Розкрито проблему удосконалення теоретичної та створення програмно-технічної бази й технологій управління ресурсами телекомунікаційних мереж за умов немарковського, нестаціонарного та самоподібного трафіка на основі теоретичного розвитку та узагальнення моделей і методів забезпечення якості обслуговування. Наведено метод побудови марковської моделі немарковської системи обслуговування з використанням потоку Ерланга, який вкладено в пуасонівський потік, що дозволяє оцінити ефективність системи, до входу якої надходить суперпозиція немарковських самоподібних потоків пакетів різної довжини. Розроблено метод обчислення розподілу ймовірностей станів марковського ланцюга для групового вхідного потоку, який припускає довільний розподіл кількості пакетів у групі. Удосконалено аналітичну модель, яка описує нестаціонарний стохастичний трафік у телекомунікаційних мережах, що враховує добові, тижневі та сезонні коливання навантаження. Проаналізовано методи управління обслуговуванням черг у вузлах маршрутизації, які встановлюють раціональний розподіл ресурсу обробки за сукупністю критеріїв. Розроблено комплекс програмно-технічних засобів діагностики та управління трафіком телекомунікаційних мереж.

Досліджено систему управління у безпроводових технологіях. Для заданих безпроводових мереж визначено основні критерії оптимізації для моделі управління ТМN. Розроблено алгоритми, які спрощують роботу системи управління за розробки структурних параметрів безпроводової мережі. Запропоновано методику розрахунку затримки інформації управління, що дозволяє якісно оцінити роботу системи управління.

Розв'язано наукову задачу, що пов'язана з вдосконаленням і розробкою математичних моделей і методів багатошляхової маршрутизації з балансуванням навантаження для програмно-конфігурованих телекомунікаційних мереж. Проаналізовано відомі методи балансування навантаження в протоколах маршрутизації. Проведено дослідження та вдосконалення математичної моделі багатошляхової маршрутизації, в якій використовується критерій оптимальності, пов'язаний з мінімізацією коефіцієнта максимального використання каналів зв'язку (базова модель), що відповідає технології Traffic Engineering. Розроблено математичні моделі багатошляхової маршрутизації з балансуванням навантаження за критерієм, що пов'язаний з довжиною черги на вузлах ПК-ТКМ, а також за критерієм, що пов'язаний з середньою багатошляховою затримкою пакетів. Використано теорію масового обслуговування, теорію графів, методи оптимізації (лінійного та нелінійного програмування), теорію телетрафіка, методи лабораторного експерименту та математичної статистики. Одержані результати знайшли практичне застосування під час виконання НДР, в навчальному процесі ХНУРЕ.

Уперше здійснено порівняльне оцінювання PID-, PI- та RED-алгоритмів для AQM-систем за змінних параметрів TCP/IP мережі. Удосконалено математичну модель для дослідження систем активного управління чергою за змінних параметрів у інтерактивній системі MATLAB. Уперше розроблено в системі MATLAB методику моделювання робочого навантаження на мережу. З'ясовано стійкість та робастність системи активного управління чергою пакетів з PI, PID, RED алгоритмами за змінного навантаження на мережу, а також досліджено методом логарифмічних частотних характеристик за допомогою системи MATLAB процеси в AQM-системах з управлінням довжиною черги.

Вперше розроблено модель та метод централізованого мультиоб'єктного управління, які дозволяють оцінити основні ймовірнісно-часові характеристики різних методів інформаційного забезпечення та мультиоб'єктного управління і на їх основі вибрати найбільш ефективний. Удосконалено модель та метод прийняття рішення в процесі управління інформаційними процесами в розподіленій інформаційній системі, яка на відміну від базової моделі забезпечує можливість оцінки якості управління за наявності повної інформації про стан мережі та в умовах її старіння і невизначеності використання за рахунок введення нового показника ефективності. Набули подальшого розвитку модель та метод технології централізованого управління, що відрізняється можливістю обліку всіх етапів обробки даних і що дозволяє оцінити такі важливі імовірнісно-часові характеристики, як середнє значення, дисперсію часу обробки та ймовірність помилки.

