Ứng dụng phương pháp giảm bậc mô hình trong xây dựng cấu trúc mạng quản lý viễn thông
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (275.78 KB, 27 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
---------------------------------------
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP GIẢM BẬC MÔ HÌNH
TRONG XÂY DỰNG CẤU TRÚC MẠNG
QUẢN LÝ VIỄN THÔNG
Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Mã số:
Học viên: NGUYỄN ANH TUẤN
Ngƣời HD khoa học: PGS.TS NGUYỄN HỮU CÔNG
THÁI NGUYÊN, 2011
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
---------------------------------------
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP GIẢM BẬC MÔ HÌNH
TRONG XÂY DỰNG CẤU TRÚC MẠNG
QUẢN LÝ VIỄN THÔNG
Học viên: NGUYỄN ANH TUẤN
Mã số:
Ngƣời HD khoa học: PGS.TS NGUYỄN HỮU CÔNG
HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
HỌC VIÊN
PGS.TS. Nguyễn Hữu Công
Nguyễn Anh Tuấn
KHOA SAU ĐẠI HỌC
BGH TRƢỜNG ĐHKTCN
Thái Nguyên, 2011
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn
là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ một công
trình nào khác. Trừ các phần tham khảo đã đƣợc nêu rõ trong
Luận văn.
Tác giả
Nguyễn Anh Tuấn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy giáo – PGS.TS. Nguyễn Hữu Công, ngƣời đã
hƣớng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hƣớng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến quá trình
viết và hoàn chỉnh Luận văn.
Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Thạc sỹ Đào Huy Du và các thầy cô trong khoa
Điện tử viễn thông phòng Đào tạo, Khoa Sau đại học - Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công
nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành Luận văn này.
Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót, tác
giả rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa học và
các bạn đồng nghiệp.
Tác giả
Nguyễn Anh Tuấn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Danh mục các bảng biểu
Danh mục các hình vẽ
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
1
2. Ý nghĩa của đề tài
1
3. Đối tƣợng, mục đích, phƣơng pháp và nội dung nghiên cứu
2
Chƣơng 1:
TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI
3
1.1. Giới thiệu chung
3
1.2. Quá trình truyền dữ liệu trên mạng và vấn đề tắc nghẽn
3
1.2.1. Truyền dữ liệu trên một hệ thống mạng
3
1.2.2. Nghẽn mạng và các nguyên nhân gây nghẽn
7
1.2.3. Cơ chế điều khiển luồng để tránh tắc nghẽn
9
1.3. Sự cần thiết phải quản lý hàng đợi
8
1.3.1. Khái niệm quản lý hàng đợi tích cực AQM
8
1.3.2 Sự cần thiết phải có quản lý hàng đợi tích cực
9
1.4. Tổng kết chƣơng
10
Chƣơng 2:
CÁC PHƢƠNG PHÁP QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI
11
2.1. Giới thiệu
11
2.2. Cơ chế thông báo tắc nghẽn
11
2.2.1 Khái niệm chung
11
2.2.2. Sự đánh dấu trong IP header
12
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
2.2.3. Sự đánh dấu trong TCP header
13
2.2.4 Cơ chế hoạt động
14
2.3. Cơ chế hủy bỏ sớm ngẫu nhiên RED
15
2.3.1. Mô tả khái quát về thuật toán
15
2.3.2. Giải thuật RED và các tham số
17
2.4. Cơ chế huỷ bỏ sớm ngẫu nhiên theo trọng số WRED
19
2.4.1. Khái quát
19
2.4.2. Cơ chế hoạt động
20
2.4.3. Sự ảnh hƣởng của thông số MPD đến sự hoạt động của WRED
21
2.4.4. Cách cấu hình WRED trong các thiết bị của Cisco
23
Chƣơng 3:
GIẢM BẬC MÔ HÌNH THEO PHƢƠNG PHÁP CÂN BĂNG NỘI
25
3.1. Giới thiệu
25
3.2. Phát biểu bài toán giảm bậc mô hình
25
3.3. Phƣơng pháp cân bằng nội của Moore
25
3.3.1. Một số ký hiệu toán học
25
3.2.2. Tổng quan về đƣa tín hiệu vào của lý thuyết thực hiện tối thiểu
26
3.3.2.1 Nhắc lại hình học cơ bản
27
3.3.2.2 Đặc điểm của Xc
28
3.3.2.3 Đặc điểm của Xō
29
3.3.3 Phân tích thành phần chính
