NGHIÊN CỨU CÁC TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ TÍNH BỀN VỮNG TRONG MẠNG VIỄN THÔNG

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Đinh Thị Phương
NGHIÊN CỨU CÁC TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ TÍNH BỀN VỮNG
TRONG MẠNG VIỄN THÔNG
Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông
Mã số: 60.52.0.80
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
HÀ NỘI - 2013
1
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành viễn thông đóng góp vai trò lớn lao trong việc vận chuyển đưa tri thức của loài
người đến mỗi người, thúc đẩy quá trình sáng tạo đưa thông tin khắp nơi về các ngành lĩnh vực
khoa học, các thông tin giải trí cũng như thời sự khác. Viễn thông ngày càng tạo nên một thế
giới gần hơn hội tụ cho tất cả mọi người.Vì vậy, việc đảm bảo tính ổn định khi cung cấp dịch
vụ là rất cần thiết.
Tuy nhiên, các sự cố mạng nghiêm trọng đã luôn xảy ra và gây ảnh hưởng đến chất
lượng dịch vụ của mạng viễn thông. Những câu hỏi thường trực như “làm thế nào để đánh giá
được tính bền vững của mạng, khi gặp sự cố thì các dịch vụ trên mạng bị ảnh hưởng như ra sao
?” hay “Làm thế nào để thiết kế một mạng lưới bền vững để phục vụ các yêu cầu của các dịch
vụ đang được hỗ trợ trên mạng?” sẽ luôn được đặt ra. Điều này, thúc đẩy nhu cầu nghiên cứu
và hoàn thành luận văn về đề tài :“Nghiên cứu các tiêu chuẩn đánh giá tính bền vững trong
mạng viễn thông”.
Luận văn được chương mục hóa trong phần nội dung như sau:
- Chương 1: Tóm tắt tổng quan về lý thuyêt bền vững và các cấu trúc mạng phức hợp.
- Chương 2: Tìm hiểu các tiêu chuẩn đánh giá tính bền vững.
- Chương 3: Áp dụng các tiêu chuẩn đánh giá tính bền vững trong các mô hình mạng lý
thuyết và thực tế.
Mặc dù đã cố gắng hết sức và đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp quý báu từ các thầy cô
giáo, nhưng do thời gian có hạn, luận văn chưa thể nghiên cứu một cách đầy đủ và toàn diện,
cũng như không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp và giúp đỡ hơn nữa

của các thầy cô giáo để luận văn được kết quả tốt hơn.
Sau cùng tôi xin chân thành cám ơn GS.TSKH Nguyễn Ngọc San, người trực tiếp tận tình
hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu. Tôi xin chân thành cám ơn các thầy
cô trong khoa Quốc tế và Đào tạo sau đại học – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông đã
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong quá trình hoàn thành luận văn này.
2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu
Trong chương này, luận văn sẽ trình bày những vấn đề tổng quan về tính bền vững, bao
gồm: khái niệm về tính bền vững nói chung và trong các lĩnh vực nói riêng, đặc biệt tập trung
vào khái niệm bền vững đối với mạng viễn thông. Tiêp theo, luận văn cũng trình bày khái niệm
và phân loại các yếu tố cơ bản ảnh hưởng tới tính bền vững của mạng viễn thông. Cuối cùng,
trình bày về khái niệm về mạng phức hợp và phân loại các kiểu mạng phức hợp, là cấu trúc
mạng điển hình sử dụng trong mô phỏng nhằm đánh giá tính bền vững của mạng.
1.2 Định nghĩa về tính bền vững
Tính bền vững được định nghĩa là: “ khả năng của một hệ thống để chống lại những thay
đổi mà không thích hợp với cấu hình ổn định ban đầu của hệ thống.”
Trong viễn thông, theo cách tiếp cận từ phương pháp truyền thống, trong đó sử dụng các
khái niệm cơ bản từ lý thuyết đồ thị “một mạng được coi là bền vững nếu như khả năng ngắt
kết nối giữa các thành phần là rất khó xảy ra”. Theo phương pháp hiện đại, trong đó xét tới các
dịch vụ đang chạy trên toàn mạng để đánh giá tính bền vững thì bền vững được định nghĩa là: “
khả năng của một mạng duy trì được thông lượng tổng cổng của nó khi nút và liên kết bị loại
bỏ”.
1.3 Các yếu tố gây ảnh hưởng đến tính bền vững
Tính bền vững của mạng phụ thuộc vào kiểu sự cố xuất hiện. Thuật ngữ sự cố là để chỉ
một kiểu tấn công, đa sự cố (multiple failures) hay các sự cố kéo theo (cascading failures) có
thể xuất hiện trong mạng (không đề cập tới các sự cố lớp vật lý). Có một vài cách để phân loại
các tấn công mạng; đặc biện là trong các mạng liên lạc. Nhưng ở đây, ta đơn giản hóa và tập
trung vào phân loại các kiểu sự cố xuất hiện trên các nút của một mạng.
Vì vậy, các tác nhân gây suy yếu mạng lưới hay các đa sự cố (multiple failures) cơ bản

