Ocena możliwości 

wykorzystania systemu 

Network Weather 

Service dla celów 

zarządzania zasobami 

w sieci IP 

Wojskowa Akademia Techniczna

Wydział Elektroniki 

Instytut 

Telekomunikacji

2/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP

Plan prezentacji

I.

Cel pracy

II.

Architektura ogólna systemu

 

III.

Elementy architektury NWS

IV.

Monitorowanie wydajności sieci

V.

Metody przewidywania

VI.

Podsumowanie

VII.

Dalsze kierunki pracy

3/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP

Cel pracy:  

Analiza mechanizmów NWS w 

kontekście wykorzystania systemu 

do zarządzania zasobami w 

sieciach heterogenicznych

Architektura ogólna 
systemu

4/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP

Elementy składowe 
systemu  NWS



stacja pamięci stanów (przechowują i 
odzyskują pomiary)



serwer nazw (przydziela nazwy i adresy 
TCP/IP oraz uprawnienia używane przy 
łączeniu procesów i nazw danych z 
informacją styku warstwy niższej)



sensory (dokonują pomiarów dostępnej 
wydajności)



stacja prognoz (generuje przewidywania 
wydajności)

5/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP

Schemat architektury 

systemu NWS 

Ten t

Rysunek wykonany w power poincie a nie z takim wypełnieniem, a gdzie animacje?

6/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP

Elementy architektury 

NWS

bez tego

Pamięci stanów



Główne zadanie- przechowywanie 

serii pomiarowych zebranych w 

przeszłości



Dostarczają magazyn oraz serwis 

odzyskiwania



Wszystkie odbierane dane są 

natychmiast zapisywane na dysk, 

jeszcze zanim wygenerowane 

zostanie potwierdzenie ich przyjęcia

 

7/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP

Elementy architektury 

NWS

 

bez tego

Serwer nazw

 



Główne zadanie- nadawanie par 
(nazwa, lokalizacja)



Usuwa procesy których czas życia 
dobiegł końca (aktywne procesy 
muszą być rejestrowane cyklicznie)



Adres procesu Serwera nazw jest 
jedynym znanym adresem używanym 
przez system

 

8/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP

Elementy architektury 

NWS

 

bez tego

Sensory



Główne zadanie- tworzenia raportów 

na podstawie obserwacji wydajności 



mogą dostarczyć wiadomości o 

takich parametrach jak opóźnienie 

czy szerokość pasma 



Pomiary dokonywane są możliwie 

blisko warstwy aplikacji 

9/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP

Elementy architektury 

NWS

 

bez tego

Stacje prognoz



Główne zadanie- Generacja 
przewidywanie czasu opóźnienia i 
obciążenia 



Dostarcza zbiór metod przewidywania-
dynamicznie wybierana technika 
predykcji, która na podstawie 
pomiarów z przeszłości wydaje się być 
najlepszą 

10

/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP

Monitorowanie wydajności sieci – 

CPU Sensor

CPU Sensors 



mierzą dostępność procesora CPU urządzenia 



Łączą informacje uzyskiwane od narzędzi up-time 

(wyznacza średnie obciążenie na podstawie 

średniej ilości procesów znajdujących się w 

kolejce)  i vmstst (informuje o czasie 

bezczynności, czasie użytecznym, czasie 

systemowym)  z okresowo powtarzanym 

pomiarem zajętości CPU uzyskanym programem 

„probe”



wyniki uzyskane przez up-time, vstat oraz 

program „probe” są porównywane a następnie 

wybierany najbardziej dokładny z nich  

11

/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP

Monitorowanie wydajności 

sieci - probe

Program „probe”



Wyniki pomiarów uzyskane przez ten program 
uznawane są za najlepsze 

?? Co to znaczy



Służy do regulacji narzędzi up-time i vstat 

?? 

Co to znacz



Uruchomiany jest znacznie rzadziej niż 
narzędzia up-time i vstat 



Częstość jego wywoływania dobierana jest 
adaptacyjnie co ogranicza obciążenie CPU

12

/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP

Monitorowanie wydajności 

sieci z wykorzystaniem 

....

