Giáo trình Cơ sở mạng thông tin ……… , tháng … năm ……. . . . . . . . . . Cơ sở mạng thông tin Giáo trình dành cho sinh viên đại học ngành Điện tử - Viễn thông Khoa Điện tử Viễn Thông Trường Đại học Bách khoa Hà nội 2 . . . . . . . . . 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 3 . . . . . . . . . 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 4 . . . . . . . . . Mục lục Các từ viết tắt 3 Bảng đối chiếu thuật ngữ Anh - Việt .4 Mục lục 5 Mục lục hình vẽ .6 Mục lục bảng biểu .7 Chương 1 Giới thiệu .1 Chương 2 Hàng đợi – Các hệ thống thời gian liên tục 2 Chương 3 Mạng hàng đợi 35 Chương 4 Định tuyến trong mạng thông tin .36 Chương 5 Điều khiển luồng và chống tắc nghẽn 85 Chương 6 Kỹ thuật mô phỏng 126 Tài liệu tham khảo .134 5 . . . . . . . . . Mục lục hình vẽ Hình 2-1 Mô hình chung của hệ thống hàng đợi 2 Hình 2-2: Ví dụ về mạng hàng đợi mở 3 Hình 2-3 Ví dụ về mạng hàng đợi đóng .3 Hình 2-4 Hệ thống hàng đợi đơn giản 5 Hình 2-5. Các sự kiện đến trong thời gian Δt 6 Hình 2-6: Các sự kiện đi trong thời gian Δt 6 Hình 2-7 Khoảng thời gian sử dụng để định nghĩa tiến trình .13 Hình 2-8 .15 Hình 2-9. Chuỗi Markov của một quá trình sinh-tử .17 Hình 2-10 Chuỗi Markov của hàng đợi M/M/1 17 Hình 2-11 20 Hình 2-12 20 Hình 2-13 Lưu lượng mang (mật độ)( bằng số thiết bị bận) là một hàm thời gian (đường cong C). Lưu lượng trung bình trong khoảng thời gian T (đường cong D) 22 Hình 2-14 Thuật toán xếp hàng theo mức ưu tiên 31 Hình 2-15 Xếp hàng cân bằng trọng số 31 Hình 2-16 Một số loại hàng đợi đơn server thường gặp .33 Hình 4-17. Hàng chờ bên trong router 39 Hình 4-18. Duyệt cây .41 Hình 4-19. Các thành phần 45 Hình 4-20. Phép tính Minimum Spanning Tree ( MST) 53 6 . . . . . . . . . Mục lục bảng biểu 7 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 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: 2 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 Hình 2-2: Ví dụ về mạng hàng đợi mở Hình 2-3 Ví dụ về mạng hàng đợi đóng 3 [...]... Switch nhận các bản tin đến tốc độ 240bản tin/ phút Độ dài bản tin có phân bố hàm mũ với chiều dài trung bình là 100 ký tự Tốc độ truyền bản tin đi khỏi hệ thống là 500 ký tự/giây Tính các tham số sau : Thời gian trung bình của bản một tin trong hệ thống Số bản tin trung bình trong hệ thống Tính chiều dài hàng đợi và thời gian đợi trung bình Bài giải: Xét hệ thống M/M/1: 240 = 4 bản tin/ giây Tốc độ đến... đơn giản nhất của hệ thống hàng đợi 2.2 Nhắc lại các khái niệm thống kê cơ bản 2.2.1 Tiến trình điểm Các tiến trình đến là một tiến trình điểm ngẫu nhiên, với tiến trình này chúng ta có khả năng phân biệt hai sự kiện với nhau Các thông tin về sự đến riêng lẻ (như thời gian phục vụ, số khách hàng đến) không cần biết, do vậy thông tin chỉ có thể dùng để quyết định xem một sự đến có thuộc quá trình hay... có thể là Erlang giây, nhưng thông thường đơn vị Erlang giờ thường sử dụng nhiều hơn) Lưu lượng mang không thể vượt quá số lượng của đường dây Một đường dây chỉ có thể mang nhiều nhất một Erlang Doanh thu của các nhà khai thác tỷ lệ với lưu lượng mang của mạng viễn thông Đối với điện thoại cố định thường thì có Ac =0,01÷0,04 Erl Đối với cơ quan : 0,04÷ 0,06 Erl Tổng đài cơ quan: 0,6 Erl Điện thoại trả... nhau được phân bố theo hàm mũ Tiến trình đến Poisson sử dụng trong lưu lượng viễn thông của mạng chuyển mạch gói và mạng máy tính Thêm vào đó tiến trình Poisson đã được sử dụng để mô tả các tiến trình nhiễu và để nghiên cứu hiện tượng các hố điện tử xuất hiện trong chất bán dẫn, và trong các ứng dụng khác … Ba vấn đề cơ bản được sử dụng để định nghĩa tiến trình đến Poisson t Xét một khoảng thời gian... 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 4 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... 4 bản tin/ giây Tốc độ đến λ = 60 Tốc độ phục vụ µ = 500 =5 100 λ 4 Mật độ lưu lượng ρ = µ = 5 = 0.8  Số bản tin trong hệ thống ρ 0.8 L=E(n)= 1 − ρ = 1 − 0.8 = 4 bản tin  Thờigian trung bình của bản tin trong hệ thống W= L λ = 4 = 1 (s) 4  Chiều dài hàng đợi L q Lq ρ2 0,8.0,8 = = 3,2 bản tin = 1 − ρ 1 − 0,8  Thời gian đợi trung bình W q Wq = ρ2 λ(1 − ρ) = Lq λ = 3,2 = 0,8 (s) 4 19 2.4.4 Hàng đợi... thuyết lưu lượng viễn thông chúng ta thường sử dụng thuật ngữ lưu lượng để biểu thị cường độ lưu lượng, tức là lưu lượng trong một đơn vị thời gian Thuật ngữ về lưu lượng có nguồn gốc từ tiếng ý và có nghĩa là “độ bận rộn” Theo (ITU-T,1993) định nghĩa như sau: Cường độ lưu lượng: Mật độ lưu lượng tức thời trong một nhóm tài nguyên dùng chung là số tài nguyên bận tại thời điểm đó Nhóm tài nguyên dùng chung... 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... nhau Cách biểu diễn khoảng thời gian tương ứng với việc phân tích chuỗi thời gian thông thường Cách biểu diễn số không song song với phân tích chuỗi thời gian Số liệu thống kê được tính toán trên mỗi đơn vị thời gian và ta có các mức trung bình thời gian Đặc tính của tiến trình điểm Phần này chúng xem xét đặc tính của nó thông qua cách biểu diễn số Tính dừng (tính đồng nhất thời gian)(Stationarity-time...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 . Giáo trình Cơ sở mạng thông tin ……… , tháng … năm ……. . . . . . . . . . Cơ sở mạng thông tin Giáo trình dành cho sinh viên. 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