Thiết lập mô hình toán học trên các tuyến tập trung lưu lượng trong mạng đa dịch vụ

Nội dung bài viết trình bày việc thiết lập mô hình toán học trên các tuyến tập trung lưu lượng trong mạng đa dịch vụ. Để hiểu rõ hơn, mời các bạn tham khảo chi tiết nội dung bài viết này.

104 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THIẾT LẬP MÔ HÌNH TỐN HỌC TRÊN CÁC TUYẾN TẬP TRUNG LƢU LƢỢNG TRONG MẠNG ĐA DỊCH VỤ MATHEMATICAL MODELING ON THE LINES CONCENTRATION MULTISERVICE TRAFFIC TS ĐỖ XUÂN THU Khoa Công nghệ Thông tin – Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải Điện thoại: 0968-701-682; Email:thudxuan@gmail.com TÓM TẮT: Bài báo trình bày khái quát việc xây dựng nghiên cứu mơ hình chung truyền lưu lượng thời gian thực lưu lượng liệu, cho phép liệu trễ đường truyền Lưu lượng thời gian thực ưu tiên tuyệt đối việc chiếm giữ sử dụng kênh tài ngun Mơ hình đánh giá chất lượng dịch vụ cung cấp TỪ KHĨA: Mơ hình đa dịch vụ, kênh tài nguyên, lưu lượng thời gian thực, lưu lượng liệu trễ ABSTRACT: The paper presents an overview of the construction and analysis model of real time traffic and batch arrival data traffic with possibility of waiting is constructed and studied Real time traffic has absolute priority in occupying of channel resource The model's defined by the quality of service provided KEY WORDS: Multiservice models, channel resources , real time traffic, traffic delays MỞ ĐẦU Nghiên cứu phân tích q trình trao đổi thơng tin diễn mức độ kết nối khác mạng viễn thơng Q trình xây dựng mơ hình phân tích tổng hợp từ cách giả định truyền thống sử dụng lý thuyết thực hành tốn lưu lượng [3-4] Mơ hình thực tảng mạng đa dịch vụ, mô tả yêu cầu dịch vụ gửi với nguồn kênh tài nguyên tập trung lưu lượng tuyến liên kết Giả sử băng thông tuyến đảm bảo chất lượng dịch vụ khả sử dụng tiến trình Poisson đầu vào mơ hình Đồng thời đáp ứng yêu cầu cường độ nhận tải nguồn kênh tài nguyên phụ thuộc vào lưu lương cần phân tích Giả định phù hợp việc truyền tải liệu thông tin, tập hợp số lượng lớn yêu cầu đến từ tuyến mạng đa dịch vụ XÂY DỰNG VÀ PHÂN TÍCH MƠ HÌNH TỐN HỌC TRÊN CÁC TUYẾN TẬP TRUNG LƢU LƢỢNG TRONG MẠNG ĐA DỊCH VỤ 2.1 Xây dựng mơ hình Xây dựng mơ hình sở tuyến tập trung lưu lượng mạng đa dịch vụ Tiến trình Poisson đóng vai trị quan trọng việc phân bổ thống kê, ba tiến trình truyền thơng tin lựa chọn nghiên cứu: Tiến trình Poisson yêu cầu phân bổ tài nguyên kênh từ thuê bao mạng điện thoại cố định di động, đòi hỏi phải thiết lập kết nối truyền tải voice; b Tiến trình Poisson yêu cầu phân bổ tài nguyên kênh từ thuê bao, đòi hỏi phải thiết lập kết nối băng thông rộng cho việc truyền tải video; c Tiến trình Poisson yêu cầu phân bổ tài nguyên kênh từ thuê bao yêu cầu kết nối cho việc truyền tải lưu lượng Internet a NỘI SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG Số 02/2016 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 105 Nguồn kênh tài nguyên bận tuyến cung cấp dịch vụ tất ba loại tiến trình phân