Анализ динамики пиринговой сети Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» № 03-2/2017 ISSN 2410-700Х_

6. Тухбатуллин, Ф.Г. Реализация эффективной работы компрессорной станции с соблюдением принципов промышленной безопасности техногенных объектов / Ф.Г. Тухбатуллин, А.М. Короленок, Ю.В. Колотилов. - Территория Нефтегаз. - 2015. - № 6. - С. 110-112.

© Плотников А.Ю., Зиборов А.Ю., Трифонов А.А., 2017

УДК 004.772

Е.О. Поповская

аспирант кафедры "Инфокоммуникационной инженерии", Харьковский национальный университет радиоэлектроники,

г.Харьков, Украина Е-mail: katerina77popovskaya@ukr.net Н.В. Москалец канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры "Инфокоммуникационной инженерии", Харьковский национальный университет радиоэлектроники,

г.Харьков, Украина E-mail: moskalets1@yandex.ru

АНАЛИЗ ДИНАМИКИ ПИРИНГОВОЙ СЕТИ Аннотация

Рассматриваются влияние различных факторов, влияющих на динамику воспроизведения в пиринговой сети (P2P) при представлении услуги видео по запросу и живого потокового видео. Представлены динамические характеристики пиринговой сети. Проводится анализ показателей качества пиринговой сети на основе использования показателя отношения скоростей скачивания и загрузки приведенного к текущему числу активных пиров. Представлена качественная характеристика роста скорости загрузки в пиринговой сети с увеличением числа активных пиров.

Ключевые слова Пиринговая сеть, пир, видео по запросу, загрузка, скачивание.

Пиринговые сети (Peer-to-Peer) P2P становятся все более популярными среди пользователей Интернет. Эти сети обладают явными преимуществами по сравнению с сетями доставки контента и сетями распределения контента CDN. Пиринговые сети улучшают масштабируемость, требуют минимум затрат на организацию. В отличие от традиционных клиент-серверных архитектур P2P сети выступают как в качестве клиента (лич - скачивающего), так и сервера (сид - раздающего). Примером успешных коммерческих проектов стали системы CoolStreaming, PPLive, PPStream, Gridmedia и др., [1].

Особую популярность пиринговые сети обрели при представлении услуги видео по запросу и живого потокового видео. Преимуществом видео по запросу является более высокое качество воспроизведения, которое можно смотреть в любом месте в любое время. Недостаток - необходимость наличия буфера большого размера для хранения всего файла. Живое потоковое видео - это видео реального времени, что во многих случаях является критично важным. Рассмотрим влияние различных факторов, влияющих на динамику воспроизведения P2P-TV [2].

Динамические характеристики пиринговой сети определяются скоростью скачивания контента Vd

(download) и скоростью его загрузки Vu (upload). Для конкретного пира Pi эти характеристики определяются

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» № 03-2/2017 2410-700Х_

^ = —Л— (г)/ dt,

у = —хи (0/dt, ()

где Л— , Ли - соответственно интенсивности потоков скачивания и загрузки.

В соотношениях баланса между скоростями загрузки и скачивания равенство определяет скорость загрузки видеосервера [3]:

м^) n(О

1 Уи ^, у)—у + и = 1 (t, у)—у (2)

0 0

где и - скорость загрузки видео-сервера.

Каждый из i -пиров имеет свою стратегию поведения. В частности возможна полностью эгоистическая стратегия, при которой пир только скачивает информацию со скоростью Уи,, по другим - не загружает

Уи1 = 0 . Степень эгоизма пира определяется отношением скоростей:

5 (0 = Уи (0/Уd а).

Показатель 5^) может изменяться в пределах от Я, = 0 до достаточно больших чисел. При Я, > 1

соответствующий пир демонстрирует щедрую альтруистическую стратегию. Очевидно, качество работы пиринговой сети в целом определяется значениями данного показателя, приведенного к текущему числу активных пиров:

1 N

Q(t) = -2 Я, ^) (3)

N¿=1

где N - число активных пиров, переменная величина, от которой зависит качество Q(t) . При достаточно большом числе пиров можно заменить сумму на интеграл, а N на N(t) . В этом случае (3) представляется в виде

1 N(0

Q(t) =- 1 Я, ^)t1уdу. (4)

N(0 0 1

Получим явную зависимость изменения качества Q(t) от параметров. Для этого найдем производную функции Q(t) . Дифференцирование сложной функции нескольких переменных под знаком интеграла представляет собой сложную задачу, особенно для случая когда пределы интегрирования зависят от параметров. При нахождении производной предположим, что функция N(t) - непрерывна на интервале интегрирования и имеет непрерывные производные. С учетом этого общее выражение дифференциала имеет вид [4, с.405]:

d Р(у) Р(у) д/(х у)

— 1 / (х, у)—х = 1 dх + р'(у)/ (Р( у), у)-а'(у)/(а(у), у). (5)

dy а(у) а(у) ду

В результате дифференцирования (3) получаем:

Ш = - №) Q(t)+_!_' ^ —у+№2 8«, N«)). (6)

dt N(г) N(г) 0 дt N(t)

Уравнение (6) может быть упрощено с учетом особенностей пиринговой сети. Примем во внимание тот факт, что вновь включающийся в сеть пир еще не имеет ресурса для скачивания, то есть 8 (г, у) = 8 (г, N (t)) = 0 при N ^ = 0).

