NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TRỄ GÓI IP TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI THẾ HỆ MỚI

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
_____ __

Đào Ngọc Lâm


NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH
TRỄ GÓI IP TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI
THẾ HỆ MỚI


02.08
 



Hà Nội – 2014






Công trình 




1) 
2) PGS. TS. 






 



- 
-           
chính  


DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU
TÊN ĐẦY ĐỦ
GIẢI THÍCH
CDF
Cumulated Distribution
Function


IPTD
IP Packet Transport Delay

IPDV

IP Packet Delay Variation

MLE
Maximum Likelihood
Estimation
   
 
NGN
Next Generation Network

PDF
Probability Density Function




- 1 -

MỞ ĐẦU
i) Bối cảnh, lý do lựa chọn và sự cần thiết của đề tài luận án
Trong 
 (NGN)  
thông 
. 
 các
. 



.

ii) Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
 cùng

  xét trong  lõi NGN.
 Các   gói IP  
và i gian.
iii) Mục đích, ý nghĩa khoa học và thực tiễn
là 
t  l 
phân tích , 


              
 
     NGN    

- 2 -


 .
iv) Bố cục luận án
C 1  
2  P

 3           qua

 4  P

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1 PHÁT BIỂU BÀI TOÁN

là  các mô
IPTD, IPTD, IPDV và các 

, 

c  .

c
  , 
IPTD 
1.2 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
các và mô hình
toán cùng   và 
IP trong  lõi NGN.
Các  chính :

- 3 -

            

IPTD 
   
IPTD lõi NGN 
, so sánh và 
   .
    hàm
IPTD qua liên  
  
và mô-men toàn trình vào các  IPTD .
   IPDV toàn

-IPTD   
CDF  IPTD toàn trình qua
; IPDV qua nút
 .
1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

 HLAB
.
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỐ ĐO TRỄ GÓI
IP QUA MẠNG TRUYỀN TẢI NGN
2.1 NGN VÀ MẠNG TRUYỀN TẢI NGN




- 4 -

sinh khác 

 IPTD 



IPTD tro
2.2 MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỐ ĐO
TRỄ GÓI IP
IPTD  :

















(2.1)
N T
s

T
r

D
prop

     D
q
       
D
tr
=L/s  
L D

proc
= D
h
+D
p

D
h
, D
p


P

 
ng

IPTD.

- 5 -

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHÂN BỐ TRỄ
GÓI IP QUA MẠNG TRUYỀN TẢI NGN
3.1 XÁC ĐỊNH PHÂN BỐ IPTD QUA MẠNG BẰNG
PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG THAM SỐ

các  


, so

sánh và          mô hình   lý

3.1.1.1 Phương pháp ước lượng tham số phân bố
i) Phương pháp cân bằng mô-men
--men
-
ii) Phương pháp MLE
d CDF là F(d,θ) và PDF là f(d,θ)
θ={θ
1
,

2,
…, θ
P
d={d
1
, d
2
…,d
N
} 
L(θ | d) 
  θ   d 
Θ 
L(θ | d)  

:



 



















(3.15)

 :

- 6 -






 












 





























(3.16)
(3.17)
Có th nhn thu kin ci ca L(θ | d) 
u kin ci ca  




 
(3.18)
3.1.1.2 Phương pháp lựa chọn và đánh giá sai số mô hình

hình  
 
i) Phân tích các đặc trưng phân bố thực nghiệm
IPTD 
:
- 

-
-   

ii) Loại bỏ mô hình phân bố không phù hợp
này  
so 
lo theo các tiêu chí:
-            
không 
- Hkhông 
cho phép

- 7 -

- Không p

iii) Chọn mô hình phân bố tối ưu

t
 N
nhiên X có CDF     F
X
(x) thì Y= F
X
(X)   
       [0, 1]      
D={d
1
,d
2

