NAU Harvester System
Методи прогнозування потоків у комп‘ютерних мережах на основі апроксимації Паде
Наукові журнали Національного Авіаційного Університету
View Archive Info| Field | Value | |
| Title |
Методи прогнозування потоків у комп‘ютерних мережах на основі апроксимації Паде
Methods of forecasting flows in computer networks on the basis of Рad approximation Методы прогнозирования потоков в компьютерных сетях на основе аппроксимации Паде |
|
| Creator |
Савченко, Аліна Станіславівна; Національний авіаційний університет, м.Київ, Україна
Чуба, Ірина Вікторівна; Національний авіаційний університет, м.Київ, Україна Охремчук, Олена Сергіївна; Національний авіаційний університет, м.Київ, Україна |
|
| Subject |
Інформаційні технології, кібербезпека
комп’ютерні мережі; потоки; прогнозування; неоднорідність; апроксимація Паде; стійкість УДК 004:519.766.4(045) Information Technology computer networks; flows; prognostication; heterogeneity; Padé approximation; stability UDC 004:519.766.4(045) Информационные технологии компьютерные сети; потоки; прогнозирование; неоднородность; аппроксимация Паде; устойчивость УДК 004:519.766.4(045) |
|
| Description |
Важливою складовою системи управління великою корпоративною комп‘ютерною мережею є блок прогнозування стану мережі. Прогнозування має відбуватися з урахуванням особливостей характеристик процесів і потоків, які циркулюють у мережі. Це дозволить виробляти оптимальні управляючі сигнали для керування мережею або її сегментом. Показано, що потоки в таких мережах (зокрема, трафік) мають значну неодноріднісь, тобто присутність значних викидів на фоні невеликого середнього значення. Враховуючи ці та інші характеристики, потоки у великих корпоративних комп‘ютерних мережах можна вважати нестаціонарними. Запропоновано метод прогнозування нестаціонарних часових рядів з використанням апроксимації Паде – потужного та точного методу оцінювання параметрів випадкових процесів. Цей метод особливо успішно може застосовуватися при наявності не стаціонарностей найрізноманітнішої природи. Для забезпечення стійкості методу та стабільності отриманих результатів запропоновано примусове введення полюсів апроксимуючої функції в зону стійкості – одиничне коло z-площини з дотриманням правил конформного перетворення: трансформацією лінійних розмірів та зі збереженням кутів між ортогональними координатами на нескінченно малих околицях координатної площини (так званий консерватизм кутів). Показано, що при дотриманні конформності запропонованого перетворення зберігаються динамічні характеристики системи оцінювання та прогнозування. Проаналізовано чисельні методи знаходження апроксимацій Паде. Визначено вимоги до алгоритму реалізації апроксимації Паде. Показано, що алгоритм повинен вказувати на виході, що апроксимація, яка обчислюється, є виродженою згідно з прийнятим критерієм, тобто включати надійний тест на вирожденість. Алгоритм також має бути ефективним, але ефективність не так важлива, як надійність і стійкість. Точність чисельних розрахунків має першорядне значення, оскільки інформація, що дозволяє апроксимації Паде здійснювати аналітичне продовження функції далеко за межі кола збіжності, укладена в далеких десяткових знаках запису даних коефіцієнтів ряду.
An important component of a large corporate computer network management system is the network status forecasting unit. Forecasting should take into account the characteristics of the processes and flows circulating in the network. This will produce optimal control signals to control the network or its segment. It is shown that the flows in such networks (in particular, traffic) have a significant heterogeneity, ie the presence of significant emissions against the background of a small average value. Given these and other characteristics, flows in large corporate computer networks can be considered non-stationary. A method for predicting nonstationary time series using the Padé approximation, a powerful and accurate method for estimating the parameters of random processes, is proposed. This method can be used especially successfully in the presence of nonstationaries of the most various nature. To ensure the stability of the method and the stability of the results, it is proposed to force the poles of the approximating function into the stability zone - a single circle of the z-plane with the rules of conformal transformation: transformation of linear dimensions and preservation of angles between orthogonal coordinates. ). It is shown that in compliance with the conformity of the proposed transformation, the dynamic characteristics of the estimation and forecasting system are preserved. Numerical methods for finding Padé approximations are analyzed. The requirements to the Padé approximation algorithm are determined. It is shown that the algorithm must indicate at the output that the approximation that is calculated is degenerate according to the accepted criterion, ie to include a reliable degeneracy test. Al-algorithm should also be effective, but efficiency is not as important as reliability and resilience. The accuracy of numerical calculations is of paramount importance, because the information that allows the Padé approximation to carry out the analytical continuation of the function far beyond the circle of convergence, is enclosed in far decimal places of the data of the series coefficients. Важной составляющей системы управления большой корпоративной компьютерной сетью является блок прогнозирование состояния сети. Прогнозирование должно происходить с учетом особенностей характеристик процессов и потоков, циркулирующих в сети. Это позволит производить оптимальные управляющие сигналы для управления сетью или ее сегментом. Показано, что потоки в таких сетях (в частности, трафик) имеют значительную неоднородность, то есть наблюдается присутствие значительных выбросов на фоне небольшого среднего значения. Учитывая эти и другие характеристики, потоки в крупных корпоративных компьютерных сетях можно считать нестационарными. Предложен метод прогнозирования нестационарных временных рядов с использованием аппроксимации Паде — мощного и точного метода оценивания параметров случайных процессов. Этот метод особенно успешно может применяться в условиях не стационарности разнообразной природы. Для обеспечения устойчивости метода и стабильности полученных результатов предложено принудительное введение полюсов аппроксимирующей функции в зону устойчивости - единичной окружность z-плоскости с соблюдением правил конформного преобразования: трансформацией линейных размеров и с сохранением углов между ортогональными координатами на бесконечно малых окрестностях координатной плоскости (так называемый консерватизм углов). Показано, что при соблюдении конформности предложенного преобразования сохраняются динамические характеристики системы оценки и прогнозирования. Проанализированы численные методы нахождения аппроксимаций Паде. Определены требования к алгоритму реализации аппроксимации Паде. Показано, что алгоритм должен указывать на выходе, что аппроксимация, которая вычисляется, является вырожденной согласно принятым критерием, то есть включать надежный тест на вырожденность. Алгоритм также должен быть эффективным, но эффективность не так важна, как надежность и устойчивость. Точность численных расчетов имеет первостепенное значение, поскольку информация, позволяющая аппроксимации Паде осуществлять аналитическое продолжение функции далеко за пределы круга сходимости, заключена в дальних десятичных знаках записи данных коэффициентов ряда. |
|
| Publisher |
National Aviation University
|
|
| Contributor |
—
— — |
|
| Date |
2020-07-26
|
|
| Type |
—
— — |
|
| Format |
application/pdf
|
|
| Identifier |
http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/SBT/article/view/14814
10.18372/2310-5461.46.14814 |
|
| Source |
Наукоємні технології; Том 46, № 2 (2020); 191-199
Science-based technologies; Том 46, № 2 (2020); 191-199 Наукоемкие технологии; Том 46, № 2 (2020); 191-199 |
|
| Language |
uk
|
|