РАЗРАБОТКА САМОПОДОБНЫХ МОДЕЛЕЙ ИНТЕРНЕТ

ТРАФИКА И ОЦЕНКА ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

3.1. Многоуровневая ON/OFF модель Интернет-трафика.

I ' ! '

3.1.1. Постановка задачи.

3.1.2. Оценка параметров и согласование модели.

3.1.3. Оценка статистических характеристик Интернет-трафика в спутниковой сети.

3.1.4. Резюме.

3.2. Оценка влияния самоподобности трафика на построение очередей.

3.2.1. Модель построения очередей с трафиком в виде фрактального броуновского движения.

3.2.2. Модель построения очередей с трафиком в виде фрактального движения Леви.

3.2.3. Определение асимптотической нижней границы вероятности переполнения буфера.

3.2.4. Оценка вероятности переполнения буфера в случае мультифрак-тального трафика.

3.2.5. Сравнительный анализ в случае мульти- и монофрактального трафика.

3.2.7. Резюме.

3.3. Оценка качества передачи трафика речи, видео и данных в условиях приоритета.

3.3.1. Оценка качества передачи трафика речи, видео и данных в условиях приоритета для системы M/G/1.

3.3.2. Оценка качества передачи трафика речи, видео и данных в условиях приоритета для системы М/М/1.

3.4 Выводы.

Глава 4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО УЛУЧШЕНИЮ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМ СПУТНИКОВОГО ДОСТУПА К ИНТЕРНЕТ.

4.1. Анализ работы метода адаптивного RED.

4.2. Анализ чувствительности метода адаптивного RED к web-трафику

4.3. Модель очереди с виртуальной параллельной структурой.

4.3.1. Оценка эффективности параллельной структуры.

4.3.2. Динамическое изменение порогов для метода адаптивного RED

4.4. Выводы.

На рынке телекоммуникационных услуг Интернет занимает одно из лидирующих мест, и с каждым годом число пользователей подобными услугами возрастает. Особую популярность для районов Сибири и Дальнего Востока нашей страны приобрел спутниковый доступ к Интернет, не требующий развитой инфраструктуры.

Необходимо отметить, что существует две основные схемы работы через спутник — симметричная и асимметричная. В первом случае клиент осуществляет и передачу запроса на спутник, и приём данных со спутника. Такое решение является дорогим для индивидуального пользователя по части клиентского оборудования и стоимости трафика, и применяется в основном в тех случаях, когда его использование является либо единственно возможным, либо более дешёвым, чем использование проводных или радиоканалов (например, в труднодоступных или удалённых районах с неразвитой инфраструктурой связи).

Во втором случае со спутника осуществляется лишь приём информации, в то время как передача запросов осуществляется по медленным наземным каналам связи, например, через существующего провайдера Интернет. Очевидно, что стоимость такого решения низка не требуется дорогостоящего спутникового оборудования передачи данных, для приёма можно использовать стандартную спутниковую антенну «тарелку» совместно с DVB картой, для передачи исходящих запросов — обычный модем. DVB устройство (Digital Video Broadcasting — передача цифрового видео) представляет собой PCI плату (карту) или внешнее DVB устройство, которое производит обработку цифрового спутникового сигнала, поступающего с приёмной антенны и преобразует сигнал в видео поток (т.е. кроме Интернета можно смотреть спутниковое телевидение) либо в Интернет данные. Подсчитано, что во время работы в

Интернет объём исходящего трафика пользователя примерно в десять раз меньше, чем объём входящего. В самом деле, вы в основном скачиваете информацию, а не закачиваете её в Интернет. Поэтому в большинстве случаев во время работы в Интернет в сеть уходит лишь управляющая информация (запросы), объём которой невелик. Направим исходящий трафик по медленному наземному каналу, входящий — по спутниковому, и мы получим как минимум десятикратный выигрыш по скорости загрузки - т.е. получим скорость, с которой может сравниться лишь скорость выделенной линии Интернет.