,…d
M

F
D
(d,

)        Y={F
D
(d
1
,

), F
D
(d
2
,

),…
F
D
(d
M
,

)} :
 d
1
< d

2
< … < d
M

 d
i
}
i

[1,M]

{Y
i
=F
X
(d
i
,

)}
i

[1,M]


F
D
(d,

) là CDF 

D. Y
i
tuân theo CDF :







 






(3.34)
 F
Y
(y) cho Y={Y
i
}:





























(3.35)
 





 



























(3.36),
(3.37)
  có E .
3.1.2 Thiết lập và lựa chọn mô hình toán ước lượng tham số
3.1.2.1 Ước lượng tham số phân bố gamma chuyển dịch

có PDF và CDF :

- 8 -

























(3.42)





,







là
          ,















là hàm gamma; g(x)      
gamma, u(t





 


























(3.43)
  












là hàm gamma không hoàn
  














là hàm gamma

i) Phương pháp cân bằng mô-men


































(3.48)
ii) Phương pháp MLE
l= min
i

[1,M]
(D
i
)
(3.57)








(3.60)
vi: 



 

















(3.59)




 






(3.56)
3.1.2.2 Ước lượng tham số phân bố Pareto tổng quát

















(3.62)

- 9 -





 

























(3.63)
        

    


:













 


(3.64)
i) Phương pháp cân bằng mô-men
l= min
i

[1,N]
(d
i
);
(3.67)





 



















(3.70)
ii) Phương pháp MLE
l= min
i

[1,N]
(d
i
).
Vi , c 

























































(3.73)








(3.74)

3.1.2.3 Lựa chọn phương pháp ước lượng tham số
CATHLAB 
    trên 10000 cho      
        -men.   

- 10 -

-
 
 và 
.
, và 

 
phâ-
 .
3.1.3 Thiết lập mô hình và điều kiện thực nghiệm đo IPTD
qua mạng truyền tải lõi NGN
IPTD 
 3.7 

 3 và 4

   và          

-
trung bình 40  


 

NGN nêu trên là khá cao.

C



- 11 -


        
Thông tin này có  


 - 
  
      





 là 1/1000 giây. Do





  IPTD         

IPTD 

            
         




- 12 -

3.1.4 Đề xuất chọn mô hình phân bố IPTD đối với lưu lượng
Internet qua mạng truyền tải lõi NGN
 

 
.
IPTD

NGN 
p 
mô hình       -



             
 
   
IPTD 
mô hình
 có  7%. Các nghiên



3.2 XÁC ĐỊNH PHÂN BỐ TRỄ GÓI IP QUA LIÊN MẠNG
TRUYỀN TẢI NGN NHỜ TỔNG HỢP HÀM PHÂN BỐ
và
IPTD toàn trình 
 IPTD 
 trình bày.

- 13 -

3.2.1 Cơ sở lý thuyết và phương pháp luận
PDF f
i
(t):

































(3.79)
3.2.2 Xác định phân bố trễ gói IP toàn trình từ thành phần
phân bố gamma chuyển dịch




































(3.108)






































(3.112)
























(3.113)






 





















(3.114)




















;
(3.116)

























(3.117)

























(3.118)
Γ’(k,θ,l) 
k, θ và l 
IPTD D
i
D
i
~
Γ’(k
i
,θ,l
i
)

i

[1,N]    D

   



























       ,

- 14 -



 các mô-


á 

 ba 
T           
. Có
Γ’(1,θ,l) là  

=1/θ,
Γ’(v/2,2,l)~

2
(v,l-squared có v .
3.2.3 Xác định phân bố trễ gói IP toàn trình từ thành phần
phân bố Pareto tổng quát
N
 N-
 IPTD i

[1,N-1]
là  d
i
, 





là PDF và 






là CDF:























(3.126)
IPTD trong i

[1,N] 
Pareto  :


























(3.127)









































(3.128)
t:   c
i



l
i




, i:

- 15 -































(3.129)





























(3.140)

