được chia thành 2 nhóm : tĩnh và động (statics and dynamics). Trước đó, ta chỉ xem xét các yếu
tố ảnh hưởng cố định lên mạng lưới và chỉ một lần và các tác nhân gây suy yếu mang tính thời
gian.
3
1.3.1 Các yếu tố có tính chất tĩnh
1.3.1.1 Ngẫu nhiên tĩnh (SR)
Hình 1.1: Sai hỏng SR: (a) và (b) các nút mạng được lựa chọn một cách ngẫu nhiên
1.3.1.2 Mục tiêu tĩnh (ST)
Các nút trong một tấn công ST được chọn để tối đa hóa tác động của tấn công đó.
Hình 1.2: Sai hỏng ST: Tách bỏ phần tử theo mức độ nút
Hình 1.3: Sai hỏng ST:Tách bỏ phần tử gần nút trung tâm
4
Hình 1.4: Sai hỏng ST: Tách bỏ phần tử để mất kết nối tới mạng.
1.3.2 Các yếu tố có tính chất động
Đây là kiểu sự cố thứ 2, thông thường liên quan tới đa sự cố (multiple failures) hay sự
cố xếp tầng (cascading failures) mang tính thời gian. Có 2 kiểu được định nghĩa:
1.3.2.1 Truyền nhiễm động (DE)
Một sự cố DE xảy ra tại một nút ( hoặc một tập hợp các nút của mạng) và sự cố đó có
thể trải rộng xuyên suốt mạng lưới (trở thành một sự lây lan) hoặc không. Sự tăng và giảm của
mức độ truyền nhiễm (hay sự cố) là một hiện tượng xác suất phụ thuộc vào tính hiệu quả của
việc truyền lỗi từ một nút bị sự cố vào một nút nhạy cảm Hình 1.5 chỉ ra một ví dụ về việc
truyền nhiễm lỗi ảnh hưởng lên mạng lưới.
Hình 1.5 :Sai hỏng DE: sự cố xảy ra trên một nút, sau một chu kỳ thời gian nó lây lan ra
các nút lân cận của nó.
1.3.2.2 Tính chu kỳ động (DP)
Tính chu kỳ động DP đơn giản là bất kỳ một sự cố nào đó xảy ra một cách định kỳ theo
đặc tính chu kỳ của nó.
5
1.4 Mạng phức hợp
1.4.1 Khái niệm

