Прокопець Наталія Андріївна, Глоба Лариса Сергіївна

Математичне моделювання процесу обслуговування навантаження в інформаційно-комунікаційній мережі

Функціонування сучасної інформаційно-комунікаційної мережі неможливе без програмного забезпечення, яке частково замінює спеціалізоване обладнання при вирішенні мережних задач. Ці задачі формують навантаження, що потребує обслуговування за допомогою розподіленої серверної інфраструктури у складі мережі. Для кожного типу навантаження висуваються вимоги щодо якості його обслуговування (максимального часу обслуговування, допустимих втрат тощо). Для забезпечення виконання цих вимог виникає необхідність встановлення взаємозв’язків між показниками якості та параметрами системи обслуговування за допомогою математичного моделювання. У роботі запропоновано математичну модель системи розподіленого обслуговування навантаження в інформаційно-комунікаційній мережі у вигляді системи масового обслуговування. На відміну від відомих моделей, запропонована модель враховує можливий змінний характер інтенсивності вхідного навантаження та можливість паралелізації програмного забезпечення, що його реалізує. У процесі моделювання запропоновано метод переходу від нестаціонарного неординарного вхідного потоку заявок до стаціонарного ординарного потоку. На основі побудованої математичної моделі розроблено комплексний метод енергоефективного обслуговування навантаження. Ефективність запропонованого комплексного методу та адекватність математичної моделі в його основі доведено шляхом лабораторного експерименту.
Ключові слова: математична модель, інформаційно-комунікаційна мережа, обслуговування, навантаження, система масового обслуговування.

Prokopets Nataliia, Globa Larysa

Mathematical modeling of the workload processing in the information and communication network

The functioning of a modern information and communication network is impossible without software, which partially replaces specialized equipment when solving network tasks. These tasks form a workload that needs to be processed by a distributed server infrastructure within the network. There are requirements for each type of workload regarding the quality of its processing (maximum service time, permissible losses, etc.). Thus, there is a need to establish relationships between quality indicators and parameters of the processing system to ensure the fulfillment of these requirements using mathematical modeling. The paper proposes a mathematical model of a distributed workload processing system in the information and communication network as a queuing system. Unlike known models, the proposed model considers the possible variable nature of the input workload arrival rate and parallelization methods that may be applied to the software that implements it. Within the modeling process, a method of transition from a non-stationary non-ordinary incoming queries’ flow to an ordinary stationary flow is proposed. Based on the constructed mathematical model, a complex method of energy-efficient workload processing has been developed. A laboratory experiment has proven the efficiency of the proposed complex method and the mathematical model’s adequacy in its basis.
Keywords: mathematical model, information and communication network, processing, workload, queuing system.