Дисертації (ІТТ)
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Перегляд Дисертації (ІТТ) за Автор "Глоба, Л. С."
Зараз показуємо 1 - 3 з 3
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Комплексний метод планування радіомережі стільникового зв'язку(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Прокопець, Володимир Андрійович; Глоба, Л. С.Прокопець В.А. Комплексний метод планування радіомережі стільникового зв'язку. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 172 – Телекомунікації та радіотехніка. – Національний технічний університет України «Київський Політехнічний Інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2023. У дисертаційній роботі розв’язано актуальну науково-практичну задачу удосконалення процесу планування та оптимізації радіомережі стільникового зв’язку за рахунок застосування технології цифрового двійника. Аналіз специфікацій та рекомендацій Міжнародної спілки електрозв’язку та консорціуму 3GPP (англ. 3rd Generation Partnership Project) щодо особливостей побудови та функціонування стільникових мереж зв’язку показав, що дані особливості мереж стандарту 3GPP суттєво відрізняються, що вимагає різних підходів до процесу планування та оптимізації цих мереж. Аналіз трендів використання даних мереж виявив, що планування та оптимізація мереж другого та третього поколінь є неактуальною задачею, оскільки тренди показують стабільне зменшення частки цих мереж в загальному переданому трафіку. Натомість, доля мереж четвертого та п’ятого поколінь стабільно збільшується, окрім того, прогнози, що надаються провідними телекомунікаційними компаніями показують, що тенденція збільшення частки даних мереж зберігатиметься щонайменше до 2027 року. Таким чином, актуальною є задача планування та оптимізації мереж 4G та 5G. В ході аналізу існуючих підходів щодо планування та оптимізації радіомережі стільникового зв’язку виявлено певні їх недоліки, а саме: фокус виключно на технічному аспекті планування, що робить їх малопридатними для використання в реальній мережі, відсутність автоматичного обміну інформацією з мережею, відсутність інтеграції GIS (англ. Geographical Information System) та фокус на одному з двох шляхів проведення оптимізації (конфігураційний або апаратний), без урахування іншого. В літературі задача планування та оптимізації мережі не розглядалася комплексно, в контексті урахування як технічних, так і економічних, маркетингових та юридичних аспектів. Таким чином, актуальною є задача створення удосконаленого методу планування радіомережі системи стільникового зв’язку, який вирішуватиме основну задачу планування з урахуванням технічного, економічного, маркетингового та юридичного аспектів, можливістю комплексної оцінки рішень щодо оптимізації радіомережі, інтеграцією GIS та автоматизацією обміну даними з мережею щодо її стану. Для вирішення цієї задачі було: 1. Проведено опис основних статистичних показників функціонування радіомережі стільникового зв’язку. Проведений аналіз показників визначив ті, що є суттєвими для процесу планування та оптимізації радіомережі, а саме Об’єм переданих даних, Кількість користувачів, Утилізація канального ресурсу, Відстань від базової станції до користувача, Індикатор якості каналу та Швидкість передачі даних. 2. Серед наведених вище показників було визначено такий, що найбільше підходить для визначення стану ємності мережі – Кількість користувачів. На відміну від показників Утилізації канального ресурсу та Об’єму переданих даних, визначений показник не має суттєвого недоліку – чутливістю до аномальних даних, коли один або декілька користувачів використовують значну частину канального ресурсу для передачі великого об’єму даних. 3. Обрано дванадцять моделей лінійної регресії для експерименту з визначення найкращої моделі для набору даних Кількість користувачів – Швидкість передачі даних. Для визначення залежностей між випадковими величинами широко використовуються регресійні моделі, оскільки статистичні дані можна розглядати як набори випадкових величин, які відповідають певним показникам. 4. Розглянуто модель бюджету каналу зв’язку, яка широко використовується для визначення потужності прийомного сигналу. Головним компонентом даної моделі є втрати на трасі, визначення чого є однією з основних проблем бездротових комунікацій. Було проведено аналіз основних моделей втрат на трасі, таких як Okumura-Hata, Cost 231 та інших. Серед розглянутих моделей найбільш релевантною є модель, запропонована в релізі 3GPP TR 38.901 version 16.1.0 Release 16, оскільки вона була спеціально розроблена для сценарію використання у стільникових мережах 5G, з урахуванням особливостей розповсюдження радіохвиль в широкому діапазоні спектру (500 МГц – 100 ГГц). 