Giáo trình cơ sở kỹ thuật chuyển mạch tập 1 TS hoàng minh, TS hoàng trọng minh

Tp K THUT CHUYN MCH C BN LI NểI U Vi phng phỏp tip cn t cỏc gii phỏp k thut c bn ti cỏc gii phỏp cụng ngh, Giỏo trỡnh C s k thut chuyn mch cung cp ti sinh viờn chuyờn ngnh Vin thụng, Cụng ngh thụng tin, in-in t cỏc kin thc c s ca lnh vc chuyn mch, h thng húa kin thc cho sinh viờn tip cn cỏc gii phỏp k thut v cụng ngh chuyn mch mi mt cỏch tt nht, lm tin cho cỏc mụn hc tip theo Giỏo trỡnh gm chng: Chng 1: Trỡnh by cỏc khỏi nim v lý thuyt c bn ca k thut chuyn mch, mt s mụ hỡnh toỏn hc c s ng dng k thut chuyn mch v xu hng phỏt trin ca cụng ngh mng nhng nm gn õy Chng 2: Túm tt cỏc ct lừi ca k thut chuyn mch kờnh bao gm cỏc nguyờn lý chuyn mch c bn, cỏc hỡnh thỏi kt ni trng chuyn mch v iu khin kt ni thụng tin qua trng chuyn mch Chng 3: Trỡnh by k thut v nguyờn tc ca chuyn mch gúi liờn quan ti cỏc phc nh cỏc k thut nh tuyn, cỏc giao thc nh tuyn v bỏo hiu m bo cht lng dch v Chng ny cũn a mt s m v xu hng phỏt trin ca k thut chuyn mch gúi tng lai Chng 4: Tp trung vo cỏc gii phỏp cụng ngh chuyn mch tiờn tin c phỏt trin trờn c s cụng ngh IP/ATM; cụng ngh MPLS l h tng chuyn mch cho mng NGN vi k thut nh tuyn v bỏo hiu ó ngy cng ỏp ng c yờu cu cht lng dch v trờn mng vin thụng Chng 5: Trỡnh by mt s liờn quan n k thut chuyn mch di gúc iu khin v bỏo hiu K thut chuyn mch mm Cỏc gii phỏp v mụ hỡnh kt ni mng th h sau c trỡnh by nhm lm rừ vai trũ quan trng ca chuyn mch mm mng hi t hin v cỏc thỏch thc cn phi vt qua Mt s mụ hỡnh ng dng chuyn mch mm cng c a nhm giỳp bn c tip cn ti mt s gii phỏp cụng ngh tiờn tin ang c ng dng v trin khai trờn mng vin thụng K thut chuyn mch l mt lnh vc rng v liờn quan ti rt nhiu lnh vc khỏc mụi trng mng truyn thụng Vỡ vy, s cú nhiu phng phỏp tip cn khỏc i vi nhng a giỏo trỡnh Nhúm biờn son rt mong nhn c s gúp ý ca ng nghip v bn c giỏo trỡnh s hon thin hn ln xut bn tip theo Xin trõn trng gii thiu cựng bn c! Học viện công nghệ bu viễn thông MC LC Li núi u Thut ng v t vit tt Chng GII THIU CHUNG V K THUT CHUYN MCH 1.1 Nhp mụn k thut chuyn mch 17 1.2 Cỏc khỏi nim v lý thuyt c bn 18 1.2.1 Mt s khỏi nim c s 18 1.2.2 Cỏc mụ hỡnh toỏn hc ca lu lng 23 1.2.3 Lý thuyt hng i 37 1.2.4 Lý thuyt phc 42 1.2.5 Lý thuyt th 44 1.3 Cỏc t chc tiờu chun 48 1.3.1 Liờn minh vin thụng Quc t ITU 48 1.3.2 T chc tiờu chun Quc t ISO 49 1.3.3 Vin k thut in v in t IEEE 50 1.3.4 T chc c trỏch k thut Internet IETF 50 1.3.5 Vin Tiờu chun vin thụng chõu u ETSI 50 1.3.6 Din n chuyn mch a phng tin MSF 51 1.3.7 Din n IP/MPLS 51 1.4 Quỏ trỡnh phỏt trin ca k thut chuyn mch 52 1.4.1 Chuyn mch mm v hng tip cn mỏy ch cuc gi CS 56 1.4.2 Hng tip cn phõn h a phng tin