Проаналізовано стан і тенденції розвитку безпроводових сучасних телекомунікаційних систем (ТКС), а також засоби підвищення їх продуктивності на основі оптимального розподілу мережевих ресурсів. Сформульовано вимоги до перспективних моделей і методів підвищення продуктивності безпроводових ТКС. Розроблено моделі та методи розподілу частотних каналів та потокової маршрутизації в безпроводових TKC стандарту IEEE 802.11 із використанням гіперграфів і графів Кьоніга. Створено декомпозиційну модель та ієрархічно-координаційний метод розподілу частотних каналів у безпроводових TKC стандарту IEEE 802.11 з метою підвищення масштабованості рішень, що одержуються. Запропоновано системи математичних моделей оптимального розподілу частотного й часового ресурсів у безпроводових TKC стандарту IEEE 802.16, що функціонують у режимах точка - багатоточка (point-to-multipoint) і mesh, а також систему математичних моделей оптимального розподілу частотного й часового ресурсів у безпроводових TKC технології LTE. Удосконалено тензорні моделі шляхом урахування можливих втрат пакетів на вузлах мережі, викликаних перевантаженням буфера черг, із формулюванням умов забезпечення якості обслуговування одночасно за часовими та швидкісними показниками, а також показниками надійності. Охарактеризовано ступінь адекватності зазначених моделей і методів, а також оцінено ефективність рішень, що одержуються, щодо оптимального розподілу мережевих ресурсів. Наведено рекомендації з практичної реалізації цих моделей і методів підвищення продуктивності в сучасних і перспективних безпроводових ТКС.

Мета дослідження - розробка теоретичних основ динамічного управління (ДУ) цифровими потоками (ЦП) в телекомунікаціях з використанням комплексних тензорних моделей для забезпечення ефективної передачі різних типів трафіку з підтримкою вимог якості сервісу. Визначено особливості поколінь трьох еволюції NGN (NGN⁺¹, NGN⁺², NGN⁺³). Запропоновано трирівневу модель інтегрованої технології телекомунікацій для мереж NGN⁺³. Розроблено метод контролю якості послуг за параметрами середньої швидкості з’єднання та затримки передачі даних. Запропоновано метод управління потоком символів у оптичному когерентному каналі з фазовою модуляцією на основі інтегральної тризначної оцінки розрядів символу та змінною кількістю розрядів у коді символу. Сформульовано топологічну модель відкритої системи адресації та принципи ДУ структурою адреси за умов передачі різних типів трафіку. Розроблено теоретичні основи та метод динамічної комутації ЦП в пакетній мережі з контролем часу затримки. Вдосконалено математичну модель інтерференції оптичних сигналів і метод фазової модуляції у когерентному оптичному каналі, метод регуляризації зворотних задач оцінювання сигналу, а також метод тензорного моделювання телекомунікаційних систем і мереж. Наведено оцінку ефективності методу ДУ ЦП.

Показано можливості вдосконалення моделей і методів управління трафіком в MPLS-мережах (Multiprotocol Label Switching) в умовах реалізації стратегій QoS-маршрутизації (Quality of Service) та методів оцінки параметрів ТЕ-туннелів (Traffic Engineering) шляхом розробки відповідних математичних моделей для підвищення ефективності використання мережних ресурсів у цілому. Встановлено, що впроваджені в MPLS комплекси для забезпечення гарантованої якості обслуговування трафіка, що надходить, мають ряд функціональних обмежень. Це пов'язано з недосконалістю математичних моделей і методів, на яких вони засновані. Набув подальшого розвитку метод маршрутизації "від джерела" з підтримкою якості обслуговування для MPLS-мереж. Новизна методу полягає в формуванні композитних маршрутних метрик, які розраховуються на основі функцій "корисності" трафіка різних телекомунікаційних послуг, що дозволило формувати ТЕ-тунелі відповідно до характеристик трафіка, який ними буде передано. Вперше розроблено метод оцінки пропускної здатності віртуальних каналів телекомунікаційної мережі, який відрізняється від існуючих використанням прогностичної ARFIMA-моделі, що враховує фрактальні властивості трафіка. Це дозволило зменшити обсяг використаного канального ресурсу із забезпеченням заданих параметрів обслуговування в середньому на 18 %. Вперше розроблено дискретно-подієву модель роботи планувальника приграничного мережного пристрою в базисі Max-Plus алгебри, яка враховує затримки на обробку пакетів і дозволяє формалізувати процес управління чергами пакетів у просторі станів.