Последние исследования демонстрируют, что телекоммуникационный трафик проявляет изменчивость в широком диапазоне масштабов времени. Такая изменчивость не совместима с традиционными моделями сетевого трафика, которые проявляют пульсирующий характер на коротких масштабах времени, но сильно сглажены на больших, и поэтому в них отсутствует долговременная зависимость. Так как инвариантная к масштабу пульсирующая структура- может оказывать сильное влияние на производительность сети, понимание причин и последствий самоподобности в трафике является очень важным.

Существенный вклад в решение задач этого класса внесли ученые нашей страны Лиханов Н., Потапов A.A., Цыбаков Б.С., Шелухин О.И. и др., а также зарубежные ученые К. Park, W. Willinger, P. Abry, M. S. Taqqu, Ilkka Norros и др.

Сложность понимания лежащих в основе принципов, которые могут привести к самоподобности в сетевом трафике, в основном определяется тем, что не существует одного причинного фактора определяющего самоподобность. Различные корреляции, существующие в самоподобном сетевом трафике, которые воздействуют на различных временных масштабах, могут возникать по различным причинам, проявляя себя в характеристиках относительно конкретного временного масштаба. Это может быть, например, структура информации и поиска (приложений, диска и программы в памяти), «время обдумывания» пользователя и преимущество передач файлов (сеанс/активность), TCP или Ethernet механизмы управления.

Известно множество как экспериментальных, так и теоретических исследований в этой области, однако очень небольшое число работ посвящено исследованию фрактальной природы трафика Интернет сервисов в спутниковых телекоммуникационных системах. На сегодняшний день нет систематизированных исследований воздействия самоподобных свойств Интернет-трафика в спутниковых системах связи на качество обслуживания. каждого подписчика. Исследование данной проблемы представляется важным, поскольку при наличии самоподобного трафика в системах спутникового доступа к Интернет, качество обслуживания (QoS - Quality of Service);-, каю правило, ухудшается по сравнению с тем, что. наблюдалось бы, например,', в случае пуассоновского трафика.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является улучшение технических характеристик систем спутникового доступа) к:. Интернет, посредством оценки влияния на них самоподобных свойств трафика систем спутникового доступа к Интернет и разработки;: рекомендаций по управлению трафиком.

Для достижения указанной-цели в диссертации сформулированы и решены следующие задачи: ■

1. Экспериментальные исследования Интернет-трафика сети спутникового доступа к Интернет с целью выявления эффекта-самоподобности.

2. Статистический анализ характеристик телекоммуникационного трафика в системах спутникового доступа к Интернет, с целью выявления влияния отдельных составляющих Интернет-трафика на самоподобные свойства совокупного трафика.

3. Разработка статистических моделей трафика TCP/IP и имитационное моделирование передачи потоков информации через узел связи ТС с динамической настройкой параметров входного трафика, ресурсов узла и оценки параметров, характеризующих качество передачи информации, с учетом самоподобных свойств реальных процессов.

4. Сравнительный анализ вероятности переполнения буфера в случаях монофрактального и мультифрактального трафика.

5. Разработка рекомендаций по повышению эффективности управления и обработки Интернет-трафика с учетом самоподобности трафика путем реализации в маршрутизаторе очереди с виртуальной параллельной структурой.

Методы исследования. Для проведения исследований использовались методы математической статистики и теории случайных процессов, теории массового обслуживания, а также методы имитационного моделирования. Достоверность и обоснованность результатов исследований обеспечены следующим:

• непротиворечивостью результатов имитационного моделирования теоретическим положениям математической статистики, теории массового обслуживания, теории сетей связи;

• длительностью экспериментальных исследований, их повторяемостью и контролируемостью.

Предметом исследования являются: экспериментальные исследования телекоммуникационного трафика в системах спутникового доступа к Интернет. Модель самоподобного Интернет-трафика. Разработка рекомендаций по повышению эффективности управления и обработки Интернет-трафика.

Научная новизна исследований, проведенных в диссертации, состоит в следующем:

1. Модель очереди с виртуальной параллельной структурой, позволила улучшить технические характеристики (коэффициент потери пакетов, задержка передачи, пропускная способность) систем спутникового доступа к Интернет.

2. Имитационное моделирование генерации самоподобного телекоммуникационного трафика и передачи цифровых потоков информации через узел сети связи с коммутацией пакетов, позволило провести исследования методов выбора параметров телекоммуникационных сетей.

