Giáo trình CSM

Giáo trình CSM

Cơ sở mạng thông tinGiáo trình dành cho sinh viên đại học ngành Điện tử - Viễn thôngKhoa Điện tử Viễn ThôngTrường Đại học Bách khoa Hà nội .2 .Các từ viết tắtFAS Frame Alignment SignalIEEE Institute of Electronics and Electrical EngineeringITU International Telecommunication UnionMFAS Multi-Frame Alignment SignalPDF Probability Density Functionpdf probability distribution functionTDMA Time Division Multiple Access3 .Bảng đối chiếu thuật ngữ Anh - Việt Tiếng Việt Tiếng AnhBăng tần thông dải Band PassBăng tần cơ sở BasebandTrạm gốc Base StationKênh ChannelVa đập CollisionCuộc nối ConnectionMã hoá điều khiển lỗi Error Control CodingMật độ phổ năng lượng Energy Spectral DensityKhung FrameĐáp ứng tần số Frequency ResponseGiao thoa giữa các ký tự Intersymbol InterferenceĐa khung Multi-frameĐa truy nhập Multiple AccessBộ ghép kênh, bộ hợp kênh MultiplexerHiệu ứng xa - gần Near – Far EffectKết nối, liên kết LinkĐầu thu, phần thu SenderĐầu thu, phần thu, đích SinkMã hoá nguồn Source CodingGhép kênh phân chia theo thời gian Time Division MultiplexingBộ phát, khối phát Transmitter4 .Mục lục Các từ viết tắt 3 Bảng đối chiếu thuật ngữ Anh - Việt .4 Mục lục 5 Mục lục hình vẽ .6 Mục lục bảng biểu .7Chương 1 Giới thiệu . 1 Chương 2 Hàng đợi – Các hệ thống thời gian liên tục 2 Chương 3 Mạng hàng đợi 36 Chương 4 Định tuyến trong mạng thông tin . 37 Chương 5 Điều khiển luồng và chống tắc nghẽn 86 Chương 6 Kỹ thuật mô phỏng 129 Tài liệu tham khảo .1375 .Mục lục hình vẽHình 2-1 Mô hình chung của hệ thống hàng đợi 2Hình 2-2: Ví dụ về mạng hàng đợi mở 3Hình 2-3 Ví dụ về mạng hàng đợi đóng .4Hình 2-4 Hệ thống hàng đợi đơn giản 5Hình 2-5. Các sự kiện đến trong thời gian Δt 6Hình 2-6: Các sự kiện đi trong thời gian Δt 6Hình 2-7 Khoảng thời gian sử dụng để định nghĩa tiến trình .13Hình 2-8 15Hình 2-9. Chuỗi Markov của một quá trình sinh-tử .17Hình 2-10 Chuỗi Markov của hàng đợi M/M/1 18Hình 2-11 20Hình 2-12 20Hình 2-13 Lưu lượng mang (mật độ)( bằng số thiết bị bận) là một hàm thời gian (đường cong C). Lưu lượng trung bình trong khoảng thời gian T (đường cong D) 22Hình 2-14 Thuật toán xếp hàng theo mức ưu tiên 31 Hình 2-15 Xếp hàng cân bằng trọng số 32Hình 2-16 Một số loại hàng đợi đơn server thường gặp .34Hình 4-17. Hàng chờ bên trong router 41Hình 4-18. Duyệt cây 42 Hình 4-19. Các thành phần 46Hình 4-20. Phép tính Minimum Spanning Tree ( MST) 546 .Mục lục bảng biểu7 Chương 1 Giới thiệu1.1. Mục đích của việc mô hình hóa và đánh giá đặc tính hoạt động của hệ thống 1.2. Các khái niệm cơ bản trong hệ thống thong tin1.3. Các bước và phương pháp đánh giá một mạng thông tin1.3.1. Đo đạc, thu tập kế quả thống kê1.3.2. Mô hình hóa toán học1.3.3. Mô phỏng1.4. Các công cụ phục vụ cho việc đánh giá chất lượng hoạt động của mạng Chương 2 Hàng đợi – Các hệ thống thời gian liên tục2.1. Giới thiệu lý thuyết hàng đợi2.1.1. Hàng đợi và đặc điểmTrong bất cứ một hệ thống nào thì khách hàng đi đến các điểm cung cấp dịch vụ và rời khỏi