5. Запропоновано комплексний метод планування радіомережі стільникового зв’язку, який базується на технології цифрового двійника, враховує стан існуючої мережі, маркетингові прогнози трафіку, та характеризується автоматизованістю, та гнучкістю. Метод може бути використаний на етапах стратегічного, оперативного, тактичного планування радіомережі та виконувати планування в режимі реального часу, що зменшує часові та трудові витрати. Даний метод враховує маркетингові показники (прогнози зміни об’єму трафіку/кількості користувачів), що доцільно для високорівневого попереднього планування, оскільки допомагає визначити потенційні проблемні ділянки мережі, та, відповідно, превентивно виконати розширення ємності цієї ділянки. Метод враховує також економічні параметри (вартість рішень) з метою зменшення обсягу витрачених фінансових ресурсів, що дозволить виконати більшу кількість змін на мережі без збільшення витрат. 6. Запропоновано метод рівномірного розподілу користувачів між сусідніми секторами, який відрізняється від відомих застосуванням технології цифрового двійника для перевірки коректності розподілу методом перебору таких значень кутів нахилу антен та потужностей випромінювання, що забезпечать рівномірний розподіл користувачів між сусідніми секторами. Метод виконує прогнозування зон обслуговування базових станцій із використанням моделі втрат на лінії 3GPP, яка відрізняється гнучкістю та адаптивністю використання в різних сценаріях. 7. Запропоновано метод комплексної оцінки рішень, який враховує технічні, економічні та маркетингові показники функціонування стільникової мережі зв’язку та дозволяє визначити найкраще конфігураційне або апаратне рішення для збільшення ємності ділянки мережі з мінімальними економічними витратами. 8. Запропоновано онтологічну модель цифрового двійника процесу планування радіомережі стільникового зв’язку, яка дозволила описати як статичний так і динамічний аспекти процесу її планування, врахувати мультидисциплінарність цього процесу, а також визначити змістовні логічні зв’язки між компонентами даного процесу. 9. На основі запропонованого комплексного методу планування та оптимізації радіомережі створено програмне забезпечення (ПЗ), яке дозволяє підвищити автоматизованість та гнучкість процесу планування та оптимізації мережі. Запропонована програмна реалізація цифрового двійника побудована на архітектурі SPL (англ. Software Product Line) та містить реалізації запропонованих методів комплексної оцінки рішень та міжсекторального розподілу користувачів, може бути ефективно використана для вирішення задач планування та оптимізації радіомережі стільникового зв’язку, оскільки відповідає вимогам до гнучкості, автоматизованості, часової ефективності, врахуванні маркетингової та економічної компонент. 10. Проведено імітаційне моделювання, результати якого показують, що за наявності точного розподілу користувачів на місцевості та алгоритму розрахунку втрат на трасі, досить простою є задача рівномірного перерозподілу користувачів між сусідніми секторами, а часові витрати на розрахунок повного покриття гіпотетичної гетерогенної мережі (40000 секторів) складають 33 хвилини 36 секунд, що є гарним показником, проте недостатнім для забезпечення функціонування цифрового двійника в режимі реального часу. Використання високопродуктивного процесора та технологій паралельного програмування дасть можливість зменшити часові витрати у 15-20 разів. Використання технології розподіленого обчислення зводить задачу масштабування обчислювальної потужності до суто технічної, що дозволить забезпечити вимоги щодо часових витрат для забезпечення роботи цифрового двійника радіомережі в режимі реального часу.Документ Відкритий доступ Комплексний підхід проєктування обчислювальної інфраструктури у гетерогенному мультихмарному середовищі(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Касерес, Антон; Глоба, Л. С.Касерес А. Комплексний підхід проєктування обчислювальної інфраструктури у гетерогенному мультихмарному середовищі. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 172 – Телекомунікації та радіотехніка. – Навчально-науковий інститут телекомунікаційних систем КПІ ім. Ігоря Сікорського, Київ, 2025. Інтенсивний розвиток хмарних обчислень трансформував процеси зберігання та обробки даних, пропонуючи масштабованість, економічну ефективність та доступність. Потреба у високоефективних засобах розподілу обчислень у гетерогенних хмарних інфраструктурах є надзвичайно актуальною. Традиційні підходи до розподілу обчислювальних завдань у хмарних середовищах часто не здатні адекватно вирішити виклики динамічної природи хмарних середовищ, що призводить до неефективного використання ресурсів, підвищення витрат та потенційних вразливостей. Дана дисертаційна робота представляє комплексне дослідження сучасних мультихмарних архітектур, методів багатокритеріальної оптимізації та інтелектуальних систем прийняття рішень, що завершується розробкою інноваційного комплексного методу формування обчислювальної інфраструктури у гетерогенному мультихмарному середовищі. Мета дослідження полягає у підвищенні рівня автоматизації, достовірності та об’єктивності оцінювання варіантів розгортання мультихмарної архітектури для обробки обчислювальних завдань у багатохмарному середовищі, яка забезпечує адаптацію до динамічно змінюваного набору критеріїв функціонування системи. Особливу увагу в роботі приділено ролі хмарної обчислювальної інфраструктури у сучасних інформаційно-комунікаційних мережах (ІКМ). Запропонований підхід демонструє, що мультихмарні архітектури є ключовими длязабезпечення масштабованості, гнучкості та надійності обчислень, необхідних для функціонування телекомунікаційних систем нового покоління, зокрема у середовищі 5G. Сформульовано та реалізовано метод динамічного розподілу обчислювальних задач у мультихмарному середовищі з урахуванням специфіки телекомунікаційних навантажень, що дозволяє підвищити ефективність управління ресурсами в ІКМ. Мультихмарні обчислення стали домінуючим підходом для розгортання та надання послуг через глобальні мережі. Їх переваги сприяють широкому впровадженню в різних галузях. Однак еволюція хмарних обчислень, що характеризується різнорідністю сервісів, несумісністю інтерфейсів та варіативністю умов розгортання, створює значні виклики в управлінні обчислювальними процесами. Динамічна природа хмарних середовищ, поєднана з множиною взаємозалежних факторів, що впливають на продуктивність та економічну ефективність, потребує інноваційних підходів до оптимізації розподілу обчислювальних завдань та вибору хмарних провайдерів. Організації все частіше впроваджують стратегії використання кількох хмарних провайдерів для отримання конкурентних переваг та стикаються з викликами забезпечення продуктивності, оптимізації витрат, безпеки даних та ефективного управління ресурсами. Складність виникає з необхідності балансувати між кількома цілями, такими як мінімізація затримок, максимізація пропускної здатності, забезпечення надійності системи та дотримання регуляторних вимог, при цьому адаптуючись до динамічних змін у параметрах хмарних сервісів. Завдання дослідження: провести аналіз сучасних концепцій і методів вибору хмарних сервісів у багатохмарних середовищах; визначити набір критеріїв для проєктування віртуальної мультихмарної платформи; дослідити доцільність застосування LLM-моделей для підтримки прийняття рішень; визначити інтегрований показник ефективності сформованої віртуальної мультихмарноїархітектури; розробити прототип системи для інтегрованої оцінки ефективності виконання обчислювальних завдань; провести комплексну оцінку ефективності розробленого підходу. Наукова новизна полягає у тому, що вперше запропоновано комплексний метод формування обчислювальної інфраструктури у гетерогенному мультихмарному середовищі, який використовує інтегрований показник ефективності виконання обчислювальних завдань і поєднує переваги методів навчання з підкріпленням та багатокритеріальних еволюційних алгоритмів; запропоновано математичну модель мультихмарної взаємодії обчислювальних сервісів у динамічно змінюваному середовищі; розроблено метод визначення інтегрованого показника ефективності з використанням LLM моделі для аналізу стану обчислювального середовища; запропоновано метод визначення складових інтегрованого показника ефективності, який відрізняється використанням LLM для багатокритеріального аналізу. В результаті виконання запропоновано наступні рішення: комплексний метод щодо формування обчислювальної інфраструктури у гетерогенному мультихмарному середовищі з використанням інтегрованого показника ефективності; математичну модель інтегрованого показника ефективності виконання обчислювальних завдань; мультиагентну систему підтримки прийняття рішень на основі LLM; алгоритм оптимізації архітектури мультихмарної інфраструктури; модель динамічної адаптації до зміни параметрів середовища; програмний прототип системи автоматизованого проєктування мультихмарної платформи. Методологія дослідження охоплює всебічний аналіз існуючих підходів до мультихмарної інтеграції, формалізацію критеріїв ефективності, розробку архітектури мультиагентної системи та експериментальну перевірку запропонованого методу в реальних сценаріях використання. Мультиагентнасистема включає технічного, економічного та безпекового агентів, координацію яких забезпечує спеціалізований агент-координатор, що використовує LLM для обґрунтування прийнятих рішень та формування рекомендацій. Практична цінність полягає у створенні комплексного підходу щодо проєктування віртуальної мультихмарної платформи, який підвищує адаптивність та ефективність виконання обчислювальних процесів; розробці програмного забезпечення, що автоматизує процеси проєктування і переналаштування віртуальної мультихмарної платформи; впровадженні розробленої системи у виробничому середовищі, що підтвердило зниження витрат у середньому на 47% та покращення продуктивності на 25%; успішному практичному впровадженні запропонованого методу в корпоративному середовищі Continental Automotive Technologies GmbH (Німеччина) в межах проєктів PRIME-MES, де підхід був застосований для оптимізації хмарної інфраструктури, контролю витрат на зберігання даних у data lake та розподілу робочого навантаження, що забезпечило підвищення продуктивності, стійкості та ефективності хмарних операцій на рівні підприємства; розробці програмних рішень, які інтегровано в системи управління обчислювальними ресурсами для покращення гнучкості, підвищення рівня автоматизації та швидкості розгортання інфраструктури; впровадженні розроблених підходів у навчальні та дослідницькі програми для підготовки фахівців у сфері хмарних обчислень та автоматизації процесів проєктування розподілених систем у мультихмарному середовищі.Документ Відкритий доступ Підхід щодо організації розподіленого зберігання та доступу до cloud даних(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Карташов, Антон Димитрович; Глоба, Л. С.А.Д. Підхід щодо організації розподіленого зберігання та доступу до cloud даних. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 172 – Телекомунікації та радіотехніка. – Навчально-науковий інститут телекомунікаційних систем КПІ ім. Ігоря Сікорського, Київ, 2025. Стрімке зростання обсягів цифрових даних та поширення хмарних сервісів суттєво змінили підходи до зберігання інформації. Сьогодні організації активно впроваджують мультихмарні стратегії, щоб зменшити залежність від одного постачальника, підвищити надійність зберігання даних та оптимізувати витрати. Проте такий розподілений підхід створює нові виклики: складність розміщення даних, нестабільну продуктивність різних провайдерів, труднощі з дотриманням нормативних вимог та зростаючу операційну складність. Незважаючи на наявні рішення, досі бракує комплексних підходів, які б одночасно враховували технічні, економічні, регуляторні та екологічні аспекти управління даними в мультихмарному середовищі, особливо коли умови зберігання постійно змінюються. Дана робота вирішує актуальну науково-практичну задачу розробки вдосконаленого підходу щодо підвищення ефективності розподіленого зберігання та доступу до даних у динамічно змінюваному мультихмарному середовищі. Дослідження представляє фреймворк Інтелектуальний Оркестратор Хмарних Даних – Intelligent Cloud Data Orchestrator (ICDO), який використовує методи штучного інтелекту, багатоцільової оптимізації та хмарних технологій для забезпечення адаптивного розподілу та надійного зберігання даних у мультихмарному середовищі, гарантуючи їх цілісність. Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності розподілу та зберігання даних в мультихмарному середовищі за рахунок оцінювання показників доступності, затримки, надійности, пропускної здатності, вартості та ін., та завдяки утворенню віртуальної логічно-єдиної системи зберігання даних. Для досягнення мети дослідження було поставлено та вирішено задачі визначення основниххарактеристик, властивостей, показників та критеріїв оцінювання ефективності розподіленого зберігання та доступу до даних у мультихмарних середовищах; систематизації та формального опису складних взаємозв'язків між технічними, економічними, регуляторними та екологічними аспектами управління даними в мультихмарному середовищі; розробки взаємодоповнюючих онтологічної та математичної моделей; запропоновано метод, який ефективно інтегрує навчання з підкріпленням та багатоцільові еволюційні алгоритми для ефективного визначення Парето-оптимальних рішень; спроектовано та реалізовано фреймворк, який інтегрує методи штучного інтелекту з технологіями багатокритеріальної оптимізації; експериментально оцінено ефективність запропонованого підходу за ключовими показниками продуктивності. Детальний аналіз існуючих рішень та їхніх обмежень дозволив визначити актуальність застосування комплексного підходу щодо оптимізації визначених кінцевим користувачем критеріїв зберігання даних у мультихмарному середовищі. Для формалізації цієї складної області розроблено взаємодоповнюючі онтологічну та