(3.141)











































(3.136)
















(3.139)






































(3.142)


















































P(k,θ,l)  k, θ
và l 
  IPTD      D
i
   D
i
~
P(k
i
,θ,l
i
)|i


[1,N] và IPTD 
 d
i
|i

[1,N-1] D

:












































, (3.149)
 
 

- 16 -




.
-


ba  và 
3.2.4 Xác định phân bố trễ gói IP toàn trình từ thành phần
hỗn hợp các phân bố đều và Parato tổng quát
            


Xét IPTD qua N P 
 :





 (3.151)







































 












































































































































= (3.156)

- 17 -







































 





























































































































































 










| k
i
<1i[1,N];
































|k
i
<0.5

i

[1,N].
3.2.5 Xác định phân bố trễ gói IP toàn trình từ các phân bố
thực nghiệm
IPTD 
 , 
IPTD


























(3.159)
N R
i
R 
    i, 



là PDF     R
i
.
CDF 3.159



































(3.160)

- 18 -

CHƯƠNG 4 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH BIẾN ĐỘNG TRỄ
GÓI IP QUA MẠNG TRUYỀN TẢI NGN
4.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP LUẬN XÁC
ĐỊNH BIẾN ĐỘNG TRỄ GÓI IP
4.1.1 Mô hình toán tổng quát xác định biến động trễ gói IP

x
  : IPDV 























p
i
, i={1,2}

(4.3)
4.1.2 Phương pháp ước lượng phân vị hàm phân bố IPTD
P
 
nhiên T Z~N(0,1):









(4.7)


T. 


























(4.9)
















(4.10)


. phân
 T 













(4.16)

- 19 -

4.2 XÁC ĐỊNH PHÂN VỊ VÀ BIẾN ĐỘNG TRỄ GÓI IP
QUA LIÊN MẠNG TRUYỀN TẢI NGN
4.2.1 Xây dựng thủ tục ước lượng biến động trễ gói IP qua
liên mạng
4.2.1.1 Ước lượng IPDV theo phương pháp ánh xạ hàm phân bố
 IPTD 
k

[1,N] và toàn trình:
 t
k

d
1

d
2

…

d
n
t
k
= d
m
m
p


m/n.
 3và mô-IPTD
:






































: mô-men  
th k, 

: mô-men IPTD toàn trình.
 





















(4.19)
4.2.1.2 Ước lượng IPDV theo phương pháp tích chập hàm phân
bố thực nghiệm
 CDF  
 
  hàm    
IPTD toàn trình 
 

- 20 -





















.
(4.21)







4.2.2 Phân tích và đánh giá sai số
4.2.2.1 Đánh giá sai số theo lý thuyết
i) Phương pháp ánh xạ hàm phân bố
   




















(4.25)
 chính xác ca  ph thu lch  ca phân b
IPTD. Sai s c 
ng nhin sai s. Nu , 
             
   
4.1).
   
T4.10), ta có: 





 và 



. (4.27)
Cp 
ii) Phương pháp tích chập phân bố thực nghiệm:
c


IPTD.            
 


 

- 21 -


   


4.2.2.2 Đánh giá sai số theo thực nghiệm

ba IPTD 
là 1µs.  


ba 



 
pháp  4.1.
4.2.3 Khảo sát sai số của phương pháp theo mức phân vị






 
phân 
Gp

(0.9, 1.0).
%  5% 4.7 4.
4.28) và chúng
  
N
:
-  NGN 
không có 
- 
 

- 22 -

-            
p

p 

-        p    (0.983,
0.986); (0.999, 0.99
4.3 XÁC ĐỊNH BIẾN ĐỘNG TRỄ GÓI IP TẠI NÚT MẠNG
TRUYỀN TẢI NGN
 IPDV 
 trong 
 . Quá


 
F
I
(t)  IP
CDF là F
II
(t).

  

  
 .




























(4.32)
IPTD qua   :