Trong một vài năm gần đây người ta đã bắt đầu nhận thấy được tầm quan trọng của
mạng phức hợp trong nhiều lĩnh vực trong khoa học cũng như trong đời sống của xã hội hiện
đại. Việc nghiên cứu về mạng phức hợp cũng được khuyến khích và đã có rất nhiều nhà khoa
học, nhà nghiên cứu trên thế giới quan tâm và tìm hiểu về mạng phức hợp.
Để đánh giá một mạng phức hợp nào đó người ta thường dùng ba độ đo: độ dài đường
dẫn trung bình (Average Path Length), độ phân cụm (Clustering Coefficient), độ phân bố bậc
(Degree Distribution).
1.4.2 Các chỉ số của mạng phức hợp
1.4.2.1 Độ dài đường dẫn trung bình
Trong một mạng, gọi dij là khoảng cách giữa hai nút được gắn nhãn lần lượt là i và j.
Khi đó, dij được định nghĩa là số các cung dọc theo đường dẫn ngắn nhất nối giữa nút i và j. Từ
đó, đường kính D của một mạng được định nghĩa là khoảng cách lớn nhất trong số tất cả các
khoảng cách của bất kì hai nút nào trong mạng. Độ dài đường dẫn trung bình L của mạng là
trung bình khoảng cách của tất cả các cặp nút trong toàn mạng. Trong trường hợp này, độ dài
đường dẫn trung bình L của một mạng xác định độ lớn hiệu quả của mạng và khoảng cách giữa
các cặp nút trong mạng đó
1.4.2.2 Độ phân cụm
Độ phân cụm C của một mạng là trung bình của các phân số ứng với từng nút i có tử là
số liên kết của nút i với các nút xung quanh và mẫu là số liên kết của các cặp nút hàng xóm
(neighbors) của nút i với nhau
1.4.2.3 Độ phân bố bậc
Thuộc tính quan trọng nhất của một nút đơn lẻ là bậc của nó. Bậc ki của một nút i thông
thường được định nghĩa là tổng số liên kết của nó. Do vậy, nếu một nút có bậc càng lớn thì nút
ấy lại càng quan trọng trong mạng, có ý nghĩa quyết định cho tính chất của mạng. Trung bình
các bậc ki của tất cả các nút i gọi là bậc trung bình của mạng và được kí hiệu là <k>.
6
1.4.3 Các mô hình của mạng phức hợp
Để hiểu được cấu trúc của một mạng phức hợp đầu tiên ta cần phải hiểu được một số
tính chất cơ sở của một mạng chẳng hạn như độ dài đường dẫn trung bình L, độ phân cụm C và
độ phân phối P(k).

1.4.3.1 Mạng cặp thông thường
1.4.3.2 Đồ thị ngẫu nhiên
1.4.3.3 Các mô hình Small-world
1.4.3.4 Các mô hình Scale-free
7
CHƯƠNG 2: CÁC TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ TÍNH BỀN VỮNG
2.1 Giới thiệu
Chương này đầu tiên giới thiệu ngắn gọn về các tiêu chuẩn đánh giá tính bền vững
truyền thống theo dạng đồ thị, tập trung vào việc đánh giá các đặc điểm của cấu trúc mạng.
Tiếp theo đề xuất 2 tiêu chuẩn bền vững mới: tiêu chuẩn bền vững định lượng (QNRM) và tiêu
chuẩn bền vững định tính (QLRM), 2 tiêu chuẩn mới xét đến các dịch vụ đang vận hành trên
mạng.
2.2 Các tiêu chuẩn bền vững truyền thống
2.2.1 Mức độ nút trung bình
Đây là đặc tính kết nối cơ bản của một cấu trúc mạng bất kỳ. Mạng lưới với hệ số cao
hơn trung bình thì sẽ có kết nối tốt hơn, và do đó có khả năng bền vững hơn. Nói cách khác,
“bền vững hơn” tức là có nhiều khả năng thiết lập kết nối mới . Tuy nhiên, nếu một nút với một
mức độ nút cao gặp sự cố thì số lượng kết nối có xu hướng bị ảnh hưởng cũng sẽ cao hơn.
2.2.2 Khả năng liên kết của nút
Tiêu chuẩn mô tả số lượng nút mạng nhỏ nhất nếu bị loại bỏ chúng thì gây ra mất kết
nối.
2.2.3 Tính phức tạp
Tính phức tạp là độ sai lệch chuẩn của mức độ nút trung bình chia cho mức độ nút trung
bình
2.2.4 Tỷ lệ đối xứng
Tỷ lệ này về cơ bản là tỷ số giữa tổng số các giá trị riêng (thu được từ ma trận liền kề
của mạng) của một mạng và đường kính mạng. Do đó, trên mạng đối xứng cao, với các giá trị
đối xứng nằm trong khoảng 1 đến 3, sự ảnh hưởng của việc mất đi một nút không phụ thuộc
vào nút bị mất, nghĩa là hiệu năng mạng là như nhau khi đáp ứng với một tấn côngngẫu nhiên
(SR) hoặc tấn công mục tiêu tĩnh (ST). Nói chung các mạng ngẫu nhiên không có giá trí đối

