BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ MẠNG VIỄN THÔNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ MẠNG VIỄN THƠNG Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 10 PHẠM THỊ ĐĂNG 20172447 LÊ THỊ MÂY 20172681 VŨ TRỌNG TỚI 20172858 VŨ THỊ THU TRANG 20172859 HOÀNG QUỐC VIỆT 20164644 Giảng viên hướng dẫn: TS TRẦN THỊ NGỌC LAN Hà Nội, 12-2021 LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, mạng viễn thơng vơ cùng phát triển Phát minh hệ thống điện tín điện thoại cách mạng hố phương tiện thơng tin truyền thông Hệ thống thông tin viễn thông xem phương tiện kinh tế có để trao đổi tin tức số liệu Không những thế song song với phát triển, tăng trưởng kinh tế việc hình thành phương tiện cần thiết cho viễn thơng trở nên phức tạp có yêu cầu kỹ thuật cao nhằm đáp ứng nhu cầu tăng dịch vụ có chất lượng cao dịch vụ viễn thơng tiên tiến Do việc tổ chức mạng viễn thông nhằm tạo mạng viễn thơng có đủ khả đáp ứng u cầu đóng vai trị quan trọng Việc tổ chức mạng lưới phát triển trở thành phần quan trọng xã hội thơng tin hố cao tương lai MSLA thuật toán sử dụng việc thiết kế topology cho mạng Do cịn nhiều hạn chế nên chương trình mang tính chất mơ phỏng, giả thiết, điều kiện chưa thể giống hoàn toàn yêu cầu thực tế giúp nắm q trình xây dựng topology cho mạng viễn thơng Trong q trình tìm hiểu đề tài, tập có nhiều khó khăn nhờ hướng dẫn tận tình TS.Trần Thị Ngọc Lan nỗ lực tất thành viên mà nhóm chúng em hồn thành đề tài Tuy nhiên, khơng thể tránh khỏi sai sót.trong q trình tìm hiểu đề tài, chúng em mong nhận góp ý từ để chúng em hồn thiện đề tài nói riêng mơn học Quy hoạch quản lý mạng viễn thơng nói chung Chúng em xin chân thành cảm ơn cô! Nhóm sinh viên thực hiện Nhóm 10 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU i DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC HÌNH VẼ ii DANH MỤC BẢNG BIỂU iii CHƯƠNG GIẢI THUẬT MLSA 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Một số khái niệm 1.2.1 Hàm tiền bối (Predecessor) 1.3 Các đại lượng sử dụng 1.4 Một số thuật toán sở 1.4.1 Bài toán tối thiểu nhỏ .5 1.4.2 Thuật toán Esau-Williams 1.4.3 Giải thuật Sharma 1.5 Giải thuật MLSA CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 2.1 Yêu cầu 2.2 Kết quả mô phỏng: CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 11 3.1 Trường hợp 1 .11 3.2 Trường hợp 2 .11 3.3 Trường hợp 3 .11 TÀI LIỆU THAM KHẢO 12 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT C CMST Capacitated Minimum Spanning Tree Problem E E-W Esau-Williams M MSLA Multi-speed Local Access P Pred Predecessor i DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Ví dụ về hàm tiền bối Hình : Kết quả mô phỏng yêu cầu Hình 3: Kết mô yêu cầu Hình 5: Kết mô yêu cầu 10 ii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Giải thuật MLSA Bảng 2: Chú thích 10 iii CHƯƠNG GIẢI THUẬT MLSA Trong Chương 1, chúng em trình bày lý thuyết liên quan tới giải thuật MLSA số khái niệm liên quan 1.1 Đặt vấn đề Sự bùng nổ truyền dẫn thông tin kéo theo phát triển mạng viễn thông Với số lượng người sử dụng ngày cao, phạm vi phủ sóng rộng lớn từ khu vực thành thị tới nông thôn miền núi kéo theo độ phức tạp mạng viễn thông Do giải thuật