3. Методика оценки влияния самоподобности трафика на построение очередей в случае фрактального трафика на входе, которая позволила доказать, что в случае мультифрактального трафика увеличивается вероятность переполнения буфера «критического» места соединения.

4. Впервые разработана методика оценки качества передачи трафика речи, видео и данных в условиях приоритета.

Практическая ценность диссертации и использование ее результатов:

1. Получены выражения, позволяющие оценить влияние мультифрактальности трафика на вероятность переполнения буфера. Показано, что учет самоподобности трафика обеспечивает получение более точных соотношений между параметрами сети — размером буфера, пропускной способностью канала и параметрами трафика.

2. Установлено, что учет эффекта самоподобности и выполнение рекомендаций позволяют улучшить коэффициент потери пакетов для web-, CBR- и FTP-трафика, уменьшить задержку web- и CBRтрафика, и увеличить пропускную способность для web- и CBR-трафика по сравнению с методами адаптивного RED и Drop-Tail.

3. Результаты диссертации использованы при модернизации и развитии системы спутникового доступа к Интернет ЗАО «ВостокИнфоКосмос». В частности, разработанные в диссертации рекомендации по использованию очереди с виртуальной параллельной структурой, нашли применение при: определении концепции и путей повышения эффективности системы спутникового доступа к Интернет; выборе основных технических решений по развитию системы спутникового доступа к Интернет, что подтверждено актом о внедрении (Исх. № 1/1494 от 12.09.2006 г.).

4. Результаты диссертации использованы при разработке и развертывании системы спутникового доступа к Интернет ООО «ГеоТелекоммуникации». В частности, разработанные в диссертации рекомендации по использованию очереди с виртуальной параллельной структурой позволили: снизить коэффициент потери пакетов с 5% до 2%, а следовательно улучшить качество обслуживания пользователей системы спутникового доступа к Интернет; уменьшить задержку передачи файлов на 10%, что подтверждено актом о внедрении (Исх. № 311/6 от 20.10.2006 г.).

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Эффект самоподобности Интернет-трафика системы спутникового доступа к Интернет, который выявлен посредством статистического анализа характеристик телекоммуникационного трафика в системах спутникового доступа к Интернет, полученных в результате экспериментальных исследований ТС ООО «ГеоТелекоммуникации».

2. Многоуровневая ON/OFF модель, которая разработана на основе анализа статистических характеристик реального трафика и отличается тем, что в ней учтен мультифрактальный характер совокупного Интернет-трафика, передаваемого с использованием TCP и-HTTP.

3. Имитационные модели генерации и передачи самоподобного телекоммуникационного трафика через узел сети связи с коммутацией • пакетов, позволяющие оценить качество обслуживания'' передаваемых потоков информации и проводить сопоставление результатов с экспериментальными данными.

4. Разработанное программное обеспечение, позволяющее осуществить имитационное моделирование ТС с пакетной коммутацией при значительной вариации типов и характеристик входного трафика, параметров узлов коммутации.

5. Результаты исследования влияния моно и мультифрактальности сетевого трафика на вероятность переполнения буфера самого перегруженного сервера системы спутникового доступа к Интернет, доказывающие, что в случае мультифрактального трафика вероятность переполнения буфера увеличивается.

6. Результаты имитационного моделирования качества обработки Интернет сервисов, позволяющие осуществить выбор значений-контролируемых параметров при использовании структуры с параллельными очередями, в условиях долговременной зависимости телекоммуникационного трафика.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях, проводимых различными организациями в том числе:

10-й международной Научно-практической конференции. Сборник материалов круглого стола « Техника и технологии сервиса»;

2-й межвузовской Научно-технической конференции «Проблемы развития электротехнических комплексов и информационных систем»;

18-й межвузовской Научно-технической конференции «Наука Сервису».

Личный вклад автора. Все основные научные результаты, изложенные в диссертации, получены автором лично.

Публикации результатов. По результатам исследования опубликовано 13 печатных работ, из них 11 статьи, одна в журнале «Наукоемкие технологии» и одна в журнале «Вестник компьютерных и информационных технологий» рекомендованными Высшей аттестационной комиссией, 1 тезисы докладов и 1 учебное пособие. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 103 наименования и двух приложений. Работа содержит 165 страницы машинописного текста, 47 рисунков.

