Моханад Найм Абдулвахд, Алі Салем Алі

Потокове рішення збалансованого обмеження навантаження

В роботі запропонована потокова модель балансування навантаження при узгодженому рішенні задач профілювання трафіка і багатошляхової маршрутизації в умовах функціонування мережі, близьких до перевантаження. Математична модель представлена алгебраїчними рівняннями і нерівностями стану мережі: умовами реалізації багатошляхової маршрутизації, рівняннями збереження потоку, умовами запобігання перевантаження каналів зв’язку та мережі в цілому, а також умовами балансування можливих відмов в обслуговуванні на кордоні мережі. Модель описує багатопотоковий випадок, що дозволило розглядати варіанти спільної передачі пакетів одночасно декількох різнорідних за своїми характеристиками потоків між різними парами маршрутизаторів мережі.

Ключові слова: балансування навантаження, багатошляхова маршрутизація, обмеження навантаження, потокова модель, мережа

Mohanad Najm Abdulwahd, Ali Salem Ali

Flow-based Balancing Solution of Traffic Policing

The paper proposes a flow-based model of load balancing with a consistent solution of traffic profiling tasks and multipath routing in conditions of network operation close to overloading. The mathematical model is represented by algebraic equations and inequalities of network condition: the conditions for implementing multipath routing, the equations of flow conservation, the conditions for preventing overloading of communication links and the network as a whole, as well as the conditions for balancing possible service failures on the network edge. The model describes a multi-flow case, which allowed simulating variants of simultaneous joint transmission of packets of several heterogeneous flows between different pairs of network routers. Using the proposed model, the load balancing problem was reduced to the solution of the optimization problem of linear programming. At the same time, the criterion was the minimum of the upper dynamically controlled failure threshold for all flows in the network as a whole. A number of numerical examples demonstrated the efficiency and adequacy of the proposed model and the effectiveness of the final solutions. The study of load balancing processes using the proposed model showed that the restriction of the intensity of flows at the network edge is adaptive: flows with greater intensity have been limited to a greater extent. It is their role in the emerging network overloading that was crucial. The development of the proposed approach is seen in the consideration of the case of differentiated flow restrictions on the network edge, taking into account their key parameters affecting the QoS level, for example, a priority and length of packets, IP and MAC addresses, TCP/UDP port numbers, etc.

Keywords: load balancing, multipath routing, traffic policing, flow-based model, network

Моханад Найм Абдулвахд, Али Салем Али

Потоковое решение сбалансированного ограничения нагрузки

В работе предложена потоковая модель балансировки нагрузки при согласованном решении задач профилирования трафика и многопутевой маршрутизации в условиях функционирования сети, близких к перегрузке. Математическая модель представлена алгебраическими уравнениями и неравенствами состояния сети: условиями реализации многопутевой маршрутизации, уравнениями сохранения потока, условиями предотвращения перегрузки каналов связи и сети в целом, а также условиями балансировки возможных отказов в обслуживании на границе сети. Модель описывает многопотоковый случай, что позволило рассматривать варианты совместной передачи пакетов одновременно нескольких разнородных по своим характеристикам потоков между различными парами маршрутизаторов сети.

Ключевые слова: балансировка нагрузки, многопутевая маршрутизация, ограничение нагрузки, потоковая модель, сеть