xứng cao. Tuy nhiên, với một đồ thị ngẫu nhiên, trong đó các nút có mức quan trọng như nhau
8
về mặt thống kê: vì các liên kết được đặt một cách ngẫu nhiên, nên không nút nào được ưu tiên
hơn trong thiết kế. Điều kiện này không thể được áp dụng với các mạng small-word hoặc mạng
scale-free.
2.2.5 Đường kính
Đường kính, cũng giống như mức độ nút trung bình, là một tiêu chuẩn bền vững cơ bản
khác của mạng lưới. Nó là độ dài lớn nhất của toàn bộ những đường ngắn nhất giữa các cặp
nút. Nói chung, ta sẽ thường muốn đường kính của mạng có giá trị nhỏ. Mạng Scale-free
thường có đường kính nhỏ, nhưng không thực sự bền vững khi đáp ứng với các tấn công có
chủ ý (ST), do giá trị khả năng kết nối nút của nó tương đối thấp. Tuy nhiên, các mạng Small-
word đại diện cho sự kết hợp của các đặc tính ưu việt của các mạng ngẫu nhiên (không nút nào
được ưu tiên hơn trong thiết kế) và các mạng Scale-free (có đường kính thấp). Chúng ta cũng
chú ý khi mở rộng, đường kính của mạng thường là kích thước của nó, thường được dùng để
thực hiện phân tích so sánh.
2.2.6 Độ dài đường dẫn ngắn nhất trung bình ( ASPL)
Độ dài đường dẫn ngắn nhất trung bình (ASPL) được tính bằng trung bình của tất cả các
đường ngắn nhất giữa các cặp nút đầu cuối có thể có trong một mạng. Các mạng với ASPL nhỏ
sẽ bền vững hơn vì khi khi xảy ra bất kỳ sự cố nào (SR, ST, DE và DP), chúng có khả năng mất
kết nối ít hơn.
2.2.7 Giá trị riêng lớn nhất
( )
Phần lớn các mạng với giá trị

cao đều có đường kính nhỏ và bền vững hơn. Nói
chung, các mạng với các giá trị riêng lớn hơn sẽ có nhiều nút hơn và có các đường không liên
kết cao hơn để lựa chọn. Do đó, tiêu chuẩn này đưa ra các ràng buộc giữa tính bền vững của
mạng và sự loại bỏ liên kết hay nút. Tiêu chuẩn này cũng liên quan tới việc định nghĩa các
ngưỡng lây nhiễm của một mạng, tương quan với mức độ nghiêm trọng của một sự cố truyền
nhiễm (DE) trên một mạng.

9
2.2.8 Giá trị riêngLaplce nhỏ nhất thứ 2
( )
Tiêu chuẩn này cũng được gọi là tính kết nối đại số, biểu thị mức độ khó của việc phá
vỡ mạng thành các phần nhỏ độc lập hay các thành phần riêng lẻ.

2
càng lớn thì tính bền vững
của một cấu trúc mạng càng cao chống lại sự loại bỏ liên kết hay nút.
2.2.9 Khả năng kết nối lân cận trung bình
Tiêu chuẩn này đưa ra thông tin về các vùng lân cận 1 bước nhảy xung quanh 1 nút. Đây
là số liệu thống kê rút gọn về sự phân bố mức độ liên kết JDD (Joint degree distribution) và nó
được tính toán một cách đơn giản là mức độ lân cận trung bình của nút phân bậc trung bình k.
2.2.10 Hệ số phối hợp (r)
Hệ số phối hợp r, có thể nhận giá trị trong khoảng −1 ≤ ≤ 1. Khi r<0 mạng được gọi
là không phối hợp (dissassortative), tức là có sự dư thừa các liên kết giữa các nút với mức độ
khác nhau. Các mạng như vậy dễ bị ảnh hưởng bởi cả hình thức tấn công ngẫu nhiên tĩnh và
tấn công mục tiêu tĩnh (SR và ST). Trái ngược với các đặc tính trên là mạng phối hợp
(assortative) với r>0 tức là có sự dư thừa các liên kết giữa các nút với mức độ giống nhau.
2.2.11 Trung bình độ tin cậy giữa 2 đầu cuối A2TR
Tiêu chuẩn này là xác suất chọn ngẫu nhiên một cặp nút được kết nối với nhau. Nếu
mạng được kết nối hoàn toàn thì A2TR sẽ bằng 1. Ngược lại, nó sẽ bằng số lượng các cặp nút
trong mọi thành phần được kết nối chia cho tổng số lượng các cặp nút trong một mạng. Tỷ lệ
này đại diện cho tỷ lệ của các cặp nút được kết nối với nhau. Do đó, A2TR càng cao (cho một
số lượng nhất định các cặp nút bị loại bỏ), thì tính bền vững của mạng càng cao đối với một tấn
công ngẫu nhiên tĩnh (SR) tác động lên cùng một số lượng các nút.
2.3 Các bộ tiêu chuẩn bền vững mới
Hai tiêu chuẩn tính bền vững mới đã được đưa ra sẽ được định nghĩa dưới đây và chúng đều
đại diện cho các khía cạnh quan trọng của các dịch vụ (kết nối) được cung cấp trên toàn mạng.
Các dịch vụ có thể được phân loại theo các tham số chất lượng dịch vụ (QoS) khác nhau, ví dụ

