Ứng dụng lý thuyết hệ thống vào bài toán phát hiện, định vị sự cố trong quản lý viễn thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐỒN BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG VN HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT HỆ THỐNG VÀO BÀI TOÁN PHÁT HIỆN, ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRONG QUẢN LÝ VIỄN THÔNG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ : 60.52.70 HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: ĐỖ VĂN PHÁT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: NGỌC SAN HÀ NỘI - 2010 GS.TSKH NGUYỄN Luận văn hoàn thành tại: Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Tập đồn Bưu Viễn thơng Việt Nam Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH NGUYỄN NGỌC SAN Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận văn bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn tại: viện Công nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc: ….ngày…….tháng…… năm 2010 Có thể tìm hiểu luận văn tại: Thư viện Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Học 21 Có nhiều phương pháp áp dụng để xây dựng mơ hình tựa tuyến tính tốn xác định cố TN, phương pháp sử dụng mô tả luận văn dựa tiêu chí tối ưu theo trạng thái động học nên tránh khó khăn tính tốn phức tạp tốn học gây LỜI NĨI ĐẦU Hướng nghiên cứu tiếp theo: Trong thời gian ngắn, với cố gắng nỗ lực hết mình, đồng thời với bảo tận tình thầy hướng dẫn, xong với hạn chế chủ quan, số vấn đề cần đặt hướng nghiên cứu để nhằm hoàn thiện cho chủ đề nghiên cứu Sau nêu hướng :  Luận văn nêu việc phát định vị cố chưa thực việc giải trừ cố Khi phát định vị cố xong, cần phải đưa định đắn để giải trừ cố tự phục hồi cố, sửa chữa thay thiết bị có cố…  Để thực tốn, cần đưa cảm biến vào thiết bị TN để cung cấp thơng tin cho TMN Các cảm biến lấy tham số hoạt động thiết bị hoạt động cảm biến ảnh hưởng đến mạng Hướng nghiên cứu cần phải xem xét đến việc đưa cảm biến vào mạng không ảnh hưởng đến hoạt động mạng Việt Nam sở hữu mạng lưới viễn thông với công nghệ đại ngang tầm với nước giới bước chuyển đổi, phát triển mạnh mẽ nhằm vào tính đa dạng hố loại hình dịch vụ, nâng cao hiệu sử dụng sở hạ tầng mạng mềm dẻo cung cấp chất lượng dịch vụ để đáp ứng nhu cầu ngày cao khách hàng Quản lý viễn thơng có nhiệm vụ theo dõi, giám sát điều khiển tất thành phần tham gia vào q trình truyền thơng Do thành phần tham gia vào q trình truyền thơng khác nên việc thực nhiệm vụ phức tạp Điều dẫn đến phức tạp, khó khăn cho cơng tác quản lý, điều hành mạng lưới Để đạt mục tiêu đặt nhà cung cấp dịch vụ viễn thông khai thác, quản lý tối ưu mạng nhằm nâng cao tính cạnh tranh phẩm chất dịch vụ, việc tìm kiếm phương pháp tiếp cận, xử lý toán quản lý mạng viễn thơng đặt ra, có toán phát định vị cố mạng nhằm giảm thiểu thời gian gián đoạn kết nối gọi Việc áp dụng lý thuyết hệ thống để giải toán xem phương pháp đông đảo nhà khoa học thừa nhận Trong luận văn này, tơi nhìn mạng viễn thơng trình động học cấu thành từ phần tử mạng (nút chuyển mạch, tuyến truyền dẫn, v.v…) Coi biến đổi trạng thái phần tử mạng động học xảy mạng để phát biểu toán “Phát hiện, định vị cố mạng viễn thông” nhằm phục vụ nhu cầu đảm bảo chất lượng dịch vụ nhà cung cấp dịch vụ mạng viễn thông 3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG 1.1 Định nghĩa, khái niệm thuật ngữ Ngày thuật ngữ “hệ thống”, “lý thuyết hệ thống”, “khoa học hệ thống” “kỹ thuật hệ thống” trở nên phổ biến sử dụng nhiều lĩnh vực khác điều khiển, xử lý số liệu, công nghệ sinh học… khiến chúng hiểu theo hàm nghĩa liên quan đến lĩnh vực sử dụng 1.2 Các định nghĩa Có nhiều cách định nghĩa hệ thống Tuỳ theo mục đích nghiên cứu, cách tiếp cận nghiên cứu mà