sapiСистемный анализ и прикладная информатика«System analysis and applied information science»2309-49232414-0481Belarusian National Technical Universitysapi-116Research ArticleСистемный анализSystem analysisИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НЕЧЕТКОГО РЕГУЛЯТОРА С ДВУМЯ ВХОДАМИ В СИСТЕМЕ АКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОЧЕРЕДЬЮ ПАКЕТОВ В СЕТЯХ TCP/IPSTUDY THE EFFECTIVENESS APPLICATIONS OF FUZZY CONTROLLER WITH TWO ENTRANCES IN THE SYSTEM OF ACTIVE QUEUE MANAGEMENT THE PACKETS IN TCP/IP NETWORKSНевдачинаО. В.NevdachynaO. V.ПолоневичА. П.PolonevychA. P.АртющикА. С.ArtyuschykA. S.

Postgraduate

Государственный университет телекоммуникаций, КиевУкраинаUniversity of Telecommunications, KievUkraine201614112016031925Copyright © Невдачина О.В., Полоневич А.П., Артющик А.С., 20162016Невдачина О.В., Полоневич А.П., Артющик А.С.Nevdachyna O.V., Polonevych A.P., Artyuschyk A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sapi.bntu.by/jour/article/view/116

В статье представлен подход к решению проблемы перегрузок в сетях TCP/IP. Предложен нечеткий регулятор с двумя входами для системы активного управления очередью пакетов в сетях TCP/IP и исследовано его использование в данных системах при случайном изменении нагрузки трафика. Предложенный регулятор имеет два входа, один из которых это значение разницы между текущей длиной очереди, а второй – разница между текущим уровнем использования буфера. На выходе нечеткого регулятора вычисляется значение вероятности отбрасывания пакетов. Математическая модель системы активного управления очередью, которая исследуется, представлена в интерактивной системе MATLAB, где так же продемонстрированы процессы, происходящие в данной системе при случайном изменении нагрузки трафика. Результаты исследований показывают, что AQM-система с нечетким регулятором с двумя входами достаточно стабильно поддерживает заданную текущую длину очереди при достаточно малых значениях вероятности отбрасывания/маркировки пакетов (при желаемом размере очереди q0 = 200 пакетов, среднее значение вероятности отбрасывания/маркировка не больше 3,5×10–3или меньше 0,35% пакетов отбрасывается или маркируется из общего числа поступающих пакетов). Полученные в работе результаты позволят повысить эффективность функционирования и эксплуатации сетей TCP/IP в результате повышения качества передачи данных. Это происходит за счет внедрения предложенного регулятора при проектировании новых более эффективных маршрутизаторов для сетей и минимизации задержки информации.

The paper presents an approach to solving the overloading problem in TCP/IP networks. Offered fuzzy controller with two inputs for system of active queue management packages in TCP/IP networks, and investigated its use in these systems with a random change of traffic load. Proposed controller has two inputs, one of which is the value of the difference between the current queue length and the second – the difference between the current level of usage of the buffer. The output of the fuzzy controller calculates the probability of discarding packet.

Mathematical model system of active queue management that is studied is presented in an interactive MATLAB system, in wherein also is demonstrated the processes occurring in the system with a random change of traffic load. The research results show that the AQM-system with fuzzy controller with two entrances stable enough maintains the desired current length the queue for sufficiently small values of the probability of dropping/marking packets (at acceptable size of queue q0= 200 packets, the average probability of dropping / marking is not more than 3,5×10–3 or less 0,35% packets is discarded or marked from the total number of incoming packets). The results obtained will help improve the efficiency of the functioning and operation of TCP / IP networks by increasing data transmission quality. this happens due introduction of the proposed controller at the design of new, more efficient routers for networks to minimize the delay of information.

нечеткий регуляторTCP/IPактивное управление очередьюАУОAQMочередь пакетовMATLAB: fuzzy controlTCP/IPan active queue managementAAOAQMpacket queueMATLABReferencesНевдачина О. В., Полоневич А. П. Застосування нечіткого регулятора в системі активного управління чергою. – u-conferences.org/CSPS, 2015.Невдачина О. В., Полоневич А. П. Застосування нечіткого регулятора в системі активного управління чергою. – u-conferences.org/CSPS, 2015.Hollot C. V., Misra V., Towsley D., Gong W. B. «Analysis and design of controllers for AQM routers supporting TCP flows». IEEE/ACM Transactions on Automatic Control, Vol. 47, no. 6, pp. 945–959, June 2002.Hollot C. V., Misra V., Towsley D., Gong W. B. «Analysis and design of controllers for AQM routers supporting TCP flows». IEEE/ACM Transactions on Automatic Control, Vol. 47, no. 6, pp. 945–959, June 2002.Hollot C. V., Misra V., Towsley D., Gong W. B. «On Designing Improved Controllers for Routers Supporting TCP Flows», in Proceedings of IEEE INFOCOM’2001, April 2001, 1726–1734.Hollot C. V., Misra V., Towsley D., Gong W. B. «On Designing Improved Controllers for Routers Supporting TCP Flows», in Proceedings of IEEE INFOCOM’2001, April 2001, 1726–1734.Гостев В. И., Кунах, Н. И., Невдачина, О. В., Кучер С. В. Активное управление очередью пакетов в IP-сетях на базе нечеткой логики // VI Міжнародна науково-технічна конференція «Сучасні інформаційно-комунікаційні технології» COMINFO’2010 – Livadia. 04–08 жовтня 2010 р. Крим, Ялта-Лівадія. – С. 65–66.Гостев В. И., Кунах, Н. И., Невдачина, О. В., Кучер С. В. Активное управление очередью пакетов в IP-сетях на базе нечеткой логики // VI Міжнародна науково-технічна конференція «Сучасні інформаційно-комунікаційні технології» COMINFO’2010 – Livadia. 04–08 жовтня 2010 р. Крим, Ялта-Лівадія. – С. 65–66.Гостев В. И., Кунах, Н. И., Невдачина, О. В., Артющик, А. С. Аппроксимация комплексной передаточной функцией звена ПАДЕ n-го порядка (приближением ПАДЕ n-го порядка) звена чистого запаздывания для AQM- систем // Сучасна спеціальна техніка. – 2013. – №. 1. – С. 79–85.Гостев В. И., Кунах, Н. И., Невдачина, О. В., Артющик, А. С. Аппроксимация комплексной передаточной функцией звена ПАДЕ n-го порядка (приближением ПАДЕ n-го порядка) звена чистого запаздывания для AQM- систем // Сучасна спеціальна техніка. – 2013. – №. 1. – С. 79–85.Гостев В. И., Скуртов С. Н., Невдачина О. В., Кротов В. Д. Нечеткое активное управление очередью в узкоспециализированной радиосвязи // Сучасна спеціальна техніка. – 2011. – №. 3. – С. 66–79.Гостев В. И., Скуртов С. Н., Невдачина О. В., Кротов В. Д. Нечеткое активное управление очередью в узкоспециализированной радиосвязи // Сучасна спеціальна техніка. – 2011. – №. 3. – С. 66–79.Гостев В. И. Проектирование нечетких регуляторов для систем автоматического управления. – СПб.: БХВ-Петербург, 2011. – 416 с.Гостев В. И. Проектирование нечетких регуляторов для систем автоматического управления. – СПб.: БХВ-Петербург, 2011. – 416 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.