Spline-extrapolation method for restoring self-similar traffic

Завантаження...
Ескіз

Дата

2019

Автори

Стрелковська, Ірина Вікторівна
Стрелковська, І. В.
Стрелковская, Ирина Викторовна
Strelkovska, Iryna V.
Соловська, Ірина Миколаївна
Solovska, Iryna M.
Паскаленко, Вікторія Миколаївна
Paskalenko, Viktoriia M.

Назва журналу

ISSN журналу

Назва тому

Видавець

Анотація

The problem of predicting self-similar traffic, which has a considerable number of bursts and ripples and the property of long-term dependence, using the method of spline-extrapolation using cubic B-splines was considered in this paper. The application of the spline-extrapolation method allowed to predict self-similar traffic outside the analyzed time segment, which deals with packet data transmission on the mobile network. A method for estimating the traffic predicting error using the method of spline-extrapolation based on cubic B-splines is proposed. According to the results of the study, it is found that cubic B-splines are characterized by high design and ease of practical implementation. Their use makes it possible to greatly simplify computational processes using formalized mathematical constructs. On the example of simulated self-similar traffic received in the Simulink package of the Matlab environment, a spline-extrapolation was performed using cubic B-splines. This made it possible to obtain a "route" of traffic beyond the considered segment, which corresponds to the results of modeling with a certain prediction accuracy. The use of the proposed method of spline-extrapolation based on cubic B-splines has several advantages over other known methods, namely, ease of practical implementation, high accuracy of forecasting, the ability to accurately extrapolate peak "bursts" of traffic, which is especially important when solving problems in real time. The practical significance of the results of the study is determined by the fact that the obtained values of traffic intensity with a known load of network nodes, will allow the operator at the stage of design and subsequent operation of the mobile network to predict the required volume of buffer devices network hardware, thereby avoiding network congestion and accidence of regulatory values of traffic service quality characteristics. The prospect of further research is suggested by using wavelet extrapolation to improve the accuracy of estimates predicting. Розглянуто задачу прогнозування самоподібного трафіку, який володіє значною кількістю сплесків і пульсацій та властивістю довгострокової залежності, за допомогою методу сплайн-екстраполяції з використанням кубічних В-сплайнів. Застосування методу сплайн-екстраполяції дозволило спрогнозувати самоподібний трафік поза аналізованого сегменту часу, на якому розглядається передача пакетних даних в мережі мобільного зв’язку. Запропоновано метод оцінки похибки прогнозування трафіку з використанням методу сплайн-екстраполяції на базі кубічних В-сплайнів. За результатами дослідження встановлено, що кубічні В-сплайни характеризуються високою конструктивністю та простотою практичної реалізації. Їх використання дозволяє значно спростити обчислювальні процеси, використовуючи формалізовані математичні конструкції. На прикладі змодельованого самоподібного трафіку, отриманого в пакеті Simulink середовища Matlab, виконана сплайн-екстраполяція з використанням кубічних В-сплайнів. Це дозволило отримати «трасу» трафіку поза межами розглянутого сегменту, яка відповідає результатам моделювання з визначеною точністю прогнозу. Використання запропонованого методу сплайн-екстраполяції на базі кубічних В-сплайнів має ряд переваг в порівнянні з іншими відомими методами, а саме, простота практичної реалізації, висока точність прогнозу, можливості достатньо точно екстраполювати пікові «сплески» трафіку, що особливо важливо при вирішенні задач в реальному масштабі часу. Практична значимість отриманих результатів дослідження визначається тим, що отримані значення інтенсивності трафіку при відомій завантаженості мережевих вузлів, дозволять оператору на етапі проектування і подальшої експлуатації мережі мобільного зв'язку передбачити необхідний обсяг буферних пристроїв апаратно-програмних засобів мережі, тим самим уникнувши перевантажень в мережі і перевищень нормативних значень характеристик якості обслуговування трафіку. Запропоновано перспективу подальших досліджень за рахунок використання вейвлет-екстраполяції з метою підвищення оцінок точності прогнозування.

Бібліографічний опис

Strelkovska I. V. Spline-extrapolation method for restoring self-similar traffic / I. V. Strelkovska, I. M. Solovska, V. M. Paskalenko // Цифрові Технології. – № 25. – 2019. – С. 48-57.

Ключові слова

самоподібний трафік, прогнозування, екстраполяція, сплайн-функції, кубічний В-сплайн, похибка екстраполяції, self-similar traffic, predicting, extrapolation, spline-functions, cubic B-spline, extrapolation error, Research Subject Categories::TECHNOLOGY

Цитування

Strelkovska I. V. Spline-extrapolation method for restoring self-similar traffic / I. V. Strelkovska, I. M. Solovska, V. M. Paskalenko // Цифрові Технології. – № 25. – 2019. – С. 48-57.