v ũ NGỌC PHÀN TỐI ưu HÓA C SỞ LÝ THUYẾT VÀ ỨNG DỤNG TRONG CƠNG NGHÊ Bưu CHÍNH VIỄN THÔNG NHÀ XUẤT BẢN BUU ĐIỆN v ũ NGỌC PHÀN TỐI ƯU HÓA c s LÝ THUYẾT VÀ ỨNG DỤNG TRONG CƠNG NGHÊ Bưu CHÍNH VIÊN THƠNG NHÀ XUẤT BẢN BUU ĐIỆN Hà Nội, tháng năm 2005 Mã số: K K 04 H M 05 LỜI NHÀ XUẤT BẢN Sau nhiều năm phát triển, đại hóa, hạ tầng sở bưu chỉnh viễn thơng Việt Nam đầu tư nâng cấp ngang tầm với nước khu vực Bên cạnh đỏ, thị trường dịch vụ bưu chỉnh viễn thông Việt Nam với đặc thù chuyên ngành mở rộng với góp mặt nhiều nhà cung cấp dịch vụ, tạo nên môi trường cạnh tranh ngày sôi động Tuy nhiên, cạnh tranh doanh nghiệp bưu viễn thơng nước Trước xu ihế tồn cầu hóa, hội nhập kinh tế quốc tế, lĩnh vực bưu chỉnh viễn thông đứng cuộc, điều tạo áp lực lớn lên doanh nghiệp bưu viễn thơng nước, buộc họ tìm biện pháp tối ưu để bắt kịp với thời hội nhập xu chung Các doanh nghiệp cần có chiến lược kinh doanh đủng, vừa đảm bảo hiệu đầu tư kinh tế, vừa đảm bảo yêu cầu chất lượng dịch vụ cho khách hàng, tức ỉà vấn đề sản xuất kinh doanh cần phải xem xét, đánh giá quan điểm tối ưu hóa Trong thực tế, vấn đề tối ưu hóa rắt đa dạng phức tạp, khơng có phương pháp vạn hữu hiệu giải quyết, tìm lời giải lối im cho trường hợp Từ thực tế đó, Nhà xuất Bưu điện xuất sách "Tổi ưu hóa - Cơ sở lý thuyết ứng dụng công nghệ bưu chỉnh viễn thông" tác giả Vũ Ngọc Phàn, cỏ thể giúp bạn ihn lời giải tốn tối ưu hóa cơng việc thực íế minh Cuốn sách gồm 10 chương, đề cập đến kiến thức nhẩt có hệ íhống tổi ưu hóa quỉ hoạch tuyến tỉnh, quy hoạch phi tuyến, qui hoạch nguyên, qui hoạch lịch, qui hoạch động, tối ưu đa mục tiêu, điều khiển tối ưu, trị chơi tối ưu tốn thực tế hữu ích bưu viễn thơng như: tốn tối ini hóa q trĩnh phân loại bưu phẩm; lập lịch tổi ưu dự án bini chỉnh; tối ưu hóa cẩu hình mạng thơng tin di động tế bào; cực tiểu hóa thời gian trễ trung bình mạng; thiết kế tối ưu mạng riêng ảo Điiợc trình bày đơn giản, xúc tích, dễ hiểii, sảck tư liệu tham khảo hữu ích đổi với cán quản lý, nhà hoạch định sách, điều hành sản xuất kinh doanh lĩnh vực btm viễn thơng; tài liệu tham khảo, nghiên cứu học tập cho giảo viên, sinh viên trường đại học chuyên ngành bưu chĩnh viễn thông bạn đọc quan tâm đến vẩn đề Nhà xuất bàn Bưu điện xin trân trọng giới thiệu với bạn đọc mong nhận nhữtígỷ kiến đóng góp để nâng cao chất lượng sách lần xuất Hà Nội, tháng năm 2005 NHÀ XUẤT BẢN BƯU ĐIỆN LỜ I NÓI ĐẦU Trong công nghệ bưu chỉnh, viễn thõng ta thấy bật vấn đề xiiyên suốt trình phát trỉển Đỏ yêu cầu chất lượng dịch vụ (Quality o f Services, viết tắt QoS) hiệu kỉnh tê mạng Đòi hỏi thứ xuất phát từ phía người sử dụng Địi hỏi thứ hai xuất phát từ phía nhà đầu tư, quản lý khai thác mạng Hai địi hỏi nhìn bề ngồi hai mục tiêu đối nghịch nhau, nhimg thực chất chúnọ; ^ắn chặt với nhau, kinh tế thị trường cạnh íranh gay gắt nhir Bởi lẽ chi cỏ đảm bảo QoS thu hút nhiều ngiỉời sứ dụng (khách hàng) nhit mạng lưới bưu chỉnh viễn thông cỏ sở để phát triển Tuy nhiên hướng íới QoS tuyệt hảo giá íhĩ nhà đầu tư, quản lỷ khai thác mạng không thê bù đắp chì phỉ thu lợi nhuận nhằm tiếp tục phát triển mạng lên tầm cao Vì vậy, giải vấn ¿ỉề ìn ln vừa mục tiêu vừa động lực phát triển mạng viễn thông, hạ tầng sớ quan trọng kinh tể đại xã hội đại Muốn vừa đám bảo yêu cầu QoS vừa đạt hiệu kinh tế cao từ việc ìập kế hoạch, thiết kế, lắp đặt việc vận hành, quản lỷ mạníỊ đền phải thực theo quan điểm tính tỗi ưu Thỉ dụ, lĩnh vực bưu chính, tìm phương ản vận chuyển cho phù hợp với khả mạng lưới khối lượng vận chuyển hàng từ nguồn đến đích với tổnọ, chi phí vận chuyển nhỏ nhất; hay giảm thiêu thời ^ỉan phục vụ khách hàng biru cục mà đảm bảo cìĩấí lượng phục vụ Trong lĩnh vực viễn thông, cần trạm chuyển mạch cho