В результате производная (6) примет вид:

N'(')т+дИОу. —у. (7)

dt N ^) N ^) 0 дt

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» № 03-2/2017 ISSN 2410-700Х_

В стационарном состоянии пиринговой сети скорость потоковой передачи V (t) постоянна. Очевидно это допущение с увеличением числа пиров становится все более справедливым за счет усреднения. Поэтому можно осуществить замену:

dQ(t) „ N' (t)

Q(t) + -

1

1 т »iM dv.

Жг N (г) N (г) Vd о дг

где Vж = VЖ (г) - предположение о постоянстве скорости скачивания. В условиях баланса выполняется равенство определяемое реакцию сети

(N (г) дУи (г, V)

(8)

1

dt

-dv dt = -VdN'(t)dt.

Отсюда

Заменяя N' (t) из (7) получаем

1 N(t) dV (t V) N'(t) = — 1 Л ' 'dv.

Vd 0 dt

dQ(t)_ N'(t) q + N'(t)

Жг N (г) ~ N (г) Уравнение выполняется при любых г. Заменяя Q(t) и N (г) на Q(tо ), N (го ) получаем

в ) = , _ (У>(1 -в(го)) N (г)

Очевидно с увеличением N(t) показатель качества в(г) ^ 1. С учетом Vd (г, V) = Vd можно упростить условие баланса (9):

N (г)

(9)

(11)

(12)

(13)

1 V„ (t, v)dv + U = N(t) • Vd

С учетом (4) получаем

Q(t) = 1 -

U

Vd • N(t)

(14)

(15)

Причиной монотонного возрастания показателя в(г) является все возрастающее количество предложений на скачивание. Особенно важно это для вновь включающихся пиров у которых еще отсутствуют видеоматериалы, которыми он мог бы поделиться с другими.

Рисунок 1 - Качественная характеристика роста скорости загрузки в пиринговой сети с увеличением числа активных пиров

Вывод: 1. Получена аналитическая зависимость качества пиринговой Р2Р сети транслирующей живое потоковое видео от составляющих компонент данной сети.

2. Пиринговые Р2Р интернет сети предоставляют весьма популярную услугу по доставке ТУ-контента

0

0

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» № 03-2/2017 ISSN 2410-700Х

в реальном времени.

3. Пользователи P2P сети с целью повышения качества пользования не должны немедленно уходить из сети, что дает возможность другим пирам скачивать необходимые фрагменты. Список использованной литературы:

1. http://www.internet2.edu/network/.

2. Setton E., Girod B. Peer-to-Peer Video Streaming // Springer. 2007. 150 p.

3. Popovskij V., Barkalov A., Titarenko L. Control and Adaptation in Tel-ecommunication Systems. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2011.р. 173.

4. Бронштейн И.И., Семендяев К.Л. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. - 2012. -с.608.

© Поповская Е.О., Москалец Н.В., 2017

УДК 621.315.2

Пустовой Д.А.

Магистрант

Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина

(г. Краснодар, Российская Федерация)

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СЕЛЬСКИХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ НА ОСНОВЕ ИХ ДИАГНОСТИКИ

Аннотация

Представлен обзор и анализ средств и информационных технологий для мониторинга и диагностики кабелей. Приведены перспективы и направления повышения надежности и совершенствования эксплуатации.

Ключевые слова

Кабель, эксплуатация, мониторинг, диагностика, информационные технологии.

Основные направления обеспечения надежности и эффективности работы электросетевого комплекса закреплены в положениях о единой технической политике ПАО «Россети» [1]. В распределительных электрических сетях общая протяженность воздушных и кабельных линий (КЛ) напряжением 0,38-110 кВ составляет свыше 2,1 млн. км, в том числе свыше 947 тыс. км линий электропередачи напряжением 6-10 кВ. Реализацию программы национальной продовольственной безопасности [2] осуществляет агропромышленный комплекс (АПК). На повышение интенсивности производства АПК большое влияние оказывает электроэнергетика и его деятельность невозможна без надежного и качественного электроснабжения.

Кабельные линии напряжением 6-10 кВ, например, участвующие в электроснабжении АПК Кубани, имеют протяженность более 2 тыс. км [3]. Доля КЛ в электросетевом балансе имеет тенденцию к увеличению протяженности в связи с концентрацией предприятий АПК в крупных населенных пунктах и городах, для которых КЛ являются основным видом распределительных электрических сетей. Кроме того, воздушные линии из-за использования больших земельных площадей АПК постепенно замещаются КЛ [4].

Сельские КЛ 6-10 кВ характеризуются существенным износом [3]: 45,6% имеют срок эксплуатации до 25 лет; 29% - 25-37,5 лет; 21,1% - 37,5-50 лет; 2,3% эксплуатируются более 50 лет. Причины повреждения КЛ 6-10 кВ в основном характеризуются нормативными и техническими аспектами [5]: дефектами прокладки - 20%; естественным старением - 31%; механическими повреждениями - 30%; заводскими дефектами - 10%; коррозией - 9%. Высокий износ КЛ и их эксплуатация за пределами нормативных сроков