4.4. Выводы

1. 1.Показана уязвимость метода адаптивного RED от пульсаций трафика. Для исключения ненужной потери пакетов, предложена очередь с виртуальной параллельной структурой, которая может быть полезным инструментом, для оценки влияние параметров сети на работу TCP соединения. Главным преимуществом предлагаемой технологии является то, что она сохраняет среднюю скорость потерь пакетов в пределах диапазона очень маленьких значений так, чтобы средний размер TCP окна у отправителей имел большое значение в фазе предотвращения перегрузки. Следовательно, любые перегрузки в маршрутизаторе не могут быть причиной других перегрузок на стороне TCP отправителя.

2. Показано, что коэффициент потери пакетов и среднюю задержку можно значительно уменьшить посредством динамического распределения полосы пропускания и активного управления очередью с параллельной структурой. Этот метод объединяет преимущества методов Drop-tail и адаптивного RED. Результаты моделирования показывают, что при использовании данного метода достигается наименьшая средняя задержка для приложений реального времени и сохраняется высокая пропускная способность для best-effort соединений, а также значительно уменьшается коэффициент потери пакетов в обеих очередях.

3. Структура с параллельными очередями обеспечивает большую свободу для управления маршрутизатором, применяя различные политики распределения полосы пропускания и динамические пороги для адаптивного RED. В рассматриваемом случае, метод распределения пропускной способности — простая функция от текущей длины виртуального буфера. Параллельная схема управления очередью, неодинаково обрабатывает пульсирующие и не пульсирующие трафики (в реальном времени) для повышения пропускной способности маршрутизаторов с сильной загрузкой.

4. Предлагаемый метод прогнозирования может помочь менеджеру сети, определить какие пропускные способности должны быть распределены между всеми буферами так, чтобы требования к качеству обслуживания были соответственно удовлетворены в условиях двухуровневого TCP трафика.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной диссертационной работе решена задача улучшения технических характеристик систем спутникового доступа к Интернет, посредством оценки влияния на них самоподобных свойств трафика систем спутникового доступа к Интернет и разработки рекомендаций по управлению трафиком, имеющая существенное значение для отрасли связи.

На основании проведенных исследований сделаны следующие выводы и заключения:

1. Показано, что суммарный трафик систем спутникового доступа к Интернет обладает существенными самоподобными свойствами, оценивается показателем Херста \ < Н < 1, и является долговременно зависимым случайным процессом.

2. В результате статистического анализа характеристик телекоммуникационного трафика в системах спутникового доступа к Интернет, выявлено, что наибольшее влияние на самоподобные свойства совокупного трафика оказывает трафик, передаваемый с помощью протокола TCP, а на уровне приложений HTTP трафик.

3. Предложена многоуровневая ON/OFF модель и алгоритм вычисления параметров модели на основе измерений реального-трафика. В предлагаемую модель включены такие параметры сети как время передачи туда и обратно, скорость передачи данных, а также параметры распределений Парето. Это позволяет проводить имитационное моделирование с учетом самоподобных свойств Интернет-трафика.

4. В результате сравнительного анализа вероятности переполнения буфера в случаях монофрактального и мультифрактального трафика получено, что при передаче мультифрактального трафика вероятность переполнения буфера на несколько порядков выше вероятности переполнения буфера в случае передачи монофрактального трафика.

5. С целью повышения эффективности управления и обработки трафика Интернет с учетом самоподобности трафика предложена очередь, с виртуальной параллельной структурой (RED+TAIL), в которой трафик реального времени1 (web, UDP). и трафик не реального времени; (FTP) разделены по двум разным виртуальным очередям, использующим одну и ту же физическую память буфера. Для обслуживания приложений реального времени в первой виртуальной очереди предложено применять Drop-tail метод. Для разделения кратковременных и длительных. TCP соединений по различным виртуальным очередям предложено использовать простые алгоритмы идентификации. „

