Mục đích của việc mô hình hóa và đánh giá đặc tính hoạt động của hệ thống p1 potx

2

Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u

-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w

w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Mục đích của việc mô hình hóa và đánh giá
đặc tính hoạt động của hệ thống


3


Các từ viết tắt


FAS Frame Alignment Signal
IEEE Institute of Electronics and
Electrical Engineering

ITU International Telecommunication
Union
MFAS Multi-Frame Alignment Signal
PDF Probability Density Function
pdf probability distribution function
TDMA Time Division Multiple Access

Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.

d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e

w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


4

Bảng đối chiếu thuật ngữ Anh - Việt

Tiếng Việt Tiếng Anh

Băng tần thông dải Band Pass

Băng tần cơ sở Baseband
Trạm gốc Base Station
Kênh Channel
Va đập Collision
Cuộc nối Connection
Mã hoá điều khiển lỗi Error Control Coding
Mật độ phổ năng lượng Energy Spectral Density
Khung Frame
Đáp ứng tần số Frequency Response
Giao thoa giữa các ký tự Intersymbol Interference
Đa khung Multi-frame
Đa truy nhập Multiple Access
Bộ ghép kênh, bộ hợp kênh Multiplexer
Hiệu ứng xa - gần Near – Far Effect
Kết nối, liên kết Link
Đầu thu, phần thu Sender
Đầu thu, phần thu, đích Sink
Mã hoá nguồn Source Coding
Ghép kênh phân chia theo thời gian Time Division Multiplexing
Bộ phát, khối phát Transmitter

Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a

n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P

D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c

k
.
c
o
m


5


Mục lục
Các từ viết tắt_______________________________________________________________________3
Bảng đối chiếu thuật ngữ Anh - Việt_____________________________________________________4
Mục lục ___________________________________________________________________________5
Mục lục hình vẽ_____________________________________________________________________7
Mục lục bảng biểu___________________________________________________________________8
Chương 1 Giới thiệu _________________________________________________________________1
1.1. Mục đích của việc mô hình hóa và đánh giá đặc tính hoạt động của hệ thống _______________________ 1
1.2. Các khái niệm cơ bản trong hệ thống thong tin________________________________________________ 1
1.3. Các bước và phương pháp đánh giá một mạng thông tin________________________________________ 1
1.3.1. Đo đạc, thu tập kế quả thống kê____________________________________________________________________ 1
1.3.2. Mô hình hóa toán học ___________________________________________________________________________ 1
1.3.3. Mô phỏng ____________________________________________________________________________________ 1
1.4. Các công cụ phục vụ cho việc đánh giá chất lượng hoạt động của mạng ___________________________ 1
Chương 2 Hàng đợi – Các hệ thống thời gian liên tục _______________________________________2
2.1. Giới thiệu lý thuyết hàng đợi_______________________________________________________________ 2
2.1.1. Hàng đợi và đặc điểm ___________________________________________________________________________ 2
2.1.2. Các tham số hiệu năng trung bình __________________________________________________________________ 5
2.2. Nhắc lại các khái niệm thống kê cơ bản _____________________________________________________ 10
2.2.1. Tiến trình điểm _______________________________________________________________________________ 10

2.2.2. Tiến trình Poisson _____________________________________________________________________________ 12
2.3. Định luật Little _________________________________________________________________________ 14
2.3.1. Công thức Little_______________________________________________________________________________ 14
2.3.2. Chứng minh công thức Little_____________________________________________________________________ 15
2.4. Các mô hình hàng đợi ___________________________________________________________________ 16
2.4.1. Ký hiệu Kendall ______________________________________________________________________________ 16
2.4.2. Quá trình Sinh-Tử (Birth-Death)__________________________________________________________________ 17
2.4.3. Hàng đợi M/M/1 ______________________________________________________________________________ 17
2.4.4. Hàng đợi M/M/1/K ____________________________________________________________________________ 20
2.4.5. Hàng đợi M/M/C______________________________________________________________________________ 20
2.5. Lý thuyết lưu lượng _____________________________________________________________________ 21
2.5.1. Khái niệm về lưu lượng và đơn vị Erlang ___________________________________________________________ 21
2.5.2. Hệ thống tổn thất (Loss System) và công thức Erlang B________________________________________________ 24
2.5.3. Hệ thống trễ (Delay) và công thức Erlang C _________________________________________________________ 27
2.6. Hệ thống hàng đợi có ưu tiên______________________________________________________________ 29
2.6.1. Qui tắc và tổ chức hàng đợi______________________________________________________________________ 29
2.6.2. Độ ưu tiên của khách hàng trong hàng đợi ưu tiên_____________________________________________________ 32
2.6.3. Duy trì qui tắc hàng đợi, luật Kleinrock_____________________________________________________________ 33
2.6.4. Một số hàng đợi đơn server______________________________________________________________________ 34
2.6.5. Kết luận_____________________________________________________________________________________ 34
2.7. Bài tập (Pending) _______________________________________________________________________ 35
Chương 3 Mạng hàng đợi____________________________________________________________36
3.1. Mạng nối tiếp __________________________________________________________________________ 36
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C

