НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК


НОВОСИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

ISSN (печатн.): 1814-1196          ISSN (онлайн): 2658-3275
English | Русский

Последний выпуск
№3(72) Июль - Сентябрь 2018

Дискретное имитационное моделирование алгоритма организации очереди в буфере маршрутизатора

Выпуск № 1 (58) Январь - Март 2015
Авторы:

Е.А. БАРАБАНОВА,
И.А. БЕРЕСНЕВ
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/1814-1196-2015-1-135-147
Аннотация
Неравномерный рост скоростей каналов передачи данных неизбежно приводит к возникновению «узких» мест в инфокоммуникационной сети и, соответственно, к возникновению перегрузок, особенно при подключении сетей доступа к транспортной сети. Традиционные протоколы управления очередями и предотвращения перегрузок не справляются с управлением трафиком высокой плотности и нелинейно измененяемой нагрузки, что приводит к возникновению перегрузок, вызывает уменьшение эффективной скорости передачи данных и ухудшает параметры качества, такие как процент потерянных пакетов, задержки и вариации задержек. Наиболее часто в сетях передачи данных используется пассивный механизм сброса излишка пакетов данных при переполнении очереди. При передаче TCP трафика этот механизм приводит к возникновению явления глобальной синхронизации. Для заблаговременного предотвращения переполнения очереди были разработаны механизмы раннего обнаружения перегрузок. В статье описываются принципы построения имитационной модели для алгоритмов активного управления очередью. Приводятся алгоритмы и листинги программ, выполняющие дискретно-событийное моделирование. Данные алгоритмы позволяют выполнять имитационное моделирование с помощью языков программирования высокого уровня. Повышение сложности современных телекоммуникационных технологий создает проблему в применении аналитических методов для оценки характеристик проектируемых систем и сетей и обусловливает широкое применение имитационного моделирования. В статье c целью предотвращения перегрузок в узлах сетей с коммутацией пакетов используются алгоритмы активного управления очередью. В соответствующей системе обслуживания, моделирующей работу узла сети, каждый поступающий пакет может быть отброшен с определенной вероятностью, даже если буфер еще полностью не заполнен. Вероятность отбрасывания зависит от длины очереди в момент поступления пакета. В статье приводятся принципы имитационного дискретно-событийного моделирования алгоритмов активного управления очередью. Описываются алгоритмы, позволяющие выполнять моделирование алгоритмов на языках высокого уровня.

 
Ключевые слова: дискретно-событийное моделирование, моделирование, управление переполнением, управление очередью, активное управление очередью, RED, AGRED, буфер, размер буфера, правила трафика, язык программирования, JAVA, память роутера, управление памятью, планировщик пакетов

Список литературы
1. Барабанова Е.А., Мальцева Н.С., Барабанов И.О. Алгоритм работы буферного устройства АТМ-коммутатора с параллельной настройкой // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. – 2012. – № 1. – С. 97–103.

2. Барабанова Е.А., Мальцева Н.С., Барабанов И.О. Разработка универсального алгоритма для многокаскадных коммутаторов с параллельной настройкой // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. – 2013. – № 1. – С. 118–125.

3. Дмитриев В.Н., Тушнов А.С., Сергеева Е.В. Имитационное моделирование системы мониторинга многозвенной сети передачи данных // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. – 2013. – № 2. – С. 86–91.

4. Квятковская И.Ю., Фам К.Х. Система показателей оценки качества телекоммуникационных услуг и методы их оценки // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. – 2013. – № 2. –

С. 98–103.

5. Performance assessment of AGRED, RED and GRED congestion control algorithms / M. Baklizi, H. Abdel-jaber, S. Ramadass, N. Abdullah, M. Anbar // Information Technology Journal. – 2012. – Vol. 11, iss. 2. – P. 255–261. – doi: 10.3923/itj.2012.255.261.

6. Performance investigations of some active queue management techniques using simulation / H. Abdel-jaber, F. Thabtah, A.M. Daoud, J. Ababneh // International Journal of New Computer Architectures and Their Applications (IJNCAA). – 2012. – Vol. 2, no. 1. – P. 286–301.

7. Floyd S. Recommendation on using the "gentle" variant of RED [Electronic resource]. March 2000. – URL: http://www.aciri.org/floyd/red/gentle.html (accessed: 06.03.2015).