6. Результаты моделирования показывают, что при использовании очереди с виртуальной параллельной структурой: 1) уменьшается коэффициент потери пакетов для web-трафика RED+TAIL 1.278%, RED 4.514%, Drop-Tail 4.234%; CBR-трафика RED+TAIL 0.3%, RED 3.95%, Drop-Tail 1.55%. 2) Уменьшается, задержка web-трафика RED+TAIL 0.114 с, RED' 0.143 с, Drop-Tail 0.340 с; и CBR-трафика RED+TAIL 0.109 с, RED 0.141 с, Drop-Tail 0.342 с. 3) Увеличивается пропускная способность для web-трафика RED+TAIL 144.455 Кбит/с, RED 137.124 Кбит/с, Drop-Tail 138.983 Кбит/с; и CBR-трафика RED+TAIL 19.867 Кбит/с, RED 19.140 Кбит/с, Drop-Tail 19.601 Кбит/с.

7. Комплексное использование полученных в работе методик и алгоритмов позволяет осуществлять построение сетей спутникового доступа к Интернет, с учетом самоподобных. свойств Интернет-трафика, что позволяет повысить качество обслуживания пользователей.

8. Внедрение предложенных в диссертационной работе технических решений в ЗАО «ВостокИнфоКосмос» и ООО «ГеоТелекоммуникации», подтверждается соответствующими актами о внедрении.

1. Невдяев Л.М., Смирнов A.A. Персональная спутниковая связь. — М.: Эко-Трендз, 1998.-215 с.

2. Спутниковая связь и вещание. Под ред. Л .Я. Кантора. — М.: Радио и связь, 1997.

3. Корпоративные системы спутниковой и KB связи. Под ред. A.A. Смирнова. Технологии электронных коммуникаций. — М.: Эко-Трендз, 1997-132 с.

4. Банкет В.Л., Дорофеев В.М. Цифровые методы в спутниковой связи. — М, 1988.

5. Ванина Н.М., Пономарев В.М., Шатров А.Ф. Системы спутниковой связи с асимметричным доступом. Технологии и средства связи // Спутниковая связь. Специальное приложение. 1999. С. 14-15.

6. Документация и программное обеспечение сетевого симулятора ns-2: http://vvvvw-mash.CS.Bcrkcley.EDU/ns.

7. Шелухин О.И., Лукьянцев Н.Ф. Цифровая обработка и передача речи. -М.: Радио и связь, 2000. С. 456.

8. Шелухин О.И., Тенякшев A.M., Осин A.B. Фрактальные процессы в телекоммуникациях. — М.: Радиотехника, 2003 480 с.

9. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. Пер. с англ./ Под ред. Маркова В.В. -М.: Связь. 592 с.10. http://www.dvb.ora (TR 101 20 П.11. http://www.mediasputnik.ru12. http://www.elsi .огц

10. Шелухин О.И., Лукьянцев Д.А, Пастухов A.C., Голованов C.B.: "Сети спутниковой связи VSAT", Учебное пособие для вузов Москва 2004 г., 281 стр.

11. Лукьянцев Д.А. «Оценка запаздывания сигнала в спутниковых ATM сетях связи», Сборник докладов НТК «Информационные технологии в 21 веке» стр. 115-117, Москва, МГУС, 2002 г.

12. Шелухин О.И., Лукьянцев Д.А., Реализация технологии ATM в сетях спутниковой связи, Вестник МГУС «Радиоэлектроника и информатика» Москва 2002 г., стр. 78-88.

13. Лукьянцев Д.А. Оценка качества передачи трафика речи, видео и данных в условиях приоритета. Электротехнические и информационные комплексы и системы, 2006, т.2, №1, стр. 52-56

14. Лукьянцев Д.А.Сравнительный анализ СМО в условиях передачи приоритетного трафика речи, видео и данных «Известия ВУЗов -электротехнические комплексы и информационные системы», Москва N1, 2005, стр. 111-115.

15. Лукьянцев Д.А. Многоуровневая on/off модель Internet трафика. Проблемы развития электротехнических комплексов и информационных систем. Материалы 2-й межвузовской НТК. ГОУВПО «МГУС», М-2006. стр. 87-98.