như: độ trễ, jitter, tỷ lệ mất gói,… Các sự cố mạng gây ảnh hưởng tới QoS. Ngoài ra, trên khía
10
cạnh người khai thác mạng, các sự cố cũng ảnh hưởng tới số lượng các yêu cầu kết nối đã được
thiết lập và trong tương lai. Xét trên cả hai khía cạnh (định tính và định lượng), hai tiêu chuẩn
được đề xuất để đánh giá mức độ dịch vụ bị ảnh hưởng sau khi xảy ra đa sự cố khác nhau. Một
mặt, để đơn giản hóa vấn đề, tiêu chuẩn tính bền vững định tính (QLRM) xác định mức độ biến
đổi trong độ dài đường dẫn trung bình của các kết nối được thiết lập, cho thấy rằng các tham
số QoS (độ trễ, tỷ lệ mất gói,… ) phụ thuộc vào độ dài đường dẫn. Mặt khác, tiêu chuẩn tính
bền vững định lượng (QNRM) ước lượng số lượng kết nối bị chặn.
2.3.1 Tiêu chuẩn bền vững định lượng (QNRM)
Tiêu chuẩn bền vững định lượng QNRM phân thích cách thức một sự cố bất kỳ (SR, ST,
DE hoặc DP) ảnh hưởng lên số lượng kết nối được thiết lập trên mạng như thế nào. Trong tiêu
chuẩn này, số lượng kết nối bị chặn BC (Blocked Connection) trong mỗi bước thời gian sẽ
được phân tích. Chúng ta định nghĩa BC là một kết nối sẽ được thiết lập tại thời điểm t nhưng
không thể được thiết lập được do ảnh hưởng của sự cố nút.
Định nghĩa BC(t) là số lượng BC tại một bước thời gian nhất định, TTC(t) là số lượng
kết nối có thế được thiết lập trong cùng bước thời gian và “Tổng” là số lượng tối đa các bước
thời gian. Để so sánh các cấu trúc mạng khác nhau mà không có cùng số lượng TTC(t) trong
mỗi bước thời gian, ta tính toán tiêu chuẩn này, trong mỗi bước thời gian t, theo biểu thức dưới
đây:
[ ]
=
( )
( )
(2.1)
Nói tóm lại, ta sẽ tính trung bình tất cả các giá trị thu được trong suốt khoảng thời gian ta quan
sát:
=
∑ [ ]
ổ