hệ thống khi dịch vụ đã được cung cấp.Ví dụ:Các hệ thống điện thoại: khi số lượng lớn khách hàng quay số để kết nối đến một trong những đường ra hữu hạn của tổng đài.Trong mạng máy tính: khi mà gói tin được chuyển từ nguồn tới đích và đi qua một số lượng các nút trung gian. Hệ thống hàng đợi xuất hiện tại mỗi nút ở quá trình lưu tạm thông tin tại bộ đệm.Hệ thống máy tính: khi các công việc tính toán và tuyến làm việc của hệ thống yêu cầu dịch vụ từ bộ xử lý trung tâm và từ các nguồn khác.Những tình huống này được diễn tả bằng hình vẽ sau:Sự kiện đến ServerHàng đợiSự kiện điHình 2-1 Mô hình chung của hệ thống hàng đợi Người ta mô tả tiến trình đến và tiến trình phục vụ như thế nào? Hệ thống có bao nhiêu server? Có bao nhiêu vị trí đợi trong hàng đợi? Có bất kỳ quy tắc nội bộ đặc biệt nào không (yêu cầu dịch vụ, mức độ ưu tiên, hệ thống còn rỗi không)?Đặc điểm của hệ thống hàng đợiMiêu tả của tiến trình đến (phân bố khoảng thời gian đến)Miêu tả của tiến trình phục vụ (phân bố thời gian phục vụ)Số lượng serverSố lượng các vị trí đợiCác quy tắc hàng đợi đặc biệt:2  Quy tắc phục vụ (FCFS, LCFS, RANDOM) Thời gian rỗi (phân bố thời gian rỗi, khi mà thời gian rỗi bắt đầu ) Mức độ ưu tiên  Những luật khácVới một mạng cụ thể của hàng đợi gồm có các thông tin sau: Sự kết hợp giữa các hàng đợi Chiến lược định tuyến:Xác định (Deterministic)Dựa vào một lớp Thống kê Xử lý nghẽn mạng (khi bộ đệm tại đích bị đầy)Số lượng khách hàng bị suy giảmHàng đợi gốc bị nghẽnTái định tuyếnChúng ta sẽ xem xét ví dụ về các mạng hàng đợi đơn giản khácSSSS MHình 2-2: Ví dụ về mạng hàng đợi mởSSSS3 [...]... liệu. Tiến trình điểm là tiến trình quan trọng nó cho phép phân biệt các khách hàng đến (các sự kiện) và nó là một tiến trình ngẫu nhiên với các tính chất như: tính độc lập, tính đều đặn tại mọi thời điểm và tính dừng. Tiến trình Poisson là một tiến trình điểm và là tiến trình quan trọng nhất. Các tiến trình khác chỉ là rút gọn hay phát triển của tiến trình Poisson. Tiến trình Poisson là tiến trình. .. (2-18) Các cách tiếp cận đã trình bày được sử dụng để phân tích bất kỳ một hệ thống hàng đợi đều phải có các giả thiết sau:  Tiến trình đến là tiến trình poisson, có nghĩa là khoảng thời gian đến được phân bố theo hàm mũ.  Tiến trình đến với tốc độ đến thay đổi.  Hệ thống có một hoặc nhiều server  Thời gian phục vụ có dạng phân bố hàm mũ  Tiến trình đến là độc lập với các tiến trình phục vụ và ngược... đến) là khơng xảy ra. Ngồi các giả thiết trên về đặc tính của tiến trình đến và tiến trình phục vụ, cịn có thêm các giả thiết sau:  Tiến trình đến là tiến trình Poisson với tham số λ  Khoảng thời gian đến phân bố theo hàm mũ với tham số 1/λ  Thời gian phục vụ phân bố theo hàm mũ với tham số 1/µ  Tiến trình đến là độc lập với tiến trình phục vụ và ngược lại Để phân tích hệ thống hàng đợi cần hiểu... lại các khái niệm thống kê cơ bản 2.2.1. Tiến trình điểm Các tiến trình đến là một tiến trình điểm ngẫu nhiên, với tiến trình này chúng ta có khả năng phân biệt hai sự kiện với nhau. Các thông tin về sự đến riêng lẻ (như thời gian phục vụ, số khách hàng đến) không cần biết, do vậy thơng tin chỉ có thể dùng để quyết định xem một sự đến có thuộc quá trình hay khơng. 