Bài tập lớn quy hoạch và quản lý mạng viễn thông nhóm 3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ MẠNG VIỄN THÔNG Nhóm sinh viên thực hiện Nhóm 3 1 PHẠM THỊ LAN 20182630 2 VŨ QUỐC ĐẠT 20182420 3 TRẦN VĂN ĐẠT 20172453 4 LÊ QUANG DƯƠNG 20172506 5 ĐẶNG PHÚ TRUNG 20172874 Giảng viên hướng dẫn TS TRẦN THỊ NGỌC LAN Hà Nội, 6 2022 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, mạng viễn thông vô cùng phát triển Phát minh hệ thống điện tín và điện thoại đã cách mạng hoá các phương tiện thông tin truyền thông Hệ thống t.

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 3 PHẠM THỊ LAN VŨ QUỐC ĐẠT TRẦN VĂN ĐẠT LÊ QUANG DƯƠNG ĐẶNG PHÚ TRUNG Giảng viên hướng dẫn: 20182630 20182420 20172453 20172506 20172874 TS TRẦN THỊ NGỌC LAN Hà Nội, 6-2022 LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, mạng viễn thơng vơ cùng phát triển Phát minh hệ thống điện tín điện thoại cách mạng hoá các phương tiện thông tin truyền thông Hệ thống thông tin viễn thông xem các phương tiện kinh tế có để trao đổi tin tức số liệu Không những song song với phát triển, tăng trưởng kinh tế việc hình thành các phương tiện cần thiết cho viễn thơng trở nên phức tạp có u cầu kỹ thuật cao nhằm đáp ứng nhu cầu tăng các 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 các u cầu đóng vai trị quan trọng Việc tổ chức mạng lưới phát triển trở thành phần quan trọng xã hội thông tin hoá 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, các giả thiết, điều kiện chưa thể giống hoàn toàn yêu cầu thực tế giúp nắm quá trình xây dựng topology cho mạng viễn thơng Trong quá trình tìm hiểu đề tài, tập có nhiều khó khăn nhờ hướng dẫn tận tình TS.Trần Thị Ngọc Lan nỗ lực tất các thành viên mà nhóm chúng em hồn thành đề tài Tuy nhiên, khơng thể tránh khỏi sai sót.trong quá trình tìm hiểu đề tài, chúng em mong nhận góp ý từ để chúng em có thể hồn thiện đề tài nói riêng mơn học Quy hoạch quản lý mạng viễn thơng nói chung Chúng em xin chân thành cảm ơn cơ! Nhóm sinh viên thực Nhóm MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU i DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU 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 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 Môi trường phát triển 2.3 Kết mô phỏng CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 11 3.1 Trường hợp 11 3.2 Trường hợp 11 3.3 Trường hợp 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 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Ví dụ hàm tiền bối Hình : Kết mơ yêu cầu Hình 3: Kết mơ yêu cầu Hình 5: Kết mơ yêu cầu 10 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Giải thuật MLSA Bảng 2: Chú thích 10 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 các khu vực thành thị tới nông thôn miền núi kéo theo độ phức tạp mạng viễn thông Do các 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 những 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 nút Gốc (Root) biểu diễn hàm tiền bối pred: V → V các tập các đỉnh Yêu cầu: • • Pred (Root) = Root Pred(N) # N với nút N • Đối với bất kỳ nút N nào, tờn tại n>0 cho Ví dụ: Hình Ví dụ hàm tiền bối = Root 1.3 Các đại lượng sử dụng - Tập các nút N0, N1, …, Nn Tập các trọng số cho nút (w1, …, wn) - Tập các loại đường L1, L2, …, Lm Dung lượng W1, W2, …, Wm - Ma trận giá thành C(i,j,k) cho giá liên kết loại Lk giữa 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 các nút khác (N1, N2, … Nn) Tập các trọng số cho nút (w1, …, wn) Dung lượng liên kết W Ma trận giá thành Cost(i,j) Tìm - Tập các T1, …, Tk Sao cho: Mỗi Ni thuộc Tj Tj có chứa N0 Thoả mãn mối quan hệ sau: ∑ 𝑤𝑖 = 𝑊 𝑖𝜖𝑇𝑗 ,𝑖>0 𝑚𝑖𝑛 ∑ ∑ 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡(𝑒𝑛𝑑𝑙1 , 𝑒𝑛𝑑𝑙2 ) 𝑇𝑟𝑒𝑒𝑠 𝑙∈𝐿𝑖𝑛𝑘𝑠 Các bước thực hiện: - Sắp xếp các 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 rồi thêm cạnh vào không vượt quá giới hạn dung lượng Quay trở lại bước 1.4.2 Thuật toán