IP (IMS) 58 1.5 Kt lun chng 59 Hng dn ụn chng 59 Chng K THUT CHUYN MCH KấNH 2.1 C s k thut chuyn mch kờnh 61 2.1.1 K thut iu ch xung mó PCM 62 2.1.2 Cu trỳc khung tớn hiu PCM 67 2.1.3 Trao i khe thi gian ni TSI 72 2.2 Kin trỳc trng chuyn mch kờnh 73 2.2.1 Trng chuyn mch khụng gian s 74 2.2.2 Trng chuyn mch thi gian s 77 2.2.3 Trng chuyn mch ghộp TST 80 2.3 nh tuyn chuyn mch kờnh 86 2.3.1 nh tuyn phõn cp 86 2.3.2 nh tuyn ng 88 2.3.3 K hoch ỏnh s mng PSTN 92 2.3.4 nh tuyn mng SS7 94 2.4 Chc nng iu khin chuyn mch kờnh 96 2.4.1 iu khin bus ngoi vi 96 2.4.2 iu khin qua kờnh bỏo hiu 96 2.4.3 iu khin phõn tỏn 97 2.4.4 D phũng iu khin h thng chuyn mch 97 2.5 Trng chuyn mch thc tin 98 2.5.1 Trng chuyn mch h thng NEAX-61 98 2.5.2 Trng chuyn mch h thng A1000 E10 100 2.6 Kt lun chng 103 Hng dn ụn chng 103 Chng K THUT CHUYN MCH GểI 3.1 C s k thut chuyn mch gúi 105 3.1.1 Mụ hỡnh kt ni h thng m OSI 107 3.1.2 Nguyờn tc c bn ca chuyn mch gúi 111 3.2 Cu trỳc ca b nh tuyn 116 3.2.1 Cỏc chc nng c bn ca b nh tuyn 117 3.2.2 Lch s phỏt trin cu trỳc b nh tuyn 120 3.2.3 Cỏc kiu b nh tuyn ng dng 124 3.2.4 Cỏc phn t ca b nh tuyn 125 3.3 Cu trỳc trng chuyn mch gúi 127 3.3.1 Phõn loi kin trỳc trng chuyn mch gúi 127 3.3.2 Chuyn mch phõn chia theo thi gian 128 3.3.3 Chuyn mch phõn chia theo khụng gian 137 3.4 Cỏc chin lc s dng b m 147 3.4.1 Hng i u vo 149 3.4.2 Hng i u 155 3.4.3 Hng i trung tõm 156 3.4.4 Hng i u o VOQ 158 3.4.5 T hp hng i u vo v hng i u CIOQ 159 3.5 K thut nh tuyn mng chuyn mch gúi 160 3.5.1 Cỏc thut toỏn tỡm ng ngn nht 163 3.5.2 Cỏc giao thc nh tuyn ni v liờn 172 3.5.3 nh tuyn h tr cht lng dch v QoS 176 3.6 Mt s v cht lng dch v 183 3.6.1 Gii thiu chung 183 3.6.2 Cỏc tham s cht lng dch v 186 3.6.3 Mt s k thut nõng cao QoS 189 3.7 Kt lun chng 198 Hng dn ụn chng 198 Ti liu tham kho 201 THUT NG V T VIT TT 3G Third Generation Thế hệ thứ 3GPP Third Generation Partnership Project Dự án cho đối tác mạng hệ AAA Authentication, Authorization, Accounting Nhận thực, cấp phép, tính cớc AAL ATM Adaptation Layer Lớp tơng thích dịch vụ ADM Add/Drop Multiplexing Bộ ghép/tách luồng ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đờng dây thuê bao số không đối xứng AF Address Filter Bộ lọc địa A-F Accounting Function Chức tính cớc AMI Alternate Mark Inversion Đảo dấu luân phiên API Application Programmable Interface Giao diện lập trình ứng dụng AS Autonomous System Hệ thống tự trị AS Application Server Server ứng dụng ATM Asynchronous Transfer Mode Phơng thức truyền tải không đồng BAN Broadband Access Node Nút truy nhập băng rộng BGCF Border Gateway Control Function Chức điều khiển cổng biên BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên BICC Bearer Independent Call Control Điều khiển gọi độc lập kênh mang B-ISDN Broadband Integrated Service Digital Network Mạng số tích hợp dịch vụ băng rộng CA Call Agent Tác nhân gọi CAP CAMEL Application Part Phần ứng dụng Carmel CAS Channel Associated Signalling Báo hiệu kênh liên kết CBR Constant Bit Rate Tốc độ bit cố định CBS Committed Burst Size Kích thớc bùng nổ cam kết CLP Cell Loss Priority Ưu tiên tổn thất tế bo CoS Class of Service Lớp dịch vụ CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra vòng d theo chu kỳ CR-LDP Constraint-based Routing-Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn định tuyến rng buộc CS Call Server Máy chủ gọi CS Convergence Service Hội tụ dịch vụ CS Circuit Switched Chuyển mạch kênh CSCF Call Session Control Function Chức điều khiển phiên gọi DAR Dynamic Alternate Routing Định tuyến luân phiên động DCR Dynamically Controlled Routing Định tuyến điều khiển động DNHR Dynamic Nonhierarchical Routing Định tuyến không phân cấp động DS0 Digital Signal No Tín hiệu đờng dây số DSL Digital Subscriber Line Đờng dây thuê bao số DSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer Bộ ghép kênh truy nhập DSL DTL Designated Transit List Danh sách đờng định sẵn DTIC Digital Trunk Interface Controller Khối điều khiển giao diện trung kế số DTMF Dual Tone Multi Frequency Đa tần âm kép DVA Distance Vector Algorithm Thuật toán véc tơ khoảng cách EGP Exterior Gateway Protocol Giao thức định tuyến miền ngoi FAS Frame Alignment Signal Tín hiệu xếp khung FEC Forward Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tơng đơng FIB Forward Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp FIFO First In First Out Vo trớc trớc FLC Fiber Line Concentrator Bộ tập trung quang FR Frame Relay Chuyển tiếp khung FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file GFC General Flow Control Điều khiển luồng chung GMPLS Generalized MultiProtocol Label Switch Chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát GSM Global System for Mobile communication Hệ thống ton cầu cho thông tin di động HDB3 High-Density Bipolar Mã lỡng cực mật độ cao HDLC High level Data Link Control protocol Giao thức điều khiển đờng liệu mức cao HLR Home Location Register Bộ đăng ký nh HOL Head Of Line Nghẽn đầu dòng HSS Home Subscriber Server Server thuê bao nh HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức chuyển giao siêu văn IAD Integrated Access Device Thiết bị truy nhập tích hợp ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức tin điều khiển Internet IFMP Ipsilon Flow Management Protocol Giao thức quản trị luồng Ipsilon IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến miền IM CN IMS- Core Network IMS- mạng lõi IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phơng tiện IP IN Intelligent Network Mạng thông minh IOT Interoperability Testing Kiểm tra liên điều hnh IP Internet Protocol Giao thức Internet I-PNNI Integrated PNNI PNNI tích hợp IPX Internetwork Packet Exchange Giao thức trao đổi gói liên mạng ISC IMS Service Control Điều khiển dịch vụ IMS ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số đa dịch vụ tích hợp IS-IS Intermediate System to Intermediate Giao thức định tuyến liên mạng System ISP Internet Service Provider Nh cung cấp dịch vụ Internet ISUP ISDN User Part Phần ngời dùng ISDN ITU-T International Telecommunication Union sector T Liên minh viễn thông quốc tế - Lĩnh vực viễ thông IW-F InternetWorking Function Chức kết nối liên mạng LAN Local Area Network Mạng nội hạt LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn LER Label Edge Router Bộ định tuyến biên (LSR biên) LGN Logical Group Node Nút đại diện nhóm logic LOC Local Controller Bộ điều khiển nội LSA Link State Algorithm Thuật toán trạng thái đờng LSP Label Switched Path Đờng chuyển mạch nhãn LSR Label Switching Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn M3UA MTP3 User Adaptation Layer Lớp tơng thích ngời dùng MTP3 MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động MG Media Gateway Cổng phơng tiện MGC Media Gateway Controller Bộ điều khiển cổng phơng tiện MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng phơng tiện MHA Min Hop Algorithm Thuật toán bớc nhảy tối thiểu MIRA Min Interference Routing Algorithm Thuật toán định tuyến nhiễu tối thiểu MMG Mobile Media Gateway Cổng phơng tiện cho mạng di động MMPP Markov Modulated Poisson Process Tiến trình Poisson mô Markov MNO Mobile Network Operator Nh điều hnh mạng di động MoS Mean of Service Thang điểm đánh giá trung bình MPLS MultiProtocol Label Switch Chuyển mạch nhãn đa giao thức MRFC Media Resource Function Control Điều khiển chức ti nguyên phơng tiện MRFP Media Resource Function Processor Bộ xử lý chức ti nguyên phơng tiện 188 Giỏo trỡnh C s k thut chuyn mch - Tr truyn lan: Thi gian cn thit mụi trng vt lý truyn d liu Vớ d tr truyn lan cỏc truyn dn quang thng nh hn mụi trng vụ tuyn - Tr chuyn tip: Thi gian s dng chuyn gúi tin t mt tuyn ny sang tuyn khỏc, hay thi gian c yờu cu x lý cỏc gúi ó n mt nỳt Vớ d, thi gian kim tra tiờu gúi v xỏc nh nỳt tip theo gi i - Tr truyn dn: L thi gian c yờu cu truyn tt c cỏc bit gúi qua liờn kt, tr truyn dn c xỏc nh trờn thc t ca bng thụng liờn kt d) Bin ng tr Bin ng tr l s khỏc bit v tr ca cỏc gúi khỏc cựng mt lung lu lng Bin ng tr ti tn s cao c gi l jitter bin ng tr cú