người ta mô tả hệ thống theo cách khác 1.3 Tuyến tính hố hệ thống phi tuyến Trong thực tế khơng có hệ thống vật lý mơ tả tuyệt đối xác phương trình vi phân hệ số nhiên nhiều hệ phi tuyến xấp xỉ coi tuyến tính đoạn làm việc Có nhiều phương pháp áp dụng cho việc tuyến tính hố hệ thống phi tuyến như: Phương pháp trung bình gần điểm làm việc, phương pháp tuyến tính hố điều hồ phương pháp sai lệch nhỏ 1.4 Tính ổn định hệ thống tuyến tính 1.4.1 Khái niệm chung 1.4.2 Khái niệm ổn định định nghĩa Đối với hệ thống tuyến tính, ổn định hệ thống có mối liên hệ tới ma trận A hệ thống Có thể nói đại khái ổn định hệ thống tính chất ma trận hệ thống A Đối với hệ thống liên tục hay gián đoạn khơng có đầu vào (đầu vào không) Định nghĩa 1: Một hệ thống ổn định chuyển động giới hạn, nói cách khác vectơ trạng thái bị giới hạn số 20 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Kết luận: Trong phần lời nói đầu luận văn trình bày: Lý chọn đề tài, mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu, ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Phần lý thuyết, luận văn đưa lý thuyết liên quan mật thiếy đến đề tài luận văn, làm sở lý thuyết để thiết lập toán cụ thể chương Xuyên suốt luân văn cho thấy, hệ thống động học thoả mãn điều kiện ổn định, đồng thời quan sát điều khiển được, cách tạo nguồn dư hợp lý thông qua quan sát trạng thái, ước lượng thông số hệ thống đánh giá tín hiệu dư đó, người ta phát định vị cố hệ thống Nếu xem TMN quản lý TN thông qua việc quản lý động học thiết lập xung quanh nút mạng, phương pháp trên, từ tín hiệu thu nhận qua cảm biến mạng, xác định kịp thời nguyên nhân, vị trí cố xảy Có thể nói việc xác định mơ hình tốn học mơ tả đặc trưng mạng TN nói chung tốn định vị cố tín hiệu thu nhận để xác định lỗi mạng Do phương pháp tìm nghiệm tốn trở thành việc tuý thu nhận tất thông tin biến đổi tức thời mạng (trạng thái mạng) Từ số liệu thu nhận giúp cho nhà quản lý điều hành mạng chọn lọc số liệu để so sánh tìm mối tương quan thành phần mạng tương quan theo thời gian, phân tích cần thiết dùng phương tiện đo kiểm tra mạng để xác định nguyên nhân gây lỗi, vị trí xảy lỗi cố mạng Nhà quản lý điều hành kiểm tra thực trạng mức độ nguy hiểm lỗi, phạm vi ảnh hưởng lỗi xử lý lỗi phương tiện hiệu chỉnh tiêu, khơi phục khởi tạo lại cấu hình hệ thống cần thiết 19 lịch sử tín hiệu lỗi) Các phần dư thiết kế theo tập mã riêng biệt gọi cấu trúc phần dư Định nghĩa 2: Một hệ thống xu hướng ổn định x(t)0 t  1.5 Tính điều khiển tính quan sát hệ thống * Điều khiển hệ thống với tác động vào liệu chuyển trạng thái hệ từ thời điểm đầu to đến thời điểm cuối t1 khoảng thời gian hữu hạn (t1 - to) hay khơng * Tính quan sát hệ thống với toạ độ đo đầu hệ liệu ta khơi phục (Reconstrucbility) vectơ trạng thái x khoảng thời gian hữu hạn hay không? 1.6 Thiết kế hệ thống điều khiển không gian trạng thái 1.6.1 Phương pháp không gian trạng thái 1.6.1.1 Khái niệm trạng thái 1.6.1.2 Phương trình vi phân vector trạng thái Phương trình vi phân vector trạng thái: (1.30) x = Ax + Bu (1.35) y = Cx + Du Phương trình (1.30) gọi chung phương trình trạng thái Phương trình (1.35) gọi phương trình đầu 1.6.2 Nghiệm phương trình vi phân véc tơ trạng thái t x  t     t  x       t    Bu   d  (1.54) Phương trình đặc trưng:  sI  A  (1.55) 1.6.3 Nghiệm rời rạc phương trình vi phân vectơ trạng thái x  k  1 T   A T  x  kT   B T  u  kT    (1.57) 18 Chú ý : A(T) ≠ A B(T) ≠ B Phương trình (1.57) gọi phương trình vi phân vector ma trận sử dụng cho việc mơ thời gian rời rạc đệ quy hệ thống đa biến Ma trận chuyển đổi trạng thái thời gian rời rạc A(T) tính tốn cách thay T = t : A2 T Ak T k (1.59) A  T   I  AT    2! k! Thông thường, độ xác cần thiết đạt với 5