Увагу приділено оптимізації процесу управління чергами із забезпеченням узгодженості рішень щодо управління перевантаженням та його запобігання на інтерфейсах маршрутизаторів, диференційованій обробці пакетів різних пріоритетів шляхом розробки нових математичних моделей і методів для підвищення якості обслуговування в телекомунікаційній мережі в цілому. Розроблено потокову модель та дворівневі методи ієрархічно-координаційного управління чергами на маршрутизаторах телекомунікаційних мереж. Новизна полягає у забезпеченні узгодженого розв'язання комплексу взаємопов'язаних між собою задач щодо розподілу та превентивного обмеження інтенсивності вхідних потоків пакетів, що надходять до черг, а також виділення необхідної пропускної здатності інтерфейсу для кожної з черг; у використанні в процесі розробки методів управління чергами координаційних принципів - принципу цільової координації та принципу прогнозування взаємодій для оптимізації процесу багаторівневого управління чергами на маршрутизаторах телекомунікаційних мереж. Показано, що ці рішення можуть бути покладені в основу нових механізмів управління чергами.

Представлено імовірнісне керування радіопередачею в безпровідних сенсорних мережах (БСМ). Визначено імовірність стану без колізій в мережевій передачі одновузлового типу. Запропоновано концепцію БСМ з випадковими моментами передавання сигналів часу з односторонньою передачею, застосовуючи одну радіочастоту. Використано середнє значення за час спостереження надходження пуассонівського потоку (PASTA) для моделювання імовірності появи колізії під час передавання в радіомережі з метою контролю правильності роботи мережі. Запропонована модель мережевого доступу дозволяє підвищити надійність і безпеку інформації.

Досліджено теоретичні та протокольні рішення щодо багатоадресної та відмовостійкої маршрутизації в мультисервісних телекомунікаційних мережах (TKM). Проаналізовано вимоги, що висуваються до перспективних рішень у сфері багатоадресної та відмовостійкої маршрутизації в мультисервісних ТКМ. Розроблено потокові моделі багатоадресної та відмовостійкої маршрутизації в мультисервісних ТКМ. Запропоновано декомпозиційну модель та ієрархічно-координаційний метод багатоадресної та відмовостійкої маршрутизації у ТКМ. Перевірено адекватність і досліджено ефективність наведених рішень щодо багатоадресної та відмовостійкої маршрутизації в ТКМ.

Вперше запропоновано модель адаптації системи моніторингу програмно-конфігурованої мережі, зокрема частоти опитування стану мережних ресурсів, до завантаження вузлів і каналів, що надало змогу підвищити адекватність оцінки характеристик процесу передавання даних. Набув подальшого розвитку метод вимірювання затримки передавання пакетів окремого потоку, у якому, на відміну від існуючих, у площину передавання даних вводиться тестовий пакет із заголовком, ідентичним до пакетів вимірюваного потоку, що надає змогу оцінити рівень забезпеченої якості обслуговування відповідно до вимог окремих користувачів і гарантій оператора мережі. Удосконалено модель балансування навантаження, у якій, на відміну від існуючих, критерієм переспрямування пакетів вибрано допустимий рівень завантаження каналу, що надало змогу зменшити імовірність втрат, підвищити ефективність використання пропускної здатності каналу та пропорційно розподілити трафік в мережі. Удосконалено модель маршрутизації потоків, яка, на відміну від відомих, використовує значення відносного пріоритету для ідентифікації потоку, що надало змогу розв'язати оптимізаційне завдання управління потоками за критеріями якості обслуговування та рівномірного використання мережних каналів.