đơn giản Dijkstra, Krushal, CMST, Esau-Williams, khơng cịn phù hợp để xây dựng mơ hình mạng nhiều tốc độ nhiều liên kết Giải thuật MLSA đời giải thuật giúp giải toán đa tốc độ đa liên kết 1.2 Một số khái niệm 1.2.1 Hàm tiền bối (Predecessor) Cây T bắt nguồn từ một nút Gốc (Root) được biểu diễn bởi một hàm tiền pred: V → V các tập các đỉnh Yêu cầu:    Pred (Root) = Root Pred(N) # N với bất kì nút N nào Đối với bất kỳ nút N nào, tồn tại n>0 cho Ví dụ: Hình Ví dụ về hàm tiền bối = Root bối 1.3 Các đại lượng sử dụng - Tập nút N0, N1, …, Nn Tập trọng số cho nút (w1, …, wn) Tập loại đường L1, L2, …, Lm Dung lượng W1, W2, …, Wm Ma trận giá thành C(i,j,k) cho giá liên kết loại Lk Ni Nj 1.4 Một số thuật toán sở Dưới số thuật toán áp dụng cho mạng tốc độ trung tâm 1.4.1 Bài toán tối thiểu nhỏ Cho: - Nút trung tâm N0 Tập nút khác (N1, N2, … Nn) Tập trọng số cho nút (w1, …, wn) Dung lượng liên kết W Ma trận giá thành Cost(i,j) Tìm - Tập T1, …, Tk Sao cho: Mỗi Ni thuộc Tj Tj có chứa N0 Thoả mãn mối quan hệ sau: ∑ iϵ T j , i>0 ∑ wi=W ∑ Trees l ∈Links Const (end l1 , end l2 ) Các bước thực hiện: - Sắp xếp cạnh theo thứ tự giá tăng dần - Lấy cạnh có giá nhỏ khỏi danh sách xếp - Thêm cạnh vào kết cạnh không nối hai nút nối thêm cạnh vào không vượt giới hạn dung lượng Quay trở lại bước 1.4.2 Thuật toán Esau-Williams Lý thuyết về Esau-Williams: - Esau-Williams tạo bao trùm có trọng số - Sử dụng hàm thoả hiệp - Xây dựng “ tốt” Thuật toán Esau-Williams gồm các bước: - Mỗi nút Tính hàm thoả hiệp cho nút Thoả hiệp(Ni) = minj[Cost(Ni,Nj)] –Cost (Comp(Ni), N0) - Nếu thoả hiệp âm, việc ghép lại có lợi Càng giá trị âm có lợi Việc ghép phép W(Comp(Ni) ) +W(Comp(Nj) ) < W 1.4.3 Giải thuật Sharma Giải thuật Sharma thích hợp cho việc mơ hình hóa mạng viễn thông thực tế Các bước thực hiện: - Tính góc qs từ site S đến site trung tâm C Nếu S C có toạ độ, ta đặt qs = - Sắp xếp góc qs - Bắt đầu với site S1, tạo tập nút theo chiều kim đồng hồ ( ngược chiều kim đồng hồ) từ S1 - Tập hoàn chỉnh thêm nút có Ssetw(site) > W - Tập bắt đầu với nút - Thiết kế kết thúc xây dựng MST tập có thêm nút trung tâm C 1.5 Giải thuật MLSA Giả thiết: - Tập nút N0, N1, …, Nn - Tập trọng số cho nút (w1, …, wn) - Tập loại đường L1, L2, …, Lm - Dung lượng W1, W2, …, Wm - Ma trận giá thành C(i,j,k) cho giá liên kêt loại Lk Ni Nj Tìm có gốc N0 với ấn định liên kết cho: Scon cháu(N) w(i) < WLink(N, pred(N)) Và SLinksc(end1L, end2L, typeL) nhỏ STT Công việc Bước 1: Ấn định nút, liên kết nhỏ l để nối đến nút trung tâm Bước 2: Với nút, tính dung lượng cịn rỗi (n) = Wl – wn đặt pred(n)=0 Bước 3: Tính tốn thoả hiệp cho nút n - lợi ích việc nối nút n với i thay nối với nút trung tâm (tương tự E-W) • • Thoả hiệpn(i) = c(n,i,L) + Upgrade (i, wn) – c(n,0,L) Thoả hiệp (n)=mink thoả hiệpn(k) Hàm Cập nhật Upgrade() tính giá thành thêm vào để thêm wn đơn vị cho liên kết nối i cách ngược lại hàm tiền bối Bước 4: Thêm cạnh đến thoả hiệp nhỏ Bước 5: Xây dựng ấn định loại liên kết cạnh Bảng 1: Giải thuật MLSA CHƯƠNG KẾT QUẢ MƠ PHỎNG Trong Chương 2, chúng em trình bày kết mô giải thuật MLSA để giải toán đề số 2.1 Yêu cầu Cho mạng truy nhập gồm 100 nút Các nút đặt cách ngẫu nhiên mặt phẳng