10 Ví dụ : Cho hệ thống trễ tốc... (Lost Calls Cleared). Lưu lượng: Giả sử rằng trong khoảng thời gian dịch vụ được phân bố theo hàm mũ (số mũ µ ), và tiến trình sử dụng là tiến trình Poisson với tốc độ λ . Loại lưu lượng này được gọi là PCT -I (Pure Chance Traffic Type I). Tiến trình lưu lượng này sẽ trở thành tiến trình Mackov đơn giản xử lý bằng tốn học. Cơng thức Erlang B biểu thị mối quan hệ giữa lưu lượng xuất hiện, lượng thiết... phục vụ Ví dụ hàng đợi M/D/1: M có nghĩa tiến trình đến là tiến trình Markov khơng nhớ (với thời gian giữa các lần đến theo hàm mũ); D thời gian phục vụ ln như nhau (tất định); 1 có một server duy nhất phục vụ. Phần B/K/SD của ký hiệu bị loại trừ để cho thấy rằng dung lượng của hệ thống và qui mô mật độ là vô hạn và qui tắc phục vụ là FCFS. 2.4.2. Quá trình Sinh-Tử (Birth-Death) Trạng thái của hệ... trạng thái hệ thống sẽ thay đổi sang n-1, ta có lược đồ chuyển tiếp trạng thái là q trình sinh tử. 0 i i-1 i+121 λ 2 λ 0 λ 1 µ 1 µ 2 µ 3 λ i-2 µ i-1 λ i-1 λ i µ i µ i+1 Hình 2-9. Chuỗi Markov của một quá trình sinh-tử n λ : Tốc độ của lần đến n n µ : Tốc độ của lần đi P n : Xác suất ổn định trạng thái n của quá trình sinh – tử tại trạng thái n P n = n n µµµ λλλ 21 110 − .P 0 (2-29) P0 - xác... Quá trình này được gọi là tìm kiếm theo chiều rộng. Trong quá trình tìm kiếm theo chiều rộng một đặc điểm cần chú ý là những nút gần nút gốc nhất sẽ được tới trước. Việc tìm kiếm sẽ thực hiện theo mọi hướng cùng lúc. Điều đó đơi khi có ích và được thực hiện dễ dàng. Một thuật toán nhằm đi tới mọi nút của cây thì được gọi là thuật tốn duyệt cây. Thuật tốn sau đây, Bfstree, thực hiện một q trình. .. trình quan trọng nhất. Các tiến trình khác chỉ là rút gọn hay phát triển của tiến trình Poisson. Tiến trình Poisson là tiến trình mơ tả nhiều tiến trình trong đời sống thực tế nên nó là tiến trình ngẫu nhiên nhất do vậy nó đóng vai trị như là một tiến trình chuẩn trong phân bố thống kê. Các khách hàng đến (gói hay cuộc gọi) một Server nó có thể được phục vụ ngay hoặc phải mất một khoảng thời gian... xuất hiện tại mỗi nút ở q trình lưu tạm thơng tin tại bộ đệm. Hệ thống máy tính: khi các cơng việc tính tốn và tuyến làm việc của hệ thống yêu cầu dịch vụ từ bộ xử lý trung tâm và từ các nguồn khác. Những tình huống này được diễn tả bằng hình vẽ sau: Sự kiện đến Server Hàng đợi Sự kiện đi Hình 2-1 Mơ hình chung của hệ thống hàng đợi  Người ta mơ tả tiến trình đến và tiến trình phục vụ như thế nào?  . thiết trên về đặc tính của tiến trình đến và tiến trình phục vụ, còn có thêm các giả thiết sau: Tiến trình đến là tiến trình Poisson với tham số λ  Khoảng. các khái niệm thống kê cơ bản2.2.1. Tiến trình điểmCác tiến trình đến là một tiến trình điểm ngẫu nhiên, với tiến trình này chúng ta có khả năng phân biệt