16. Шелухин О.И., Куюн A.B., Лукьянцев Д.А. Оценка влияния мультифрактальности трафика на построение очередей телекоммуникационных сетей. Электротехнические и информационные комплексы и системы, 2006, т.2, №2, стр. 4753

17. Шелухин О.И., Лукьянцев Д.А. Многоуровневая' ON/OFF-модель Интернет-трафика корпоративной сети спутниковой связи Электротехнические и информационные комплексы и системы, 2006, т.2, №2, стр.59-62.

18. Румянцев К.Е., Лукьянцев Д. А. Методы повышения эффективности; управления и обработки трафика Интернет с учетом самоподобности трафика. Материалы 18-й межвузовской НТК «Наука сервису» ГОУВПО «МГУС», - М-2006. стр. 75-76

19. Taqqu М., Teverosky V. Is network -traffic self-similar or multifractal?, Fractals, vol. 5, no. 1, pp. 63—73, 1997.

20. Riedi R., V'ehel J.L. Multifractal properties of TCP traffic: A numerical study., Tech. Rep. 3129, INRIA, Feb. 1997.

21. Paxson V., Floyd S. Why we don't know how to simulate the internet. In Winter Simulation Conference, 1997, pp. 1037-1044.

22. Erramilli A., Narayan O., Willinger W. Experimental queuing analysis with long range dependent packet traffic. IEEE/ACM Transactions on Networking, vol. 4, no. 2, pp. 209-223, 1996.

23. Veres A., Boda M. The chaotic nature of TCP congestion control. In Proceedings of INFOCOM, 2000, pp. 1715-1723.

24. Crovella M., Bestavros A. Explaining world wide web traffic selfsimilarity. Tech. Rep. 1995-015, CS Dept. Boston University, 1995.

25. Guo L., Crovella M., Matta I. TCP congestion control and heavy tails. Tech. Rep. 2000-017, CS Dept. Boston University, Mar. 2000.

26. Guo L., Crovella M., Matta I How does TCP generate pseudo-selfsimilarity? Tech. Rep. 2001-014, CS Dept. Boston University, Dec. 2001.

27. Crovella M.E., Bestavros A. Self-similar in world wide web traffic: Evidence and possible causes. IEEE/ACM Transactions on Networking, vol. 5, no. 6, pp. 835-846, 1997.

28. Grossglauser M., Bolot J. On the relevance of long-range dependence in network traffic. IEEA/ACM Transactions on Networking, vol. 7, no. 5, pp. 629-640, Oct. 1999.

29. Park K., Kim G., Crovella M. On the relationship between file sizes, transport protocols, and self-similar network traffic. In Proceedings of IEEE International Conference on Network Protocols, 1996, pp. 171— 180.167

30. Krunz M.M., Makowski A.M. Modeling video traffic using M/G/oo input processes: A compromise between Markovian and LRD models. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 16, no. 5, pp. 733-748, 1998.

31. Daoudi K., Frakt A.B., Willsky A.S. Multiscale autoregressive models and wavelets. IEEE Transactions on Information Theory, vol. 45, no. 3, pp.1 828-845, Apr. 1999.

32. Jia-Shiang Jou. Multifractal internet traffic model and active queue management. Dissertation submitted to the Faculty of the Graduate School of the University of Maryland, 2003

33. Veitchand D., Abry P. A wavelet based joint estimator for the parameters of long-range dependence. IEEE Transactions on Information Theory, vol. 45, no. 3, pp. 878-897, 1999.

34. Taqqu M., Willinger W., Sherman R. Proof of a fundamental result in self-similar traffic modeling. Computer Communication Review, vol. 27, no. 2, pp. 5-23, 1997.

35. Greiner M., Jobmann M., Lipsky L. Operations Research, vol. 47, no. 2, pp. 313-326, 1999.

36. Brichet F., Roberts J., Simonian A., Veitch D. Heavy traffic analysis of a storage model with- long range dependent on/off sources. Queueing Systems 23 (1996), 197-215.

37. Giordano S., O'Connell N., Pagano M., Procissi G. A variational approach to the queueing analysis with fractional brownian-motion input traffic, 7th1 IFIP Workshop on Performance Modelling and Evaluation of ATM Networks (Antwerp, Belgium), June 1999.