kích thước 1000x1000 Trong mạng có loại liên kết:  Liên kết có lưu lượng giá liên kết tính round (0.2x khoảng cách đề các)  Liên kết có lưu lượng 10 giá liên kết tính round (0.4x khoảng cách đề các)  Liên kết có lưu lượng 20 giá liên kết tính round (0.6x khoảng cách đề các) Hãy dung giải thuật MSLA để tìm truy nhập.Biết nút trung tâm nút Lưu lượng nút W1=W18=W48=5, W17=W25=3, W79=W53=2, W4=W33=W55=8 nút khác trọng số Trong trường hợp mạng có thêm liên kết có lưu lượng 30 giá liên kết tính round (0.7x khoảng cách đề các) giá kết thay đổi nào? Hiệu chỉnh kết cho trường hợp giới hạn số nút 2.2 Kết quả mơ phỏng: Đề xuất: Sử dụng thêm 3 nút có trọng số bằng 20 là các nút:5,10,20 để dễ dàng  thấy rõ được kết quả của thuật tốn.   1.Trường hợp 1  Hình : Kết quả mơ phỏng yêu cầu 2.Trường hợp 2    Hình 3: Kết mô yêu cầu 3.Trường hợp 3  Hình 4: Kết mơ u cầu Chú thích: Bảng 2: Chú thích Loại liên kết  Loại 1  Loại 2  Loại 3  Loại 4  Màu  Lục  Tím  Đỏ  Lam  10         CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 3.1 Trường hợp 1   Ta thấy thuật tốn đã triển khai thành cơng cây đa truy nhập  Các cây có nhiều nút, lưu lượng của liên kết tăng dần về phía gốc  Các nút có lưu lượng lớn tương ứng với các liên kết có lưu lượng đáp ứng đủ.  3.2 Trường hợp 2   Tương tự trường hợp 1:  Sau khi thêm ba nút 5,15,20 có lưu lượng lớn (20) ta thấy xuất hiện các  liên kết màu lam => thuật tốn đã nhận ra các nút có lưu lượng lớn và  triển khai liên kết đủ để đáp ứng được u cầu  Do giá của cây truy nhập phụ thuộc vào khoảng cách của các điểm, mà theo u cầu của đề bài, các nút được đặt một cách ngẫu nhiên dẫn đến giá của cây truy  nhập sẽ thay đổi theo từng trường hợp => chỉ có thể đánh giá một cách tương  đối là khi thêm liên kết 4, giá của cây truy nhập sẽ tăng lên  3.3 Trường hợp 3    Dựa kết quả của thuật toán, ta thấy được rằng giới hạn số nút của mỗi tối đa bằng 4, tương ứng với tối đa liên kết được thiết lập, tương đương với việc tổng số nút cha và của một nút bất kì một tối đa bằng  Kết quả mơ phỏng đã đạt đúng u cầu khi khơng có cây nào có nhiều  hơn 4 nút 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng môn Quy hoạch và quản lý mạng viễn thông, giảng viên TS Trần Thị Ngọc Lan, viện Điện Tử - Viễn Thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội [2] https://slideplayer.com/slide/4168453/ truy cập lần cuối 20h, 26/05/2021 BẢNG PHÂN CƠNG CƠNG VIỆC Họ tên Cơng việc thực PHẠM THỊ ĐĂNG Xây dựng MLSA LÊ THỊ MÂY Xây dựng MLSA VŨ TRỌNG TỚI Phần VŨ THỊ THU TRANG Phần HOÀNG QUỐC VIỆT Phần 12 ... NÓI ĐẦU Ngày nay, mạng viễn thông vô cùng phát triển Phát minh hệ thống điện tín điện thoại cách mạng hố phương tiện thông tin truyền thông Hệ thống thông tin viễn thông xem phương tiện kinh... thiết cho viễn thông trở nên phức tạp có yêu cầu kỹ thuật cao nhằm đáp ứng nhu cầu tăng dịch vụ có chất lượng cao dịch vụ viễn thông tiên tiến Do việc tổ chức mạng viễn thơng nhằm tạo mạng viễn thơng... riêng mơn học Quy hoạch quản lý mạng viễn thơng nói chung Chúng em xin chân thành cảm ơn cô! Nhóm sinh viên thực hiện Nhóm 10 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU i DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT