Models and methods for analysis of the stochastic processes in IP based networks – survey
Seferin Mirtchev, Mircho Mirchev, Georgi Georgiev
Today, the internet network is in a base to almost any social, educational or economic activity, a true value creator that reshapes the economy and society. In the future, the IP based networks will be even more essential for society and economy worldwide. The internet network should provide better services and greater involvement and participation. It is essential that the next generation internet will be designed for humans, so that it can meet its full potential for both the society and the economy. The Future Networks (5G, Cloud, Next-Generation Internet and Internet of Things) offer new functionalities to support people’s needs and to address global sustainability challenges and fosters vibrant open networks. The random processes in the global Internet are complex due to the use of packet switching and the extraordinary variety of provided services. They have specific properties such as peakedness, long-term dependence, use of large tails, self-similarity, etc. The study of the random processes in the global internet network is a complex and unresolved task, despite the large number of studies and publications by various specialists – scientists, engineers and mathematicians. In this survey, the modern methods for stochastic processes modelling, multimedia traffic measurements and quality of service evaluation in heterogeneous network environment is presented. The analysis of class of service and quality of service mechanisms in IP-based networks and their influence on the traffic flows characteristics and overall system performance is shown. The approaches for measurement, monitoring and analysis of traffic in real IP based networks (Internet, mobile networks, cloud communications, internet of things and smart networks) are described. The purpose of this survey is to describe the stochastic processes and the new teletraffic models in the IP based networks, to provide a better understanding of the priority service mechanisms of the peaked traffic flows distribution and of the end-toend Internet quality of service and also to point out the importance of the relation between demand, capacity and performance in the IP networks.
Днес интернет мрежата е в основата на почти всяка социална, образователна или икономическа дейност, създател на истинска стойност, която прекроява икономиката и обществото. В бъдеще IP базираните мрежи ще бъдат още по-важни за обществото и икономиката в световен мащаб. Интернет мрежата също трябва да предоставя по-добри услуги и по-голямо включване и участие. От съществено значение е следващото поколение интернет да бъде проектиран за хора, така че да може да изпълни пълния си потенциал както за обществото, така и за икономиката. Бъдещите мрежи (5G, облачни, интернет от следващо поколение и интернет на нещата) предлагат нови функционалности за подпомагане на нуждите на хората и за справяне с глобалните предизвикателства за устойчивост и насърчават жизнени отворени мрежи. Случайните процеси в глобалния Интернет са сложни поради използването на комутация на пакети и изключителното разнообразие от предоставяни услуги. Те имат специфични свойства като неравномерност, дълговременна зависимост, използване на големи опашки, себеподобие и т.н. Изследването на случайните процеси в глобалната Интернет е сложна и нерешена задача, въпреки големия брой изследвания и публикации от различни специалисти – учени, инженери и математици. В този обзор са представени съвременните методи за моделиране на стохастични процеси, за измерване на мултимедиен трафик и за оценка на качеството на обслужване в хетерогенна мрежова среда. Показан е анализ на класа на обслужване и на механизмите за качество на обслужване в IP-базирани мрежи и тяхното влияние върху характеристиките на трафичните потоци и върху общата производителност на системата. Описани са подходите за измерване, наблюдение и анализ на трафика в реални IP базирани мрежи (Интернет, мобилни мрежи, облачни комуникации, интернет на нещата и интелигентни мрежи). Целта на този обзор е да опише стохастичните процеси и новите модели на телетрафик в IP базираните мрежи, да представи по-добро разбиране на механизмите за приоритетно обслужване, на разпределението на неравномерните трафични потоци и на качеството на обслужване от край до край в Интернет и също така да посочи важността на връзката между използваемостта, ресурсите и характеристиките в IP мрежите. “Experts predict the Internet will become ‘like electricity’ – less visible, yet more deeply embedded in people’s lives for good and ill” [4].
Cite this article as:
Mirtchev S., Mirchev M., Georgiev G. Models and methods for analysis of the stochastic processes in IP based networks – survey. Electrotechnica & Electronica (Е+Е), Vol. 56 (1-2), 2021, pp.1-11, ISSN: 0861-4717 (Print), 2603-5421 (Online)
