Evaluation of the intrinsic characteristics of a cyberphysical system by the method of network calculus

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper analyzes the evaluation of the system's own characteristics, the so-called service curve, set in the form of deterministic constraints linking the input of the system and the minimum flow at the output of the system. The service curve estimation is considered within the framework of the Network Calculus method and mini-maxi plus algebra approaches, which form the mathematical basis of the method. To evaluate the service curve, one previously developed method related to the duality of mini and maxi plus algebra transformations is taken, and a new method based on the connection of two types of mini and maxi service curves is proposed. The methods are considered taking into account their application to real systems and existing limitations on measurement capabilities, in particular the finiteness of the definition of the observed data flows. The analysis of the both methods shows that each of the them gives an acceptable service curve, but they need improvement for the calculated service curve to correspond to the maximum system performance mode.

About the authors

Vitaly Georgievich Promyslov

V.A. Trapeznikov Institute of Control Sciences of RAS

Email: vp@ipu.ru
Moscow

Kirill Valer'evich Semenkov

V.A. Trapeznikov Institute of Control Sciences of RAS

Email: semenkovk@ipu.ru
Moscow

Elena Filippovna Jharko

V.A. Trapeznikov Institute of Control Sciences of RAS

Email: zharko@ipu.ru
Moscow

References

  1. ВИШНЕВСКИЙ В.М., ДУДИН А.Н., КЛИМЕНОК В.И. Стохастические системы с коррелированными потока-ми. Теория и применение в телекоммуникационных сетях. – М.: «ТЕХНОСФЕРА», 2018. – 564 с.
  2. КОВАЛЕНКО И.Н. Расчет вероятностных характери-стик систем. Задачи расчета вероятностных характе-ристик систем. Исследование систем в общем виде. Применение метода малого параметра. – М.: URSS, 2023. – 104 с. – ISBN 978-5-9710-5094-0.
  3. ПРОМЫСЛОВ В.Г., СЕМЕНКОВ К.В. Применение ме-тода Network Calculus для расчета временных характе-ристик систем управления с циклическим алгоритмом работы // Проблемы управления. – 2021. – №4. – С. 50–65. – URL: http://pu.mtas.ru/archive/Promyslov_pu_421.pdf.
  4. BAYBULATOV A. PROMYSLOV V., Industrial Control System Availability Assessment with a Metric Based on Delay and Dependency // IFAC-PapersOnLine. – 2021. – Vol. 54, Iss. 13. – P. 472–476.
  5. BOUILLARD A., Individual Service Curves for Bandwidth-Sharing Policies Using Network Calculus // IEEE Network-ing Letters. – 2021. – Vol. 3, No. 2. – P. 80–83. – doi: 10.1109/LNET.2021.3067766.
  6. BOUILLARD A., JOUHET L., THIERRY E., “Service curves in Network Calculus: dos and don’ts”. RR-7094, IN-RIA. 2009, pp.24. inria-00431674
  7. BOUILLARD A. Algorithms and efficiency of Network cal-culus. – Paris: École Normale Supérieure, 2014.
  8. BOYER M., DAIGMORTE H. Improved Service Curve for Element With Known Transmission Rate // IEEE Networking Letters. – 2023. – Vol. 5, No. 1. – P. 46–49. – doi: 10.1109/LNET.2022.3150649.
  9. CRUZ L. A calculus for network delay. I. Network elements in isolation // IEEE Trans. Inform. Theory. – 1991. – Vol. 37, No. 1. – P. 114–131. – doi: 10.1109/18.61109.
  10. CRUZ L. A calculus for network delay. II. Network analy-sis // IEEE Trans. Inform. Theory. – 1991. – Vol. 37, No. 1. – P. 132–141. – doi: 10.1109/18.61110.
  11. FIDLER M. Survey of deterministic and stochastic service curve models in the network calculus // IEEE Commun. Surv. Tutorials. – 2010. – Vol. 12, No. 1. – P. 59–86. – doi: 10.1109/SURV.2010.020110.00019.
  12. LE BOUDEC J-Y., THIRAN P. Network Calculus: A Theory of Deterministic Queuing Systems for the Internet. – Springer Verlag, Online Version of the Book, LNCS 2022. – 245 p.
  13. LIEBEHERR J. Duality of the Max-Plus and Min-Plus Net-workCalculus // Foundations and Trends in Networking. – 2017. – Vol. 11, No. 3–4. – P. 139–282. – doi: 10.1561/1300000059.
  14. LIEBEHERR J., FIDLER M. AND VALAEE S. A System-Theoretic Approach to Bandwidth Estimation // IEEE/ACM Trans. on Networking. – 2010. – Vol. 18, No. 4. – P. 1040–1053. – doi: 10.1109/TNET.2009.2035115.
  15. Modular Performance Analysis with Real-Time Calculus. https://www.mpa.ethz.ch (дата обращения: 12.07.2023).
  16. SIMON I. Recognizable sets with multiplicities in the tropical semiring // Mathematical Foundations of Computer Science. Lecture Notes in Computer Science. – 1988. – Vol. 324. – P. 107–120.
  17. THIELE L., CHAKRABORTY S., NAEDELE M. Real-time calculus for scheduling hard real-time systems // Proc. of the IEEE Int. Symposium on Circuits and Systems. Emerging Technologies for the 21st Century. (IEEE Cat No.00CH36353), Geneva, Switzerland, 2000. – Vol. 4. – P. 101–104. – doi: 10.1109/ISCAS.2000.858698.
  18. ZHOU B., HOWENSTINE I., LIMPRAPAIPONG S., CHENG L. A Survey on Network Calculus Tools for Network Infrastructure in Real-Time Systems // IEEE Access. – 2020. – Vol. 8. – P. 223588–223605. – doi: 10.1109/ACCESS.2020.3043600.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».