ổ
(2.2)
2.3.2 Tiêu chuẩn quy chuẩn bền vững định tính (QLRM)
Tiêu chuẩn bền vững định tính QLRM phân tích sự biến đổi của chất lượng dịch vụ trên
một mạng, khi bất kỳ một sự cố nào (SR, ST, DE hoặc DP) xảy ra. Tiêu chuẩn này tính độ dài
đường dẫn ngắn nhất trung bình (ASPL) trong mỗi bước thời gian. Không giống với QNRM,
QLRM ước lượng các kết nối được thiết lập EC (Established Connection).
11
Để so sánh QLRM giữa các cấu trúc mạng khác nhau, giá trị thu được từ độ dài đường
dẫn ngắn nhất trung bình (ASPL) sẽ được chuẩn hóa. Ta định nghĩa U(ASPL) là tỷ số giữa độ
lệch tiêu chuẩn của ASPL của cấu trúc mạng và ASPL của nó. Và U(KoI) cũng là tỷ số đó,
nhưng được tính toán khi có bất kỳ một sự cố nào sảy ra trong mạng ( và ASPL sẽ bị ảnh
hưởng). Khi đó, tiêu chuẩn này được xác định như sau:
=
( )
( )
(2.3)
Tiêu chuẩn được tính toán bằng cách chuẩn hóa các giá trị với độ lệch tiêu chuẩn thu
được bởi vì, việc tăng hay giảm ASPL của cấu trúc mạng khi đáp ứng một sự cố bất kỳ không
phải là điều quan trọng nhất trong tiêu chuẩn này, mà là mức độ biến đổi của nó. Với giá trị
này, chúng ta có thể xác định sự sụt giảm chất lượng dịch vụ QoS của mạng lưới khi sự cố xảy
ra, so sánh với chất lượng dịch vụ QoS của một mạng không gặp sự cố.
12
CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG CÁC TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ TÍNH BỀN
VỮNG TRONG MẠNG THỰC TẾ
3.1 Giới thiệu
Mục đích chính của chương này là sử dụng các tiêu chuẩn bên vững truyền thống và hai
tiêu chuẩn theo cách tiếp cận mới để thực hiện đánh giá tính bền vững của 6 cấu trúc mạng
phức hợp và của 5 cấu trúc mạng viễn thông đường trục thực tế dưới kịch bản đa sự cố xảy ra.
3.2 Mô phỏng đánh giá trên các cấu trúc mạng đặc trưng

3.2.1 Các cấu trúc mạng
6 cấu trúc mạng phức hơp bao gồm : 2 mạng ngẫu nhiên (radom), 2 mạng Small-world
và 2 mạng Scale-free.
Hình 3.1 : Mạng Radom: er400d3 (trái) và er400d6 (phải)
Hình 3.2: Mạng Small-world: sw400d10 (trái) và sw400d20 (phải)
13
Hình 3.3:Mạng Scale-free: sf400d2 (trái) và sf400d4 (phải)
Bảng 3.1: Các đặc tính của các cấu trúc của các mạng phức hợp
Các đặc tính
er400d3
er400d6
sw400d1
0
sw400d20
sf400d2
sf400d4
Số lượng node
400
400
400
400
400
400
Số liên kết
618
1205
1996
3975
399
789

Mức độ nút trung bình
(AND)
3
6.03
9.98
19.88
2
3.95
Stdev
1.67748
2.43705
0.97569
1.34867
1.87584
3.69135
Mức độ nút tối thiểu
1
1
6
15
1
1
Khả năng liên kết của nút
(NC)
1
1
6
15
1
1

Tính phức tạp
0.5591
0.4041
0.0977
0.0678
0.9379
0.9345
Tỷ lệ đối xứng
30.7692
50
57.1428
66.6666
20.6842
50
Đường kính
12
7
6
5
18
7
Bình quân chiều dài tuyến
ngắn nhất
5.48
3.56
3.75
2.79
7.28
3.91
Stdev

1.5046
0.86358
0.97115
0.67285
2.38783
0.94979
Giá trị riêng lớn nhất
4.1158
7.1677
10.10778
20.002101
4.513222
8.343718
Giá trị riêng Laplace nhỏ
nhất thứ 2
0.11025
0.51812
7
0.635512
1.657585
0.003921
0.527415
Hệ số kết nhóm
0.2
0.0512
0.48678
0.53384
0.615
0.03033
Hệ số phối hợp

-
0.14419
-
0.00079
0.00888
0.01585
-0.08945
-0.03827
Bình quân khả năng kết nối
lân cận
0.01002
1
0.01756
5
0.025251
0.0500408
3
0.00940948
9
0.0185222
2
Mức độ phân phối P(k)
-
-
-
-
~k
-3.006345
~k
-

2.949767
14
3.2.2 Kịch bản mô phỏng
Để tính toán các tiêu chuẩn bền vững, ta phải chi tiết hóa kịch bản mô phỏng. Các mô
phỏng kéo dài 10000 bước thời gian với tải lưu lượng Total gồm 80000 kết nối. Nguồn và đích
của các kết nối được chọn một cách ngẫu nhiên với điều kiện rằng chúng không phải là lân cận
của nhau (các kết nối sẽ có tối thiểu 2 bước nhảy). Không giới hạn về dung lượng liên kết (link
capacity) vì vậy nếu không có sự cố xảy ra, tất cả các kết nối đều được chấp nhận. Việc tạo ra
các kết nối và khoảng thời gian tồn tại của chúng tuân thủ theo phân bố hàm mũ âm (negative
exponential distributions) với khoảng thời gian đến trung bình và thời gian giữ là 0.12 và 100
bước thời gian tương ứng.
Mô phỏng tạo ra các sự cố sau đây:
- SR: một tấn công ngẫu nhiên tĩnh tác động lên 20% số nút trong mạng được được kích
hoạt tại thời điểm bắt đầu mô phỏng.
- DE:. Sự cố truyền nhiễm động ban đầu ảnh hưởng tới 3% số nút trong mạng được kích
hoạt khi bắt đầu mô phỏng, đạt tới tổng số 20% số nút trong mạng bị ảnh hưởng sau một
chu kỳ thời gian (chu kỳ này là khác nhau đối với mỗi cấu trúc mạng và phụ thuộc vào
đặc tính của mỗi cấu trúc mạng cụ thể ).
Sau đó, chúng ta có thể thu được các kết quả chỉ ra các cấu trúc mạng mẫu thực hiện đáp
ứng với các tấn công ngẫu nhiên tĩnh (SR) hoặc sự cố lây lan động (DE) như thế nào, khi mà
cả hai tác động lên cùng một số lượng nút.
3.2.3 Kết quả mô phỏng
Kết quả của nghiên cứu này được trình bày dưới đây. Đầu tiên, ta sẽ liệt kê bảng xếp
hạng các cấu trúc mạng dựa trên cơ sở các tiêu chuẩn bền vững truyền thống. Tiếp theo, các kết
quả mô phỏng được cung cấp để phân tích và so sánh với các số liệu thu được từ các tiêu chuẩn
bền vững đồ thị.
15
Bảng 3.2: Bảng xếp hạng tính bền vững của các cấu trúc mạng phức hợp dựa trên các
đặc tính của cấu trúc mạng
er400d

3
er400d
6
sw400d1
0
sw400d2
0
sf400d
2
sf400d
4
Bình quân độ tin cậy 2 đầu
cuối
5
3
2
1
6
4
Mức độ nút trung bình
5
3
2
1
6
4
Khả năng kết nối của nút
3
3
2

1
3
3
Tính phức tạp
4
3
2
1
6
5
Giá trị riêng lớn nhất
6
4
2
1
5
3
Bình quân chiều dài tuyến
ngắn nhất
5
2
3
1
6
4
Giá trị riêng Laplace nhỏ nhất
thứ 2
5
4
2

1
6
3
Bình quân khả năng kết nối
lân cận
5
4
2
1
6
3
Hệ số phối hợp
6
3
2
1
5
4
Tỷ lệ đối xứng
2
3
4
5
1
3
Xếp hạng toàn bộ
(4.6) 5
(3.2) 3
(2.3) 2
(1.4) 1

(5) 6
(3.6) 4
Hình 3.4: Độ tin cậy hai đầu cuối trung bình của các cấu trúc mạng phức hợp
16
Bảng 3.3: Bảng xếp hạng tính bền vững của các cấu trúc mạng phức hợp theo tiêu chuẩn
bền vững định lượng QNRM
Bảng 3.4: Bảng xếp hạng tính bền vững của các cấu trúc mạng phức hợp theo tiêu chuẩn
bền vững định tính QLRM
3.3 Phân tích tính bền vững của các cấu trúc mạng thực tế
3.3.1 Giới thiệu
Với mục đích nghiên cứu sự tác động lên chất lượng của một dịch vụ bất kỳ được cung
cấp bởi mạng viễn thông, ta thực hiện phân tích sự bền vững của 5 mạng viễn thông đường trục
thực tế dưới kịch đa sự cố xảy ra, xem xét đến các hệ quả của việc mất khả năng thiết lập các
kết nối. Các kết quả chỉ ra mạng nào bền vững hơn khi đáp ứng với từng sự cố cụ thể.
17
3.3.2 Các cấu trúc mạng viễn thông thực tế
5 cấu trúc mạng viễn thông đường trục thực tế bao gồm:
Hình 3.5: MạngCogentco
18
Hình 3.6: Mạng Deltacom
Hình 3.7: Mạng Ion
19
\
Hình 3.8: Mạng kdl
20
Hình 3.9: Mạng Uscarrier
21
Bảng 3.5: Các đặc tính của các cấu trúc mạng viễn thông thực tế
3.3.3 Kịch bản mô phỏng
Trong chương này, kịch bản mô phỏng được xem xét như là giống trong phần 3.2.2. Tuy