h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m

Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r

a
c
k
.
c
o
m


6

Chương 4 Định tuyến trong mạng thông tin ______________________________________________37
4.1. Yêu cầu về định tuyến trong mạng thông tin_________________________________________________ 37
4.1.1. Vai trò của định tuyến trong mạng thông tin _________________________________________________________ 37
4.1.2. Các khái niệm trong lý thuyết graph _______________________________________________________________ 37
4.2. Các mô hình định tuyến quảng bá (broadcast routing) ________________________________________ 39
4.2.1. Lan tràn gói (flooding)__________________________________________________________________________ 39
4.2.2. Định tuyến bước ngẫu nhiên (random walk) _________________________________________________________ 40
4.2.3. Định tuyến khoai tây nóng (hot potato) _____________________________________________________________ 40
4.2.4. Định tuyến nguồn (source routing) và mô hình cây (spanning tree)________________________________________ 41
4.2.5. Duyệt cây ___________________________________________________________________________________ 41
4.3. Các mô hình định tuyến thông dụng________________________________________________________ 62
4.3.1. Định tuyến ngắn nhất (Shortest path Routing)________________________________________________________ 62
4.4. Bài tập (Pending) _______________________________________________________________________ 85
Chương 5 Điều khiển luồng và chống tắc nghẽn __________________________________________86
5.1. Tổng quan_____________________________________________________________________________ 86
5.1.1. Mở đầu _____________________________________________________________________________________ 86
5.1.2. Khái niệm điều khiển luồng______________________________________________________________________ 89
5.1.3. Khái niệm chống tắc nghẽn______________________________________________________________________ 90
5.1.4. Nhiệm vụ chủ yếu của điều khiển luồng và chống tắc nghẽn ____________________________________________ 90

5.1.5. Phân loại điều khiển luồng và tránh tắc nghẽn________________________________________________________ 91
5.2. Tính công bằng_________________________________________________________________________ 92
5.2.1. Định nghĩa___________________________________________________________________________________ 92
5.2.2. Tính công bằng về mặt băng truyền________________________________________________________________ 92
5.2.3. Tính công bằng về mặt bộ đệm ___________________________________________________________________ 92
5.2.4. Cơ chế phát lại ARQ ___________________________________________________________________________ 94
5.2.5. Stop-and-Wait ARQ ___________________________________________________________________________ 95
5.2.6. Go-back-N ARQ_____________________________________________________________________________ 101
5.2.7. Selective repeat ARQ _________________________________________________________________________ 107
5.3. Điều khiển luồng và tránh tắc nghẽn theo phương pháp cửa sổ_________________________________ 109
5.3.1. Điều khiển luồng theo cửa sổ (Window Flow Control)________________________________________________ 110
5.3.2. Điều khiển tắc nghẽn sử dụng cửa sổ thích ứng (adaptive window) ______________________________________ 115
5.4. Điều khiển luồng và chống tắc nghẽn dựa trên băng thông (rate-based flow control) _______________ 120
5.4.1. Khái niệm __________________________________________________________________________________ 120
5.4.2. Điều khiển băng thông theo thuật toán gáo rò (leaky bucket) ___________________________________________ 121
5.4.3. Thuật toán GPS (pending)______________________________________________________________________ 125
5.5. Bài tập (Pending) ______________________________________________________________________ 126
Chương 6 Kỹ thuật mô phỏng ________________________________________________________127
6.1. Giới thiệu_____________________________________________________________________________ 127
6.2. Mô phỏng dựa trên các sự kiện rời rạc và các công cụ ________________________________________ 127
6.2.1. Phương pháp mô phỏng dựa trên sự kiện rời rạc _____________________________________________________ 127
6.2.2. Các công cụ mô phỏng thông dụng dựa trên sự kiện rời rạc ____________________________________________ 130
6.3. Công cụ mô phỏng mạng NS2____________________________________________________________ 131
6.3.1. Cấu trúc____________________________________________________________________________________ 131
6.3.2. Các tiện ích trong NS hỗ trợ cho mô phỏng mạng [Pending]____________________________________________ 133
6.3.3. Thí dụ (Pending) _____________________________________________________________________________ 133
6.4. Kết luận (Pending) _____________________________________________________________________ 133
6.5. Bài tập (Pending) ______________________________________________________________________ 134
Tài liệu tham khảo_________________________________________________________________135
Phụ lục 1________________________________________________________________________136

Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r

a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.

d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


7


Mục lục hình vẽ
Hình 1-1 Đường truyền, kết nối và cuộc nối <Caption>Error! Bookmark not defined.
Hình 1-2 Ghép kênh và đa truy nhậpError! Bookmark not defined.

Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C

h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m

Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r

a
c
k
.
c
o
m


8

Mục lục bảng biểu
Bảng 1-1. Độ rộng băng tần của một số tín hiệu cơ bản <Caption> Error! Bookmark not defined.
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w

e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n

g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m


Chương 1 Giới thiệu

1.1. Mục đích của việc mô hình hóa và đánh giá đặc tính hoạt động của hệ thống

1.2. Các khái niệm cơ bản trong hệ thống thong tin

1.3. Các bước và phương pháp đánh giá một mạng thông tin
1.3.1. Đo đạc, thu tập kế quả thống kê

1.3.2. Mô hình hóa toán học

1.3.3. Mô phỏng

1.4. Các công cụ phục vụ cho việc đánh giá chất lượng hoạt động của mạng

Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e

w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a

n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m

2


Chương 2 Hàng đợi – Các hệ
thống thời gian liên tục
2.1. Giới thiệu lý thuyết hàng đợi
2.1.1. Hàng đợi và đặc điểm
Trong bất cứ một hệ thống nào thì khách hàng đi đến các điểm cung
cấp dịch vụ và rời khỏi hệ thống khi dịch vụ đã được cung cấp.
Ví dụ:
Các hệ thống điện thoại: khi số lượng lớn khách hàng quay số để kết
nối đến một trong những đường ra hữu hạn của tổng đài.
Trong mạng máy tính: khi mà gói tin được chuyển từ nguồn tới đích và
đi qua một số lượng các nút trung gian. Hệ thống hàng đợi xuất hiện
tại mỗi nút ở quá trình lưu tạm thông tin tại bộ đệm.
Hệ thống máy tính: khi các công việc tính toán và tuyến làm việc của
hệ thống yêu cầu dịch vụ từ bộ xử lý trung tâm và từ các nguồn khác.
Những tình huống này được diễn tả bằng hình vẽ sau:

Hình 2-1 Mô hình chung của hệ thống hàng đợi
 Người ta mô tả tiến trình đến và tiến trình phục vụ như thế nào?
 Hệ thống có bao nhiêu server?
 Có bao nhiêu vị trí đợi trong hàng đợi?
 Có bất kỳ quy tắc nội bộ đặc biệt nào không (yêu cầu dịch vụ, mức
độ ưu tiên, hệ thống còn rỗi không)?
Đặc điểm của hệ thống hàng đợi
Miêu tả của tiến trình đến (phân bố khoảng thời gian đến)
Miêu tả của tiến trình phục vụ (phân bố thời gian phục vụ)

Số lượng server
Số lượng các vị trí đợi
Các quy tắc hàng đợi đặc biệt:
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u

-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w

w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m




3

 Quy tắc phục vụ (FCFS, LCFS, RANDOM)
 Thời gian rỗi (phân bố thời gian rỗi, khi mà thời gian rỗi bắt đầu )
 Mức độ ưu tiên
 Những luật khác
Với một mạng cụ thể của hàng đợi gồm có các thông tin sau:
 Sự kết hợp giữa các hàng đợi
 Chiến lược định tuyến:

Xác định (Deterministic)
Dựa vào một lớp
Thống kê
 Xử lý nghẽn mạng (khi bộ đệm tại đích bị đầy)
Số lượng khách hàng bị suy giảm
Hàng đợi gốc bị nghẽn
Tái định tuyến

Chúng ta sẽ xem xét ví dụ về các mạng hàng đợi đơn giản khác

S
S
S
S M

Hình 2-2: Ví dụ về mạng hàng đợi mở

Hình 2-3 Ví dụ về mạng hàng đợi đóng
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-