tn s thp c gi l wander Bin ng tr ch yu s sai khỏc v thi gian xp hng ca cỏc gúi liờn tip mt lung gõy v l quan trng nht ca QoS Khi jitter nm vo khong dung sai nh ngha trc thỡ nú khụng nh hng ti cht lng dch v Nu bin ng tr quỏ ln s lm cho kt ni mng b t quóng B m Jitter c dựng gim tỏc ng tri/st ca mng v to dũng gúi n u n hn thit b thu Trong mt s ng dng, nh ng dng thi gian thc khụng th chp nhn rung pha Bin ng tr ln cú th c x lý bng b m, song nú li lm tng tr nờn li ny sinh cỏc khú khn khỏc e) Tn tht gúi Tn tht gúi cú th xy theo tng cm hoc theo chu k mng b tc nghn liờn tc, hoc xy trờn chớnh cỏc trng chuyn mch gúi Xỏc sut tn tht gúi l mt i lng quan trng ca QoS vi c cỏc ng dng d liu hay cỏc dch v thi gian thc Khi kt ni yờu cu truyn d liu theo ỳng th t, thỡ tn tht gúi l nguyờn nhõn ca quỏ trỡnh Chng 3: K thut chuyn mch gúi 189 truyn li iu ny lm chm li quỏ trỡnh x lý truyn tin v lm gim QoS nhn c Vi cỏc ng dng thi gian thc, quỏ trỡnh truyn li gúi thng khụng kh thi 3.6.3 Mt s k thut nõng cao QoS Nh cỏc mc trờn õy ó trỡnh by, hiu nng ca h thng chuyn mch gúi khụng ch ph thuc vo kin trỳc ca trng chuyn mch, m cũn ph thuc vo lu lng u vo ti cỏc trng chuyn mch Cỏc liờn quan ti x lý tiờu gúi tin v x lý iu khin h thng chuyn mch gúi nm ngoi phm vi ca giỏo trỡnh ny Trong mc ny s trỡnh by mt s k thut nõng cao cht lng dch v x lý cỏc lung lu lng u vo trng chuyn mch [16] a) K thut o lu lng v mu hoỏ lu lng thc hin hn ch lu lng, b nh tuyn s dng k thut o lu lng nhm xỏc nh tc lu lng u vo cú phự hp vi tc thc t hay khụng Cỏc o lu lng thng s dng mụ hỡnh toỏn gi l gỏo rũ token xỏc nh v hn ch tc lu lng Mụ hỡnh gỏo rũ token gm hai thnh phn: Token mang ý ngha v s cho phộp mt s lng bit c a vo mng; Gỏo rũ l ni lu tr cỏc token, sõu ca gỏo th hin cỏc kớch thc ca gúi Cú hai dng o lu lng v mu hoỏ lu lng: ỏnh du mu tc n srTCM (single rate Three Color Marker) v ỏnh du mu hai tc trTCM (two rate Three Color Marker) * ỏnh du mu tc n K thut ỏnh du mu tc n c nh ngha RFC 2696, srTCM c s dng t chớnh sỏch cho mt lung n tc v cựng tc thụng tin cam kt CIR (Committed Information Rate) Nú o tc lu lng v da trờn kt qu o ỏnh du cỏc gúi theo mu hoc cỏc cp Ba mu l xanh, vng v th hin cp tng thớch lu lng theo th t gim dn 190 Giỏo trỡnh C s k thut chuyn mch srTCM cú hai ch iu hnh: Ch mự mu v ch rừ mu Ch mự mu gi thit cỏc gúi tin n cha c ỏnh du mu, ch rừ mu gi thit cỏc gúi tin n ó c ỏnh du mu t thc th mng phớa trc Mc tiờu ca srTCM l m bo tc lu lng trung bỡnh di hn ca ngi s dng tc thụng tin cam kt CIR Khong thi gian di hn khụng tng thớch vi khong thi gian ỏp dng chớnh sỏch vỡ mc tiờu ca chớnh sỏch l xỏc nh cỏc lung lu lng vi phm cỏc tc tho thun trc v ỏnh du cỏc gúi tin chuyn