8. Krifa A., Barakat C., Spyropolous T. Optimal buffer management policies for delay tolerant networks // Proceedings of 5th Annual IEEE Communications Society Conference on Sensor, Mesh and Ad Hoc Communications and Networks, 16–20 June 2008, SECON'08. – San Francisco, California, 2008. – P. 260–268. – doi: 10.1109/SAHCN.2008.40.

9. Floyd S., Jacobson V. Random early detection gateways for congestion avoidance // IEEE/ACM Transactions on Networking (TON). – 1993. – vol. 1, iss. 4. – P. 397–413. – doi: 10.1109/90.251892.

10. Барабанова Е.А., Мальцева Н.С., Барабанов И.О. Алгоритм параллельной обработки данных в оптических сетях // Научный вестник НГТУ. – 2014. – № 3 (56). – С. 88–95.

11. Optical packet buffers for backbone internet routers / N. Beheshti, E. Burmeister, Y. Ganjali, J. Bowers, D. Blumenthal, N. McKeown // IEEE/ACM Transactions on Networking (TON). – 2010. – Vol. 18, iss. 5. – P. 1599–1609. – doi: 10.1109/TNET.2010.2048924.

12. Lin D., Hamdi M., Muppala J. Designing packet buffers using random round robin // Proceedings of IEEE Global Telecommunications Conference (GLOBECOM 2010), 6–10 December 2010. – Miami, Florida, USA, 2010. – P. 1–5. – doi: 10.1109/GLOCOM.2010.5683309.

13. Kabra M., Saha S., Lin B. Fast buffer memory with deterministic packet departures // Proceedings of 14th IEEE Symposium on High-Performance Interconnects (HOTI 2006), 23–25 August 2006. – Stanford, California, 2006. – P. 67–72. – doi: 10.1109/HOTI.2006.13.

14. Reddy T.B., Ahammed A., Banu R. Performance comparison of active queue management techniques // International Journal of Computer Science and Network Security. – 2009. – Vol. 9,

N 2. – P. 405–408.

15. Spyropoulos T., Psounis K., Raghavendra C.S. Efficient routing in intermittently connected mobile networks: the multiple-copy case // IEEE/ACM Transactions on Networking. – 2008. – Vol. 16, iss. 1. – P. 63–76. – doi: 10.1109/TNET.2007.897962.

16. Preemptive virtual clock: a flexible, efficient, and cost-effective QOS scheme for networks-on-chip / B. Grot, S.W. Keckler, O. Mutlu // Proceedings of 42nd Annual IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture MICRO–42, 12–16 December 2009. – New York, USA, 2009. –

P. 268–279.

17. Albert R., Barabasi A.-L. Statistical mechanics of complex networks // Reviews of Modern Physics. – 2002. – Vol. 74, iss. 1. – P. 47–97. – doi: 10.1103/RevModPhys.74.47.

18. Adaptive backpressure: efficient buffer management for on-chip networks / D.U. Becker, Nan Jiang, G. Michelogiannakis, W.J. Dally // Proceedings of IEEE 30th International Conference on Computer Design (ICCD 2012), 30 September–3 October 2012. – Montreal, Quebec, Canada, 2012. – P. 419–426. – doi: 10.1109/ICCD.2012.6378673.

19. Fathima G., Wahidabanu R.S.D. A new queuing policy for delay tolerant networks // International Journal of Computer Applications. – 2010. – Vol. 1, N 20. – P. 56–60. – doi: 10.5120/422-622.

20. Routing for disruption tolerant networks: taxonomy and design / T. Spyropoulos, R.N. Bin Rais, T. Turletti, K. Obraczka, A. Vasilakos // Wireless Networks. – 2010. – Vol. 16, iss. 8. – P. 2349–2370. – doi: 10.1007/s11276-010-0276-9.

21. Padmavathi G., Chitra K. Classification and performance of AQM-based schemes for congestion avoidance // International Journal of Computer Science and Information Security. – 2010. – Vol. 8, N 1. – P. 331–340.

22. Thiruchelvi G., Raja J. A survey on active queue management mechanisms // International Journal of Computer Science and Network Security. – 2008. – Vol. 8, N 12. – P. 130–145.

 
Просмотров: 609