X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c

o
m




4

Phân tích hệ thống hàng đợi hoặc mạng hàng đợi bao gồm:
 Phân tích giải tích
 Quá trình mô phỏng
 Cả hai phương pháp trên
Kết quả giải tích đạt được:
 Yêu cầu ít tính toán
 Đưa ra kết quả chính xác (không xảy ra lỗi xác suất)
Những kết quả thu được (các thông số dịch vụ) được chia thành hai
nhóm lớn:
 Dành cho người sử dụng
 Dành cho các nhà cung cấp phục vụ
Thông số quan trọng cho người sử dụng:
 Trễ hàng đợi
 Tổng trễ (bao gồm trễ hàng đợi và trễ phục vụ )
 Số lượng khách hàng trong hàng đợi
 Số lượng khách hàng trong hệ thống (gồm khách hàng chờ và
khách hàng đang được phục vụ )
 Xác suất nghẽn mạng (khi kích thước bộ đệm hữu hạn)
 Xác suất chờ để phục vụ
Thông số quan trọng cho các nhà cung cấp dịch vụ:
 Khả năng sử dụng server
 Khả năng sử dụng bộ đệm

 Lợi ích thu được (thông số dịch vụ và các xem xét về kinh tế)
 Lợi ích bị mất (thông số dịch vụ và các xem xét về kinh tế)
Đáp ứng nhu cầu của người sử dụng
 Chất lượng dịch vụ (QoS):
 Tổn thất (PDF, mean)
 Trễ (PDF, mean)
 Jitter (PDF, mean)
Đưa ra các thông số trên để thu được:
 Hàm phân bố xác suất
 Các giá trị trung bình
 Đo được các thời điểm cực đại, cực tiểu
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r

w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m




5

Các hàm phân bố xác suất chứa đựng đầy đủ các thông tin liên quan
đến các thông số quan tâm. Tuy nhiên, việc thiết lập được các hàm
này là khó thực hiện.
Phân tích hệ thống hàng đợi được chia thành:
 Phân tích ở thời gian ngắn (dựa trên một thời điểm nhất định)
 Phân tích trong một khoảng thời gian (trạng thái ổn định) – (dựa
trên tham số vô hạn)
Cấu trúc logic của phân tích hệ thống hàng đợi
 Đo được nhiều thông số thống kê: mean-mean, moments,
transform, pdf
 Phân tích thời gian ngắn sử dụng cho các trừong hợp đơn giản- sử
dụng các phương pháp mô phỏng hay xấp xỉ
 Việc phân tích chính xác không thể cho áp dụng cho quá trình ổn
định- sử dụng các phương pháp xấp xỉ, nếu không thì dùng các
phương pháp mô phỏng.
Tiếp theo chúng ta sẽ có các kết luận sau:
Kết luận chung: các giả thiết liên quan đến đặc tính và cấu trúc
của hệ thống hàng đợi đạt được kết quả chính xác ít nhất là cho
các thông số hiệu năng trung bình với điều kiện ổn định.
2.1.2. Các tham số hiệu năng trung bình
Ví dụ về hệ thống hàng đợi đơn giản


Hình 2-4 Hệ thống hàng đợi đơn giản
λ - tốc độ đến trung bình , thời gian đến trung bình -1/λ
µ - tốc độ phục vụ trung bình, thời gian phục vụ trung bình 1/µ
Với kích thước của bộ đệm là vô hạn, quy tắc phục vụ là FCFS
(đến trước phục vụ trước )
Xét khoảng thời gian Δt, và xét những sự kiện đến trong khoảng thời

gian này:
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t

r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w

.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m




6

Hình 2-5. Các sự kiện đến trong thời gian Δt
Sự kiện A: Có 1 sự kiện đến trong Δt
Sự kiện B: không có sự kiện đến trong Δt
Sự kiện C: Có nhiều hơn 1 sự kiện đến trong Δt
Giả sử rằng Δt →0. Như vậy ta sẽ có:
- Pr{A}= λ Δt
- Pr{B}= 1- λ Δt
- Giả thiết P{C}= 0,
với 1/λ là khoảng thời gian đến trung bình (thực tế được phân bố theo

hàm mũ của tiến trình đến Poisson).
Xét khoảng thời gian Δt và xét những sự kiện đi trong khoảng thời gian
này

Hình 2-6: Các sự kiện đi trong thời gian Δt
Sự kiện A: Có 1 sự kiện đi trong Δt
Sự kiện B: không có sự kiện đi nào trong Δt
Sự kiện C: Có nhiều hơn 1 sự kiện đi trong Δt
Giả sử rằng Δt →0. Như vậy ta sẽ có:
Pr{A}= µΔt
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w

w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m