Esau-Williams Lý thuyết Esau-Williams: - Esau-Williams tạo bao trùm có trọng số - Sử dụng hàm thoả hiệp - Xây dựng những “ tốt” Thuật toán Esau-Williams gồm các bước: - Mỗi bắt đầu từ 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 chỉ phép W(Comp(Ni) ) +W(Comp(Nj) ) < W 1.4.3 Giải thuật Sharma Giải thuật Sharma khá thích hợp cho việc mơ hình hóa mạng viễn thơng thực tế Các bước thực hiện: - Tính góc qs từ site S đến site trung tâm C Nếu S C có cùng toạ độ, ta đặt qs = - Sắp xếp góc qs - Bắt đầu với site S1, tạo tập các 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 các nút N0, N1, …, Nn - Tập các trọng số cho nút (w1, …, wn) - Tập các loại đường L1, L2, …, Lm - Dung lượng W1, W2, …, Wm - Ma trận giá thành C(i,j,k) cho giá liên kêt loại Lk giữa Ni Nj Tìm có gốc tại N0 với ấn định liên kết cho: Scon cháu(N) w(i) < WLink(N, pred(N)) Và SLinksc(end1L, end2L, typeL) nhỏ Bảng 1: Giải thuật MLSA 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 toán 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 CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Trong Chương 2, chúng em trình bày kết mơ giải thuật MLSA để giải toán đề số 2.1 Yêu cầu Cho mạng truy nhập gồm 60 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 giá liên kết tính round (0.3x khoảng cách đề các) • Liên kết có lưu lượng 16 giá liên kết tính round (0.5x khoảng cách đề các) Hãy dung giải thuật MSLA để tìm truy nhập.Biết nút trung tâm nút 10 Lưu lượng nút W1=W18=W48=4, W17=W25=W39=2 , W4=W43=W55=6 các nút khác trọng số Trong trường hợp mạng có thêm liên kết có lưu lượng 32 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 Môi trường phát triển Dựa đề xuất thành viên nhóm, nhóm lựa chọn ngơn ngữ Java IDE Visual Studio Code để phát triển phần mềm 2.3 Kết mô phỏng 1.Trường hợp Hình : Kết mô phỏng yêu cầu 2.Trường hợp Hình 3: Kết mô phỏng yêu cầu 3.Trường hợp Hình 4: Kết mô phỏng yêu cầu Chú thích: Bảng 2: Chú thích Loại liên kết Loại Loại Loại Loại Màu Xám Tím Xanh Lam 10 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 3.1 Trường hợp • Ta thấy thuật tốn triển khai thành cơng đa truy nhập • Các có nhiều nút, lưu lượng liên kết tăng dần phía gốc • Các nút có lưu lượng lớn tương ứng với liên kết có lưu lượng đáp ứng đủ 3.2 Trường hợp • Tương tự trường hợp • Thấy xuất liên kết màu lam => thuật toán nhận nút có lưu lượng lớn triển khai liên kết đủ để đáp ứng yêu cầu • Do giá truy nhập phụ thuộc vào khoảng cách điểm, mà theo yêu cầu đề bài, nút đặt cách ngẫu nhiên dẫn đến giá truy nhập thay đổi theo từng trường hợp => chỉ có thể đánh giá cách tương đối thêm liên kết 4, giá truy nhập tăng lên 3.3 Trường hợp • Dựa kết thuật toán, ta thấy giới hạn số nút truy cập tối đa 5, tương ứng với tối đa liên kết thiết lập, tương đương với việc tổng số nút cha nút tối đa • Kết mô đạt yêu cầu khơng có có nhiều nút 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng môn Quy hoạch quản lý mạng viễn thông, giảng viên TS Trần Thị Ngọc Lan, viện Điện Tử - Viễn Thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội BẢNG PHÂN CÔNG CƠNG VIỆC Họ tên Cơng việc thực PHẠM THỊ LAN Xây dựng MLSA VŨ QUỐC ĐẠT Xây dựng MLSA TRẦN VĂN ĐẠT Phần LÊ QUANG DƯƠNG Phần ĐẶNG PHÚ TRUNG Phần 12 ... khơng có có nhiều nút 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng môn Quy hoạch quản lý mạng viễn thông, giảng viên TS Trần Thị Ngọc Lan, viện Điện Tử - Viễn Thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội BẢNG... nói riêng mơn học Quy hoạch quản lý mạng viễn thơng nói chung Chúng em xin chân thành cảm ơn cơ! Nhóm sinh viên thực Nhóm MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU i DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT... ĐẦU Ngày nay, mạng viễn thơng vơ cùng phát triển Phát minh hệ thống điện tín điện thoại cách mạng hoá các phương tiện thông tin truyền thông Hệ thống thông tin viễn thông xem các phương