математичну моделі, які відображають складні взаємозв'язки між компонентами мультихмарного середовища та представляють багатоцільову природу проблеми оптимізації. Онтологічна модель формалізує складні взаємозв'язки між компонентами, тоді як математична модель представляє багатоцільову природу задачі оптимізації. Основними завданнями дослідження було створення теоретичного підґрунтя для розробки інтелектуальної системи управління даними в мультихмарному середовищі, яка здатна адаптуватися до динамічних змін умов зберігання та доступу до даних. Важливим завданням було також розробити механізми, що дозволяють системі автоматично реагувати на зміни в шаблонах доступу до даних, коливання продуктивності хмарних провайдерів, зміни в тарифних планах та регуляторних вимогах. Наукова новизна дисертаційної роботи полягає у вирішенні важливого наукового завдання розробки підходу щодо розподіленого зберігання та доступу до даних з динамічно-змінюваними умовами зберігання у мультихмарному середовищі та реалізації практичних методів на його основі. Запропоновано методінтеграції алгоритмів навчання з підкріплення та багатоцільових еволюційних алгоритмів для оптимізації процесу розподіленого зберігання даних, який на відміну від існуючих, автоматизує й оптимізує процес вибору провайдера та підвищує ефективність прийняття рішень у мультихмарному середовищі з динамічно-змінюваними умовами зберігання даних. Запропоновано онтологічну модель розподілу і зберігання даних, що формалізує та систематизує складні взаємозв'язки між показниками ефективності та змінними факторами, які впливають на процес розподілу і зберігання даних в залежності від пріоритетів користувачів та статистичних показників ефективності надання послуг хмарними провайдерами. Удосконалено математичну модель системи з динамічнозмінюваними умовами зберігання даних в мультихмарних середовищах шляхом інтеграції статичних та динамічних критеріїв, яка надає можливість автоматизованого врахування змін параметрів середовища в режимі реального часу. Запропонований підхід щодо зберігання даних у мультихмарному середовищі вирізняється інтеграцією методів штучного інтелекту з методами багатоцільової оптимізації. В результаті виконання дослідження теоретичні розробки дисертації представлені автором у вигляді комплексного фреймворку Інтелектуальний Оркестратор Хмарних Даних – Intelligent Cloud Data Orchestrator (ICDO), який дозволяє підвищити ефективность зберігання та доступу до даних з динамічнозмінюваними умовами їх зберігання у мультихмарних середовищах. Підхід ICDO досяг 44,1% покращення загальної продуктивності порівняно з традиційними підходами з однією хмарою та 14,9% покращення порівняно з найкращим альтернативним мультихмарним підходом. На основі розроблених онтологічних та математичних моделей створено програмне забезпечення для оптимізації розміщення та управління даними, яке дозволяє підвищити продуктивність, надійність та безпеку зберігання даних з одночасним зниженням витрат та дотриманням регуляторних вимог. Виконано практичне впровадження розробленого програмного забезпечення для управління даними з динамічнозмінюваними умовами їх зберігання в мультихмарних середовищах у клієнтськихпроектах копанії Tech-5 UG, що спеціалізуються на обробці великих обсягів даних та потребують гнучких рішень для їх зберігання. За підсумками впровадження було зафіксовано зниження середніх витрат на хмарну інфраструктуру на 9%, а також скорочення затримки при доступі до даних на 25% у порівнянні з попередніми підходами. Розроблені підходи впроваджено у навчальні та дослідницькі програми кафедри ІТТ НТУУ «КПІ» імені Ігоря Сікорського для підготовки фахівців у сфері хмарних обчислень. Проведені експериментальні дослідження підтверджують, що підхід ICDO забезпечує суттєві покращення за всіма ключовими показниками ефективності, включаючи продуктивність, вартість, надійність, безпеку та адаптивність, порівняно з існуючими рішеннями. Експериментальне дослідження демонструє, що адаптивність є критичним фактором для ефективного управління даними в динамічних мультихмарних середовищах, а механізми адаптації та навчання, впроваджені в підхід ICDO, дозволяють автоматизувати процес реагування на зміни в шаблонах доступу до даних та умовах середовища. Крім того, дослідження підтверджує ефективність інтегрованого підходу знаходження Паретооптимальних рішень у порівнянні з оптимізацією за окремими критеріями. Дослідження завершується визначенням перспективних напрямків для подальшої роботи. Ці результати суттєво сприяють розвитку галузі розподіленого управління даними та пропонують практичні рішення для нагальних викликів оптимізації мультихмарного зберігання даних.