38. Lui Z., Nain P., Towsley D., Zhang Z.L. Asymptotic behavior of a multiplexer fed by a long-range dependent process, J. Appl. Prob. 36 (1999), 105-118.

39. Norros I. A storage model with self-similar input, Queueing Systems 16 (1994), 387-396.

40. Tsybakov B., Georganas N.D. On self-similar traffic in ATM queue: Definitions, overflow probability bound, and cell delay distribution, IEEE/ACM Trans, on Networking 5 (1997), no. 3, 397-409.

41. Laskin N., Lambadaris I., Harmantzis F.C., Devetsikiotis M. Fractional Levy motion and its application to network traffic modeling. // Elsevier. Computer Networks, 40, 2002, p. 363-375.

42. Karasaridis A., Hatzinakos D. Network Heavy Traffic Modeling Using astable Self-Similar Process // IEEE Transaction on Communications, Vol.49 No 7, 2001.-p. 1203-1214.

43. Trang Dinh Dang. New results in multifractal traffic analysis and modeling. Ph.D. Dissertation, Budapest, Hungaiy 2002.

44. Шварц M. Сети ЭВМ. Анализ и проектирование. — М.: Радио и связь, 1981.

45. Шелухин О.И., Голованов С.В., Сирухи Дж.В. Оценка задержки передачи информации с приоритетами в спутниковых системах связи //Вестник МГУС «Радиоэлектроника и информатика», 2001.

46. Floyd S., Jacobson V. Random early detection gateways for congestion avoidance, IEEE/ACM Transactions on Networking, vol. 1, no. 4, pp. 397493, 1993.

47. Low S.H., Paganini F., Wang J., Adlakha S., Doyle J.C. Dynamics of TCP/RED and a scalable control. In Proceedings of INFOCOM, 2002, pp. 239-248.

48. Christiansen M., Jaffay K., Ott D., Smith F.D. Tuning RED for web traffic. In Proceedings of SIGCOMM, 2000, pp. 139-150.

49. Misra V., Gong W., Towsley D.F. Fluid-based analysis of a network of AQM routers supporting TCP flows within application to RED in Proceedings of SIGCOMM, 2000, pp. 151-160.

50. Ranjan P., Abed E., La R. Nonlinear instabilities in TCP-RED. In Proceedings of INFOCOM, 2002, pp. 249 -258.

51. Ott T.J, Lakshman T.V., Wong L.H. SRED: Stabilized RED. In Proceedings of INFOCOM 99, 1999, pp. 1346-1355.

52. Lin D., Morris R. Dynamics of random early detection. In Proceedings of SIGCOMM, 1997, pp. 127-137.

53. Clark D., Feng W. Explicit allocation of best-effort packet delivery service. IEEE/ACM Transactions on Networking, vol. 6, no. 4, pp. 362-373, Aug. 1998.

54. Athuraliya S., Low S.H., Li V., Yin Q. REM: Active queue management. IEEE Network, vol. 15, no. 3, pp. 48-53, 2001.

55. Feng W., Kandlur D., Saha D., Shin K.G. BLUE: A new class of active queue management algorithms. Tech. Rep. U. Michigan EECS CSE-TR-387-99, 1999.

56. Feng W., Kandlur D.D., Saha D., Shin K.G. A self-configuring RED gateway. In Proceedings of INFOCOM 99, 1999, pp. 1320-1328.

57. Floyd S., Gummadi R., Shenker S. Adaptive RED: An algorithmrfor increasing the robustness of RED. Available at http://www.icir.org/floyd/papers/adaptiveRed.pdf, Aug. 2001. y

58. Van Jacobson, "Congestion avoidance and control," in Proceedings of SIGCOMM, 1988, pp. 314-329.

59. Ott T., Kemperman J., Mathis M. The stationary behavior of ideal TCP congestion avoidance. hUn://citcsccr.ni.nec.com/ott96stationarv.html.

60. Mathis M., Semke J., Mahdavi. The macroscopic behavior of the TCP congestion avoidance algorithm, Computer Communication Review, vol. 27, no. 3, pp. 953-962, 1997.