chỳng i Do ú cỏc gúi s chuyn i m khụng lu ti b nh tuyn mt thi gian di ch CIR c xỏc nh da trờn thi gian di hn Vỡ vy, ỏp dng chớnh sỏch phi da trờn mt khong thi gian ngn, s dng hai tham s ph l kớch thc bựng n cam kt CBS (Committed Burst Size) v kớch thc bựng n quỏ hn EBS (Excess Burst Size) thay cho CIR Hỡnh 3.32 di õy ch khong thi gian CBS CIR ca tc lu lng u vo n Hỡnh 3.32: Khong thi gian CIR v CBS ỏnh du mu tc n srTCM gm hai kiu gỏo token, gỏo token C v gỏo token E nh ch trờn hỡnh 3.13(a) sõu ca gỏo C l kớch thc bựng n cam kt CBS, gỏo C c to y vi s lng token Tc = CBS sõu ca gỏo E l kớch thc bựng n quỏ hn EBS Gỏo E cng c to y vi s lng Te = EBS C hai b m token Tc v Te c cp nht ti tc CIR, vớ d ti cỏc thi im 1/CIR giõy Thut toỏn cp nht ca hai gỏo nh sau: 191 Chng 3: K thut chuyn mch gúi - Ti khong thi gian cp nht, nu gỏo C khụng y (TcTe), gúi s c ỏnh du mu v c Tc v Te khụng thay i trng thỏi 192 Giỏo trỡnh C s k thut chuyn mch Te B Tc B Tc B Te < B Hỡnh 3.34: Ch hot ng rừ mu srTCM Hỡnh 3.34 th hin ch hot ng rừ mu ca srTCM, nú tng t nh ch mự mu Cỏc gúi mu xanh kớch thc B byte n ti thi im t - Vn gi mu xanh nu Tc B v Tc := Tc-B - c ỏnh du mu vng nu Tc B Te v Te := Te-B - ỏnh du mu nu Te Tp), gúi tin s c ỏnh du mu bt k C cú hay khụng - Nu gỏo P ch (Tp B), gúi kớch thc B c so sỏnh vi b m token gỏo C, Tc - Nu (Tc B), gúi c ỏnh du mu xanh v Tp := Tp-B v Tc := Tc-B - Nu (Tc < B) gúi c ỏnh du mu vng v Tp := Tp-B Nguyờn tc phõn loi mu ca ch hot ng rừ mu ch trờn hỡnh 3.36 Ging nh ch hot ng ca srTCM, cỏc gúi n khụng th ci thin cp tt hn (luụn luụn bng hoc nh hn cp a ti) Gi thit cỏc gúi ó c ỏnh du mu ti: 194 Giỏo trỡnh C s k thut chuyn mch - Nu gúi ó c ỏnh du mu , gúi s c ỏnh du li mu v cỏc gỏo rũ c b qua Tp B Tp < B Tc B Tc < B Đỏ Đỏ Đỏ Đỏ Vng Vng Vng Đỏ Xanh Xanh Vng Đỏ Hỡnh 3.36: Ch hot ng rừ mu trTCM - Nu gúi ó c ỏnh du mu vng, nú c ỏnh du mu B Tp v Tp := Tp-B; c ỏnh du mu vng nu Tp > B - Nu gúi ó c ỏnh du mu xanh, nú c chuyn sang mu: + , nu Tp < B; + Vng, nu Tc < B Tb v Tp := Tp - B; + Xanh, nu Tc B, Tp B v Tc := Tc - B, Tp := Tb - B b) K thut qun lý hng i tớch cc Hỡnh 3.37: S nguyờn lý hot ng ca RED Chng 3: K thut chuyn mch gúi 195 Trong k thut qun lý hng i tớch cc gm cú kiu c bn: k thut loi b gúi ngu nhiờn sm RED (Random Early Discarding) v loi b gúi sm theo trng s WRED (Weighted Random Early Discarding) * K thut loi b gúi ngu nhiờn sm RED RED phỏt hin trờn tc nghn v loi b gúi ngu nhiờn t b m Hỡnh 3.37 th hin s nguyờn lý hot ng ca k thut loi b gúi ngu nhiờn sm Nh ch trờn hỡnh, RED cha mt thut toỏn d oỏn tc nghn v h s loi b gúi nh l cỏc thnh phn trung tõm Chc nng ca mụ-un d oỏn tc nghn l ỏnh giỏ hnh vi lu lng b m theo thi