29
3.3.3.1 Phụ thuộc tuyến tính và xấp xỉ bình phƣơng nhỏ nhất
31
3.3.3.2 Thành phần chính của các ma trận đáp ứng xung
32
3.3.3.3 Tính toán các thành phần độ lớn và thành phần véc tơ
34
3.3.3.4 Tính chất nhiễu loạn của thành phần độ lớn và thành phần véc tơ
35
3.3.4. Phân tích tính điều khiển đƣợc và tính quan sát đƣợc
36
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
T
A
3.3.4.1. Sự liên quan giữa mô hình (F, G, C) và thành phần của eAtB, e CT
T
37
A
3.3.4.2. Thành phần chính của eAtB, e CT
39
3.3.4.3. Giá trị tọa độ không đổi – Dạng bậc 2
41
3.3.4.4. Mô hình cân bằng động học nội cân bằng và chuẩn hóa
42
3.3.4.5. Các tính chất của ổn định tiệm cận, mô hình cân bằng nội
44
3.3.4.6. Tiền đề của giảm bậc mô hình
45
3.3.5. Các công cụ giảm bậc mô hình
46
3.3.5.1 Giảm bậc bằng cách khử hệ con
47
3.3.5.2. Tính trội nội
49
3.3.5.3 Tính trội nội và các dạng bậc 2
51
3.4. Phát triển phƣơng pháp cân bằng nội của Moore
53
3.4.1. Giảm mô hình
53
3.4.2. Các hệ liên tục theo thời gian
55
3.4.3. Hệ thống rời rạc theo thời gian
61
3.5. Thuật toán giảm bậc theo cân bằng nội
67
3.6. Một số ví dụ áp dụng giảm bậc mô hình theo cân bằng nội
69
3.7. Kết luận chƣơng
79
CHƢƠNG 4:
ỨNG DỤNG GIẢM BẬC MÔ HÌNH CHO BÀI TOÁN QUẢN LÝ
HÀNG ĐỢI TÍCH CỰC (AQM) TRONG VIỄN THÔNG
4.1 Mở đầu
80
4.2 Cấu trúc hệ thống điều khiển
81
4.2.1 Sơ đồ tổng quát
81
4.2.2 Sơ đồ điều khiển
81
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
4.3 Ứng dụng giảm bậc mô hình cho bài toán quản lý hàng đợi tích cực
AQM
83
4.3.1 Bài toán quản lý hàng đợi
83
4.3.2 Giảm bậc đối tƣợng theo phƣơng pháp cân bằng nội
84
4.3.3 Một số kết quả mô phỏng
87
90
4.4 Kết luận chƣơng
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
91
TÀI LIỆU THAM KHẢO
92
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
TT
Bảng số
1
2.1
2
2.2
Nội dung
Trang
Giải thuật WRED
20
Các thông số mặc định của WRED cho các giá trị DSCP
khác nhau.
22
Tham số của các hệ giảm bậc trong mô hình không gian
3
3.1
4
3.2
trạng thái và mô hình hàm truyền của các hệ giảm bậc
Tham số của các hệ giảm bậc trong mô hình không gian
trạng thái và mô hình hàm truyền của các hệ giảm bậc
71
76
Mô hình không gian trạng thái và mô hình hàm truyền của
5
4.1
các hệ giảm bậc
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
85
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
TT
Hình số
Nội dung
1
1.1
Kiến trúc mạng đơn giản.
4
2
1.2
Kiến trúc cơ bản của một router
5
3
1.3
Ví dụ về nghẽn mạng
6
4
2.1
ECN Field trong IP header
12
5
2.2
ECN bit trong IP header
13
6
2.3
Cấu trúc TCP Header với 2 cờ CWR và ECE
14
7
2.4
Cấu trúc 2 trƣờng code field và Reserved field của TCP heade
14
8
2.5
Mô hình quản lý hàng đợi dùng thuật toán RED
16
9
2.6
Sơ đồ hoạt động của WRED
20
10
2.7
Cơ chế loại bỏ gói tin của WRED
21
11
2.8
Biểu diễn các trọng số của WRED
22
12
3.1
Các tín hiệu vào ra của hệ thống
27
13
3.2
Sơ đồ không gian trạng thái của hệ thống
28
14
3.3
Hệ thống khi đƣa vào tín hiệu thử x(0) = 0
29
15
3.4
Hệ thống khi đƣa tín hiệu xung đầu vào
32
16
3.5
Phân chia mô hình hệ thống
48
17
3.6
Phân chia mô hình hệ thống thành hệ con trội và hệ con yếu
48
18
3.7
Tổ chức của mô hình hệ thống
49
19
3.8
Sơ đồ mô phỏng hệ gốc và các hệ giảm bậc trong Simulink
72
20
3.9
Đáp ứng bƣớc nhảy hệ gốc và các hệ giảm bậc
73
21
3.10
Đặc tính tần số hệ gốc và hệ giảm bậc
73
22
3.11
Sơ đồ mô phỏng hệ gốc và các hệ giảm bậc trong Simulink
77
23
3.12
Đáp ứng bƣớc nhảy hệ gốc và các hệ giảm bậc
78
24
3.13
Đặc tính tần số hệ gốc và các hệ giảm bậc
78
25
4.1
Biểu diễn nút cổ chai từ A sang B
81
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Trang
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