61. W. R. Stevens. TCP/IP Illustrated (Volume 1). Addison Wesley, 1994.

62. Mandelbrot B.B. Self-similar error clusters in communications systems and the concept of conditional systems and the concept of conditional stationarity. IEEE Transactions on Communications Technology, COM-13:71-90, 1965.

63. Mandelbrot В. Some Noises with 1 If Spectrum, a Bridge Between Direct Current and White Noise. IEEE Transactions on Information Theory, IT 13(2):289-298, April 1967.

64. Mandelbrot B.B. A fast fractional Gaussian noise generator. Water Resources Research, 7:543-553, 1971.

65. Mandelbrot B.B. The Fractal Geometry of Nature. W.H. Freeman and Co., SanFrancisco, 1982.

66. Molnar S., Maricza I., «Source Characterization in Broadband Networks», High Speed Networks Laboratory, Dept. of Telecommunications and Telematics, Technical University of Budapest, 1999.

67. Molnar S. and Miklos Gy. On burst and correlation structure of teletraffic models. In D. D. Kouvatsos, editor, 5th IFIP Workshop on Performance Modelling and Evolution of ATM Networks, Ilkley, U.K., July 1997.

68. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. -М.: Физматгиз, 1962. 1041 с.

69. Блох Э.Л., Попов О.В., Турин В.Я. Модели источника ошибок в каналах передачи цифровой информации. — М.: «Связь»,1971. 312 с.

70. Нейман В.И. Самоподобные процессы и их применение в теории телетрафика // Труды MAC. 1999, №1(9). С. 11-15.

71. Maral G., Bousqet М. Satellite Comunication Systems. John Wiley & Sons Ltd. 1998.-756 p.

72. Брусиловский Л., Есаков П. Российский рынок спутникового Интернет. «Сети», №12 -1999 г.

73. Диденко М.Г., Столяров И.Н. Современные технологии спутникового доступа к сети Интернет. Технологии и средства связи / Спутниковая связь. Специальное приложение. 1999 г.

74. G. Olariu, Flow control in a Hybrid Satellite-Terrestrial Network: Analysis and Algorithm Design, M.S. Thesis, Systems Engineering Program, Institute for System Research, University of Maryland, College Park, 1997, Technical Report ISR TR MS 97-7.

75. M. Staragescu, Bandwidth Allocation tj Interactive Users in DBS-Based Hybrid Internet, M.S. Thesis, Systems Engineering Program, Institute for System Research, University of Maryland, College Park, 1998, Technical Report ISR TR MS 98-3.

76. P.P. Bhattacharyand, A. Ephrimides, Optimal Scheduling with Strict Deadlines, IEEE Trans. Automatic Control, Vol. 34, No 7 (July 1989), pp. 721-728.

77. A.D. Falk, N.Suphasindhu, D. Dillon, J.S. Baras, a System 'Design for a Hybrid Network Terminal Using Asymétrie TCP/IP to Support Internet Applications, Proceeding of Technology 2004 Conference, Washington, D.C., 1994.

78. P. Maab, A. K. Louis and A. Rieder, Wavelets Theory and Applications, John Wiley & Sons, 1997.

79. P. Abry and D. Veitch, Wavelet analysis of long-range-dependent traffic, IEEE Transactions on Information Theory, vol. 44, no. 1, pp. 2-15, 1998.1

80. R. Riedi, Multifractal processes, Tech. Rep. TR99-06, ECE Dept. Rice University, 1999.

81. V. Ribeiro, R. Riedi, M. Crouse, and R. Baraniuk, "Multiscale queuing analysis of long-range dependence network traffic," Submitted to IEE Etransactions on Networking.

82. K. Park and W. Willinger, Self-Similar Network Traffic and Performance Evaluation, John Wiley & Sons, 2000.

83. V. Firoiu and M. Borden, "A study of active queue management for congestion control," in Proceedings oflNFOCOM, 2000, pp. 1435-1444.

84. P. Tinnakornsrisuphap and A.M. Makowski, "Queue dynamics of RED gateways under large number of TCP flows," Tech. Rep. ISR TR2001-14, ISRUniv. of Maryland, 2001.