vùng lãnh thổ để vừa thỏa mãn nhu cầu người SIÌ' dụng vừa có chi phí íổỉ thiểu? Nên đặt điểm kết nối đâu để chì phí âicờng dây kết nhất? Với băng thông cổ định, làm ihế đế truyền đựợc nhiều gọi mà không xảy tượng nghẽn mạch? Phải thiết kế chế chấp nhận gọi để điều kiện cụ thể tỷ lệ gọi bị rớt thấp nhất? Với hai ngieời sử dụng hai đầu cuối, phải thiết lập đường truyền để thời gian trễ mạng nhỏ nhất? Và nhiều cãu hỏi tương tự Gông cụ tốt giúp ta trả lời cảc câu hỏi tối un hoả Tối ưu hoá cho phép định lượng cảe tiêu, tìm lời giải tốt điều kiện cụ thể định lượng định, giải pháp dựa lời giải mang tỉnh khả (hi cao Cuốn sách hĩnh thành chủ yếu từ giảng tác giả Học viện Cơng nghệ bưu viễn thơng nhiều năm Mục tiêu sách cung cấp cho sinh viên đại học học viên sau đại học írên lĩnh vực cơng nghệ bim chính, viên thơng kiến thức có hệ thống tối ưu hố để vận dụng vào cơng tác nghiên cứu hoạt động thực tiễn Tác giả xin chân thành úám ơn Học v iệ n Công nghệ bu u c h ỉ n h v iễ n t h ô n g và'NỊtậ xuất băn Bưu đ iệ n tạo điều kiện tổí cho việc h m n thảnh xufft bồn vCuốữ sách nàyỉ Mặc dù cổ gắng nhiều song chắn euổn sách khơng tránh khỏi thiếu sót Tác gia xin chầụ thành cảm ơn ỷ kiến đỏng gỏp quỉ báu độc giả HàNọi, tháng năm 2005 Tác giả Chương M Ở ĐẦU 1.1 TÓI ƯU HÓA LÀ GÌ? • Khái niệm tối ưu dùng để mức độ khả d ĩ đạt tới cao mục íiêu mội chủ thể đề xél điều kiện nhẩt định o Với vật, mục tiêu khái niệm mang tính chủ quan, tùy thuộc vào mục đích riêng chủ thể Thí dụ, xem xét mạng viễn thơng, người sử dụng iấy QoS (Quality o f Services - Chất lượng dịch vụ) làm mục tiêu Trái lại, người quản lý khai thác mạng lấy hiệu suấl sử dụng tài neuyên mạng làm mục tiêu o Diều kiện cự thổ gồm toàn yếu lố tác động trực tiếp đến mục tiơu chủ thể Thí dụ lập kế hoạch sản xuất tối ưu, điều kiện ảnh hưởng Irực tiếp đến mục liêu tình trạng máy móc thiết bị, khả cung cấp nhiên liệu nguyên liệu, khả tiêu thụ hàng h ó a trê n th ị trư n g v v • Tối U'U hóa q trình đến “ lốt nhất” , vận động từ chưa lốt đến tốt hơn, lừ lổt đến tốt Phương pháp tối iru hóa biện pháp, thuật toán, kỳ xảo, thao tác v.v nhàm đến diểm tối ưu Phương pháp tối ưu hóa cơng cụ lối ưu hóa Do tính đa dạng phức tạp vấn đề tối ưu hóa trone thực tế, khơng tồn phương pháp vạn năna; hũu hiệu để giải vấn đề tìm lời giải tối ưu trường hợp 10 Tỏi ưu hóa - Co sở lý thuyết ứng dụng, • Tối ưu hóa qui luật khách quan giới tự nhiên xã hội, eắn liền với q trình tiến hóa Qui luật chọn lọc tự nhiên rằne, có sinh vật Íltích nghi tốt với điều kiện mơi trườns m ới có khả tồn phát triển Cái luôn phái vươn lên để nhận ánh sáng mặt trờ i nhiều nìiẩt Con cá có hình dáng thích hợp để bơi tituận tiện Nhà kinh doanh luôn phải làm cho lợi nhuận lớn Nhà Irị ln ln tìm cách điều hành xã hội phát triển nhanh ổn định • Đối với trình phức tạp, mục tiêu cuối tối ưu hóa thường khơng rõ ràng từ đầu Thứ nhất, khái niệm “ tốt nhất” phụ thuộc vào nhận thức chủ quan cúa người Thử hai, vật luôn biển đổi không ngừng khiến cho điều kiện luôn thay đổi M ột đối tượng “ tốt nhất” , điều kiện thay đổi trở thành ‘‘xấu nhất” V ì vậy, trình phức tạp, mục tiêu tối ưu hóa thường hiệu chỉnh theo thời gian dể có ý nghĩa thiết thực Điều nhận thấy rõ ly thuyết hệ học, kinh tể học v ĩ mổ, trone điều khiển tự thích nghi v.v • Tối ưu hóa CĨ tính phản thân, nghĩa tác động vào Nói cảch khác, trình tối ưu hổa phương pháp tối ưu hóa cũns; phải có tính tối ưu đặt vào điều kiện hồn cảnh cụ thể vấn đề chủ thể đặt phải giải ; • Các phương pháp tối ưu cịn có tên Xo qu i hoạch tốn học (mathematical programming) thường n g h iê n cứu nhiềụ vận trù học (operations research) V ì lẽ sách hai khái niệm phương pháp tối ưu hóa qui hoạch tốn học dùng với nội hàm