gian v phỏt hin kh nng tc nghn Tip cn n gin nht l da vo chiu di hng i (N) v xỏc nh trng thỏi tc nghn da trờn c s hng i y (so sỏnh vi kớch thc b m (B)) Mt phng phỏp khỏc s dng d oỏn tc nghn da trờn thut toỏn tớnh toỏn thi gian trung bỡnh ca hng i, u ca mụ-un d oỏn tc nghn l chiu di hng i trung bỡnh trng s (nN) Mc dự nú phn ỏnh di hng i hin thi, nhng (nN) khụng phi l chiu di hng i thc t m l phộp o cho hin tng tc nghn Gi l phn trm (%) in y b m c tớnh theo cụng thc sau: = nN B (3.14) Trong ú: B l kớch thc b m H s loi b gúi l mt phng phỏp tham chiu gia % b m y v xỏc sut loi b gúi, t mt giỏ tr no ú thỡ RED c kớch hot, t giỏ tr ln nht ([...]... 1 + 1 ) [1 ] = 0 [ 0 ] + 2 [ 2 ] (1. 9) Dng tng quỏt nh sau: ( i + i ) [i ] = i 1 [i 1] + i +1 [i + 1] Ta ó cú: 1[ 1] = 2 [ 2] ; 2 [ 2] = 3 [3] ; (1. 10) Thay cỏc giỏ tr t cụng thc 1. 10 vo cụng thc 1. 9 c cụng thc tng quỏt sau: 33 Chng 1: Gii thiu chung v k thut chuyn mch i 1[ i 1] = i [i] (1. 11) Cụng thc 1. 11 th hin khỏi nim cõn bng trng thỏi trong h thng vi s lng cuc gi n h thng cõn bng vi... 0), -1 = 0 (khụng tn ti trng thỏi -1) Phng trỡnh ti cụng thc 1. 8 trờn tr thnh: [0 ]t + dt [0 ]t = 0[0] + t dt [1] t ; 1 Cho dt tin ti 0 d[ 0 ] = 0 +1 1 t t dt M rng ti trng thỏi i ta cú: d[i]t = ( i + )[i] + [i +1] + i 1[ i -1] i t i +1 t t dt Nu ta gi thit s c lp ca cỏc xỏc sut trng thỏi l bng 0 thỡ d[i]/dt = 0; ta cú: 0 [ 0 ] = 1 [1 ] ; ( 1 + 1 ) [1 ] = 0 [ 0 ] + 2 [ 2 ] (1. 9) Dng... thỏi i -1 ti thi im t v mt cuc gi n trong thi gian dt + Xỏc sut h thng trong trng thỏi i +1 ti thi im t v mt cuc gi gii phúng trong thi gian dt 32 Giỏo trỡnh C s k thut chuyn mch Ta cú biu thc biu din xỏc sut trng thỏi h thng [i] ti i nh sau: [i]t + dt = [i]t (1- i dt - i dt) + [i +1] t (i +1 dt) +[i -1] t (i -1 dt) hay ([i]t + dt - [i]t)/dt = -(i+i) [i]t + i +1 [i +1] t + i -1[ i -1] t; (1. 8) Vi i = 1, 2, 3,... bc 1 (first-order Markov process) Nh vy, xỏc sut trng thỏi ck xy ra ti thi im k ch ph thuc vo trng thỏi trc ck1 ca thi im k 1, th hin qua cụng thc 1. 4 P(c k | c0 , c1 , , c k 1 ) = P(ck | c k 1 ) (1. 4) Túm li, mt h cú thuc tớnh Markov c nhỡn nhn l quỏ trỡnh Markov (bc 1) 28 Giỏo trỡnh C s k thut chuyn mch Vi quỏ trỡnh Markov bc n, xỏc sut trng thỏi c th hin qua cụng thc 1. 5 di õy: P(c k | c0 , c1... tham s k =1 phõn b Erlang tr thnh phõn b m Phõn b Erlang l trng hp c bit ca phõn b Gamma vi tham s k l s t nhiờn Trong trng hp tng quỏt, k trong phõn b Gamma l s thc Vớ d v hm mt xỏc sut ca phõn b Erlang c mụ t trờn hỡnh 1. 2 Chng 1: Gii thiu chung v k thut chuyn mch f (x; k, ) = 25 k x k 1e k vi x>0 (k 1) ! Nu s dng tham s nghch o = 1/ ta cú: x x k 1e vi x>0 f (x; k, ) = k (k 1) ! 