Математическое моделирование беспроводных сетей и эффективная организация потоков пользователей Али Анис Абдулла Шафаль

Введение к работе

Актуальность темы диссертации. Проблема рациональной организации работы систем, задачей которых является обслуживание случайных потоков требований, возникает в самых различных областях техники, экономики, сферы услуг и т.п. Как правило, оказывается необходимым сформулировать четкий критерий эффективности их работы и отыскать режим, обеспечивающий его достижение с учётом конкретных особенностей функционирования системы.

Беспроводные сети и, в частности, устройства беспроводного доступа в
Internet, занимают прочное и весьма значительное место в жизни человеческого
сообщества. В настоящее время они являются неотъемлемым элементом любого
бизнес процесса, управленческой и образовательной деятельности, организации
досуга. Беспроводные сети обслуживают значительное количество

пользователей и, следовательно, могут и должны рассматриваться в терминах теории массового обслуживания.

Уровень проработанности данной теории позволяет решать такие важные с практической точки зрения задачи, как задача обоснованного выбора предельного времени обслуживания и ряд других. Особый интерес представляет изучение достаточно часто встречающихся в практике эксплуатации беспроводных сетей не пуассоновских потоков, а также таких, в которых наряду с ординарным потоком требований содержится и групповой фрагмент.

В данной работе рассмотрены вопросы эксплуатации беспроводной сети, используемой для обслуживания массовых мероприятий. Предложен комплекс математических моделей, описывающих различные варианты организации потоков пользователей.

Обоснован виды и функции распределения смешанного потока требований с ограниченным временем обслуживания с учетом его самоорганизуемости.

Разработан алгоритм построения расписания, которое позволяет достичь не только значительного снижения времени ожидания обслуживания, но и высокой эффективности использования имеющегося оборудования.

Создан специализированный программный комплекс для оценки эффективности администрирования средств имитационного моделирования. Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка математических моделей, эффективного администрирования потоков в беспроводных сетях и создание комплексных программ для построения расписания в условиях ограниченного времени обслуживания.

Решение общей научной задачи и достижение поставленной цели связано с решением следующих частных задач:

1. Построение математической модели управления трафиком в беспроводных сетях;

2. Разработка методики проектирования беспроводных сетей в образовательных учреждениях;

3. Построение математической модели рационального администрирования потоков;

4. Построение математической модели потока массового компьютерного тестирования;

5. Построение математической модели однономенклатурного смешанного потока с ограниченным временем обслуживания;

6. Разработка комплекса программ, позволяющих использовать аппарат имитационного моделирования для расчета различных вариантов функционирования системы в режиме смешанных потоков.

Объектом исследования. Является организация трафика потоков

пользователей в беспроводных сетях.

Предметом исследования. Является математическое моделирование потоков пользователей с ограниченным временем обслуживания.

Методология и методы исследования. Решение указанных задач проводилось
на основе системного анализа, математического моделирования, теории
массового обслуживания, теории вероятностей, имитационного моделирования,
методов математической статистики, информатики и объектно-

ориентированного программирования, методом экспертных оценок.

Для программной реализации алгоритмов использован аппарат численного математического моделирования и пакеты прикладных программ компьютерной математики.

Научная новизна работы. Автором диссертации получены следующие новые результаты:

Математическая модель, управления трафиком в беспроводных сетях и методика проектирования беспроводных сетей в образовательных учреждениях;

Математические модели рационального администрирования потоков пользователей в беспроводных сетях;

Алгоритм управления потоками смешанного типа при проведении массовых мероприятий с использованием беспроводных сетей;

Метод составления расписания при проведении массовых мероприятий, обеспечивающих рациональный режим использования оборудования беспроводных сетей;

Комплекс программ, позволяющих использовать аппарат имитационного моделирования для расчета различных вариантов функционирования системы в режиме смешанных потоков.

Теоретическая значимость работы состоит в следующем: Построены математические модели беспроводных сетей при различных

вариантах организации потоков пользователей; Исследованы модели самоорганизующихся смешанных потоков с

ограниченным временем обслуживания; Предложена модель эффективной организации обслуживания пользователей

при проведении массовых мероприятий. Практической значимостью работы является следующее: Разработан алгоритм управления потоками смешанного типа при

проведении массовых мероприятий с использованием беспроводных сетей;

Разработаны практические рекомендации по составлению расписания при проведении массовых мероприятий, обеспечивающих рациональный режим использования оборудования беспроводных сетей;

Разработан комплекс программ, позволяющих использовать аппарат имитационного моделирования для расчета различных вариантов функционирования системы в режиме смешанных потоков.

Основные результаты, выносимые на защиту:

Математические модели рационального администрирования потоков пользователей в беспроводных сетях;

Алгоритм управления потоками смешанного типа при проведении массовых мероприятий с использованием беспроводных сетей;

Метод построения расписания при проведении массовых мероприятий, обеспечивающий рациональный режим использования оборудования;

Комплекс программ для расчета различных вариантов функционирования системы в режиме смешанных потоков с использованием аппарата имитационного моделирования.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов работы подтверждается корректным применением математического аппарата, результатами имитационного моделирования и широким спектром публикаций и выступлений, на Международных конференциях:

Современные системы искусственного интеллекта и их приложения в науке, (г. Казань - 2013г.), VIII Международной научно-практической конференции, (г. Москва - 2013г.), Международная научно-практическая конференция «Электронная Казань 2014», (г. Казань - 2014г.), II Международная очная научно-практическая конференция «актуальные проблемы математики и информатики: теория, методика, практика», (г. Елец - 2016 г.), XIII-й международной научно-практической конференции «Достижения и проблемы современной науки», (г. Санкт-Петербург - 2016 г.).

Публикации. Материалы, отражающие основные результаты диссертационной работы, опубликованы в журналах, сборниках трудов конференций. Всего опубликовано 16 работ, из них 11 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации, а также 5 докладов на международных конференциях.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения (акт внедрения).