nhiên, có một vài khía cạnh khác, được mô tả như dưới đây :
- SR : Trong phân tích được thực hiện trong phần này, tấn công tĩnh ảnh hưởng lên 10%
số nút của mạng, và được mô tả trong phần 3.2.2, nó được thực thi tại thời điểm bắt đầu
mô phỏng.
- DE: Sự cố lây lan động, như được mô tả trong phần 3.2.2, nó được thực thi khi bắt đầu
mô phỏng gây ảnh hưởng lên 3% nút, nhưng cũng thời gian đó, tiến tới tổng cộng 10%
nút bị ảnh hưởng sau một chu kỳ thời gian.
Tiếp theo, các kết quả thu được chỉ các cấu trúc mạng thực tế thực thi ra sao khi đáp ứng
với tấn công ngẫu nhiên tĩnh (SR) hay sự cố truyền nhiễm động (DE), trong điều kiện hai kiểu
tấn công ảnh hưởng lên số lượng nút trong mạng như nhau.
3.3.4 Phân tích kết quả
Các kết quả trong phần này được trình bày như sau. Đầu tiên, độ tin cậy hai đầu cuối
trugn bình A2TR của các cấu trúc mạng được mô tả trong hình 3.10. Tiếp theo, xếp hạng các
cấu trúc liên kết mạng dựa trên các tiêu chuẩn bền vững truyền thống. Và cuối cùng, phân tích
22
các kết quả mô phỏng thu được và so sánh chúng với mức độ thu được từ các tiêu chuẩn bền
vững đồ thị.
Hình 3.10 Độ tin cậy trung bình giữa hai đầu cuối của các cấu trúc mạng thực tế
Bảng 3.6 : Bảng xếp hạng tính bền vững của các cấu trúc mạng viễn thông thực tế dựa
trên các đặc tính cấu trúc
23
Bảng 3.7 : Bảng xếp hạng tính bền vững của các cấu trúc mạng viễn thông thực tế theo
tiêu chuẩn bền vững định lượng QNRM
Bảng 3.8: Bảng xếp hạng tính bền vững của các cấu trúc mạng viễn thông thực tế theo
tiêu chuẩn bền vững định tính QLRM
24
KẾT LUẬN
Nghiên cứu đã nhắc lại một vài tiêu chuẩn tính bền vững đồ thị truyền thống phổ biến. Tuy
nhiên do các tiêu chuẩn này không xét tới các dịch vụ mà mạng cung cấp nên hai tiêu chuẩn
tính bền vững mới đã được đề xuất: tiêu chuẩn tính bền vững định lượng hay QNRM và tiêu

chuẩn tính bền vững định tính (QLRM), luận văn đã cho thấy rằng ta có thể định lượng hóa
tính bền vững của một mạng dưới điều kiện xảy ra các sự cố cụ thể.
Trong luận văn này, 6 cấu trúc mạng phức hợp đã được sử dụng gồm và 5 cấu trúc mạng
viễn thông thực tế.
HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN
Trong các nghiên cứu trong tương lai, một vài tham số QoS cụ thể hơn có thể sẽ được xét
tới trong tiêu chuẩn QNRC và QLRM, để giúp ta có được một đánh giá tốt hơn về QoS cho các
dịch vụ mạng khác nhau. Ngoài ra, việc đánh giá một tập rộng hơn các cấu trúc mạng cũng có
thể được nghiên cứu tiếp để có thể xác định rõ hơn kiểu cấu trúc nào (ngẫu nhiên, small-world,
scale-free) là bền vững nhất dưới điều kiện một sự cố nhất định. Một hướng nghiên khác nữa là
đánh giá tập các mạng dưới các sự cố mục tiêu tĩnh (ST) và chu kỳ động (DP). Tuy nhiên, ta
cũng có thể xét tới một số tiêu chuẩn khác về các kết nối chạy trên toàn mạng. Cuối cùng, ta
cũng có thể nghiên cứu một số phương thức khôi phục và đánh giá chất lượng phục hồi của
mạng.