Polepszenie oszacowania dostępności CPU przy zastosowaniu 

dynamicznej

 

dynamicznej regulacji programu probe dla pomiarów wykonanych 

narzędziami: up-time i

vmstat

13

/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP

Network Sensors 



wyznaczenie parametrów wydajności dla sieci 

end-to-end pomiędzy dowolnymi 

komputerami w sieci jest logicznie niemożliwe



wykonuje pomiar trzech parametrów (small-

massage round trip, large-massage 

throughput, TCP socket connect- disconnect 

time)  



Metoda oceny przepustowości uzyskana dla 

długiej wiadomości jest wykorzystywana do 

określenia przepustowości sieci w warstwie 

aplikacji  

Monitorowanie 

wydajności sieci -

Network Sensor

14

/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP

Hierarchia Cliques

 



Sensory dzielone są na grupy



Dla wszystkich par sensorów należących do grupy 
wyznaczana jest wydajność 



Wyznaczany jest jeden Sensor uczestniczący w grupie 
wyższego poziomu  



Zmniejszenie natłoku wewnątrz grup uzyskano 
poprzez zastosowanie tokena generowanego przez 
lidera grupy



Tokenowi wyznaczony zostaje czas time-out. 
Przekroczenie tego czasu oznacza utratę tokena lub 
podział sieci

   

Monitorowanie wydajności 

sieci – Hierarchia Cliques

15

/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP

Metody przewidywania



Metoda średnich z wykorzystaniem wartości 
oczekiwanej



Metoda średnich 

                                           - zmienna w czasie 

średnia arytmetyczna 

                                           - długość okna historii 

wykorzystywanej do przewidywania

-

Wybór ilości próbek K dobierany jest dynamicznie

-

Czarne napisy to nie będzie widoczne przepisać 
poprawnie wzory!!!większe!

 

 









t

i

i

wartosc

t

t

AVG

RUN

0

1

1

_





 











t

K

t

i

i

wartosc

K

K

t

AVG

SW

1

1

,

_

16

/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP

Metody przewidywania



Metoda medianowa 

Sort

K

 – uporządkowana sekwencja według 

ostatniej wartości K

Sort

K

(j) – j-ta wartość uporządkowanej 

sekwencji 

- Wybór ilości próbek K dobierany jest 

dynamicznie poprzez medianowy filtr 
adaptacyjny





































parzyste

jest

K

jesli

K

Sort

K

Sort

e

nieparzyst

jest

K

jesli

K

Sort

K

t

MEDIAN

K

K

2

1

2

/

2

/

2

/

1

,

17

/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP



Model autoregresji 

                                      - ogólny algorytm 

postępowania

               - równanie z którego wyznaczana jest 
sekwencja a

i 

eliminująca całkowity błąd, r

i

- 

autokorelacja

- Algorytm niepoprawny, gdy ilość pomiarów N jest 
długością całej serii czasu
- Po każdym pomiarze realizowane jest obliczenie 

autoregresji sekwencji a

i

Metody przewidywania

 















p

i

i

i

t

wartosc

a

p

t

AR

0

,









N

i

j

i

i

r

a

0

,

0

18

/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP

Metody przewidywania



Dynamiczny wybór predyktora

- Dokładność predykcji poszczególnych metod ulega
  zmianie w czasie
- Metoda dla której całkowity błąd pomiaru w czasie t 

jest 

  najmniejszy stosowana jest do wyznaczenia predykcji 

w 

  czasie t+1
- Na błąd całkowity składają się: średni kwadratowy 

błąd 

  predykcji oraz średni procentowy błąd predykcji

19

/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP

Podsumowanie

Możliwość wykorzystania NWS  do celów 

zarządzania sieciami IP



Wyznaczenie dostępnych zasobów 
spełniających wymagane jakości usług (QoS)



Wykrywanie potencjalnych zagrożeń braku 
przepustowości



Wykrywanie nieobciążonych zasobów



Wyznaczenie zasobów, które trzeba 
rozbudować

20

/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP

Dalsze kierunki pracy

1)

Implementacja systemu Network 
Weather Service

2)

CO JESZCZE??? A BADANIA.. I CO 
JESZCZE..

3)

PO CO TO?

21

/21

Ocena możliwości wykorzystania systemu Network Weather Service dla celów zarządzania 

zasobami w sieci IP