0,5 k = 1; k =... gian xỏc nh m ch tuõn theo mt quy lut thi gian no ú P 01= a P00 =1- a 0 1 P 11= 1-b P10=b Hỡnh 1. 3: Chuyn tip hai trng thỏi chui Markov ri rc Nu khụng gian trng thỏi l hu hn, phõn b xỏc sut chuyn trng thỏi cú th c biu din di dng ma trn cú tờn gi l ma trn chuyn i trng thỏi Ma trn chuyn i trng thỏi P c cu thnh t cỏc phn t (i,j) th hin qua cụng thc pij = P(ck +1= jck=i) Nu chui Markov l chui Markov thi gian thun... - Tc i ca cuc gi khi trng thỏi i l ài; - Ch mt s kin (cuc gi n hoc i) xy ra trong mt thi im Lu trng thỏi c th hin trong hỡnh 1. 5 di õy: 0 0 1 i 1 1 0 i N 1 i 1 i N i +1 N Hỡnh 1. 5: Lu chuyn trng thỏi cuc gi Trng thỏi (N) c coi l trng thỏi tc nghn, vỡ vy ( 0 i N ) vi i: 1, 2, 3, N Tham s i liờn quan trc tip ti lu lng yờu cu, ài c xỏc nh bi c tớnh ca lu lng t nhiờn xỏc nh xỏc sut ca h thng trong... d v hm mt xỏc sut ca phõn b Poisson c ch ra trờn hỡnh 1. 6 P(N t = n) = f (n; t) = e t (t)n n! (1. 12) Trong ú: : Tc n trung bỡnh Nt: S lng s kin trc thi im t n: S lng cỏc s kin Nu thi gian i T ca bin c u tiờn l mt bin ngu nhiờn liờn tc vi phõn b hm m ( ) thỡ cụng thc 1. 12 cú th rỳt gn thnh cụng thc 1. 13 sau õy: P(T > t) = P(N t = 0) = e t (1. 13) Mt quỏ trỡnh Poisson l mt quỏ trỡnh ngu nhiờn c nh... (x; k, ) = 25 k x k 1e k vi x>0 (k 1) ! Nu s dng tham s nghch o = 1/ ta cú: x x k 1e vi x>0 f (x; k, ) = k (k 1) ! 0,5 k = 1; k = 2; k = 3; k = 5; k = 9; 0,4 2,0 2,0 2,0 1, 0 0,5 0,3 0,2 0 ,1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Hỡnh 1. 2: Hm mt xỏc sut ca phõn b Erlang Erlang l n v o lu lng ng dng rt nhiu trong k thut chuyn mch Lu lng o bng Erlang tớnh toỏn cp dch v GoS v cht lng dch v QoS (Quality of... phng mng vin thụng gm: {N(t)} t =0 , {A n }n =1 , {Bn }n =1 hoc {Wn }n =1 - Trong tin trỡnh hi phc {A n } n =1 l c lp, cỏc phõn b cú th c s dng nh biu din trong bng 1. 1 Mụ hỡnh ny n gin nhng thiu tớnh thc tin vỡ nú khụng cú kh nng th hin c cu trỳc tng quan trong lu lng thc t - Tin trỡnh Poisson l tin trỡnh hi phc vi cỏc thi gian tng tỏc {A n } n =1 l hm phõn b m vi tham s t l Tin trỡnh ny cú th ... thc 1. 16 ta cú: [i] = i = i i (1. 17) Mu s ca cụng thc trờn cú th trin khai di dng (1- -1) ; nờn ta vit li cụng thc 1. 17 nh sau: 41 Chng 1: Gii thiu chung v k thut chuyn mch [i] = i (1 ) (1. 18)... [i 1] + i +1 [i + 1] Ta ó cú: 1[ 1] = [ 2] ; [ 2] = [3] ; (1. 10) Thay cỏc giỏ tr t cụng thc 1. 10 vo cụng thc 1. 9 c cụng thc tng quỏt sau: 33 Chng 1: Gii thiu chung v k thut chuyn mch i 1[ i... i nh sau: [i]t + dt = [i]t (1- i dt - i dt) + [i +1] t (i +1 dt) +[i -1] t (i -1 dt) hay ([i]t + dt - [i]t)/dt = -(i+i) [i]t + i +1 [i +1] t + i -1[ i -1] t; (1. 8) Vi i = 1, 2, 3, N Xột i = l trng hp