bố theo hàm mũ (số mũ ) Trên hình mơ tả mơ hình tổng quan truyền tải lưu lượng thời gian thực mạng đa dịch vụ Dịch vụ thời gian thực (voice, video) nhận yêu cầu thiết lập kết nối Đường truy cập mạng voice Tuyến tập trung lưu lượng mạng đa dịch vụ Các gói tin đường truyền Khoảng dừng gói tin Nhóm gói tin Truyền liệu phép trễ (email, tập tin nhỏ, trang web, phần liệu lớn) Cơ chế quản lý lưu lượng ưu tiên để trì liệu đến phù hợp với lớp dịch vụ Hình Mơ hình tổng quan truyền tải lưu lượng thời gian thực mạng đa dịch vụ Hai tuyến yêu cầu bao gồm dịch vụ lưu lượng thời gian thực (voice, video), cần ưu tiên với độ trễ tối thiểu Tuyến thứ ba dịch vụ truyền tải liệu (email, web, tập tin nhỏ… ) phép trễ q trình chuyển gói tin Yêu cầu đặt cho dịch vụ truyền thông thời gian thực phải ưu tiên tuyệt đối Nếu trường hợp khởi tạo kết nối, kênh bị thiếu lượng định đơn vị kênh tài nguyên, chúng tiếp tục ưu tiên sử dụng kênh truyền mạng truyền tải liệu Cho dù vào thời điểm đó, kênh bị chiếm dụng phải dừng trao đổi liệu để ưu tiên cho liệu thời gian thực trước Điều có nghĩa gói tin kênh truyền liệu chuyển xuống chờ nhớ đệm Dung lượng nhớ đệm giới hạn phù hợp với lưu lượng chịu tải Dung lượng các gói tin nhỏ xác định đơn vị tài nguyên Các gói tin di chuyển theo nguyên lý hàng đợi để vào nhớ đệm, gói tin trước vào trước, gói tin gửi sau vào sau Trong đặt giả định, xuất gói tin lớn bao quát gói tin gửi theo luồng liệu, thân chúng chứa gói tin nhỏ Các gói tin chuyển theo trình tự vào nhớ đệm kênh truyền bị bận Thời gian tạm lưu trữ gói tin lớn bao quát nhớ đệm bị giới hạn không phép vượt giá trị xác định Khi thời gian chờ gói tin nhớ đệm vượt ngưỡng cho phép, gói coi bị không gia hạn thêm thời gian chờ [3-4] NỘI SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG Số 02/2016 106 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 2.2 Các thơng số đầu vào mơ hình Đặt thơng số đầu vào mơ hình với: v – tốc độ đường truyềng liệu sử dụng đơn vị kênh tài nguyên hai tuyến có yêu cầu truyền tải lưu lượng cho dịch vụ thời gian thực yêu cầu truyền tải cho lưu lượng liệu, phép trễ việc truyền thông tin k - thông số luồng yêu cầu cho việc truyền thời gian thực, 1 - cường độ việc tiếp nhận yêu cầu phân bổ nguồn kênh tài nguyên từ người dùng, đòi hỏi phải thiết lập kết nối cho voice, [1/(1)] - thời gian trung bình dịch vụ, b1 - số đơn vị tài nguyên sử dụng để phục vụ cho yêu cầu 2 - cường độ việc tiếp nhận yêu cầu cho phân bổ nguồn kênh tài nguyên từ người dùng, đòi hỏi phải thiết lập kết nối băng thông rộng cho video, [1/(2)] - thời gian trung bình dịch vụ, b2 - số đơn vị tài nguyên sử dụng để phục vụ yêu cầu Thời gian yêu cầu phục vụ cho việc truyền lưu lượng thời gian thực có phân phối liên tục với tham số tương ứng d - cường độ việc tiếp nhận yêu cầu cho việc chuyển giao liệu lưu lượng Mỗi yêu cầu tương ứng với gói tin nhỏ có thơng số cố định gói tin lớn bao quát L – dung lượng nhớ đệm, số dung lượng tối đa chứa gói tin Tại thời điểm, nhớ đệm đồng thời vừa đảm nhiệm chức truyền tải vừa chứa gói tin chế độ chờ kênh truyền bận Do vậy, tập hợp gói tin có dung lượng khơng phép vượt q tổng dung lượng băng thơng kênh tài ngun có dung lượng nhớ đệm Giả sử, với xác suất fs gói tin nhận có chứa xác s gói tin lớn bao quát Đối với s gói tin lớn bao quát sử dụng kênh truyền Chỉ số s cho fs thay đổi từ đến v+L, bd – số trung bình gói tin lớn bao quát chứa yêu cầu Đại lượng bd biểu diễn công thức: bd v L   f s s s1 Nếu lưu lượng băng thông kênh tài nguyên dùng để truyền tất gói tin gửi không đủ, chúng tự chuyển sang kênh tài nguyên rảnh có sẵn, gói tin chuyển đến nơi chờ trống chỗ lại khơng đủ chứa, lúc gói tin bị hồn tồn 2.3 Mơ tả mơ hình tốn học Mơ hình thực với việc sử dụng khái niệm lý thuyết xác suất mạng hàng đợi Markov, xác định thay đổi trạng thái kênh vị trí chiếm dụng dung lượng nhớ đệm NỘI SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG Số 02/2016 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 107 Đặt: i1(t) - số lượng yêu cầu cho việc phân bổ nguồn kênh tài nguyên từ thuê bao, đòi hỏi phải thiết lập gọi thoại khởi tạo thời điểm t dịch vụ, i2(t) - số lượng yêu cầu cho phân bổ nguồn kênh tài nguyên từ thuê bao, địi hỏi phải thiết lập kết nối băng thơng rộng cho việc truyền tải hình ảnh thời điểm t dịch vụ, d(t) - số lượng gói tin lớn bao quát thời gian t truyền liệu đợi Những thay đổi tổng số yêu cầu dịch vụ gói tin lớn bao quát mơ tả q trình ngẫu nhiên ba chiều r(t) = (i1(t),i2(t),d(t)), điều kiện định trạng thái không gian S Trong không gian S bao gồm vectơ (i1,i2,d) thành phần i1,i2,d, nhận giá trị: i1  0,1, ,  v  ; i2  0,1, ,  v  i1b1  ; d  0,1, , v  L  v1b1  i2b2  b1   b2      Với dấu ngoặc ].[ biểu thị phần nguyên biểu thức tương ứng Vì tất mơ hình thực biến ngẫu nhiên mà độ dài xác định khoảng thời gian nhận yêu cầu dịch vụ Đồng thời, chúng có phân phối liên tục độc lập với Các trình ngẫu nhiên mơ tả hoạt động mơ hình trình Markov nghiên cứu trạng thái ổn định Đối với tồn trạng thái ổn định điều kiện cần độ dài giới hạn gói tin danh sách chờ giới hạn khoảng thời gian lưu trữ gói tin trạng thái chờ Để cho p(i1,i2,d) có xác suất trạng thái ổn định (i1,i2,d) Các giá trị tương ứng p(i1,i2,d) phải tỷ lệ với thời gian dành cho hệ thống trạng thái ổn định (i1,i2,d), Với: i1 - số lượng yêu cầu cho phân bổ nguồn tài nguyên kênh từ thuê bao, yêu cầu phải thiết lập gọi thoại trạng thái cung cấp dịch vụ ổn định, i2 - số lượng yêu cầu cho phân bổ nguồn kênh tài nguyên từ thuê bao, yêu cầu phải thiết lập kết nối băng thông rộng cho việc truyền tải video trạng thái cung cấp dịch vụ ổn định, d - số lượng gói tin lớn bao quát trạng thái truyền chờ Sử dụng cách giải thích xác suất trạng thái ổn định p(i1,i2,d) Các tham số mơ hình sử dụng cho phân tích lưu lượng mạng tiếp theo, dùng để xác định số yêu cầu chất lượng dịch vụ, dự đoán lưu lượng truyền tải tình trạng mạng KẾT LUẬN Bài báo tập trung xây dựng yêu cầu cần thiết cho giá trị tham số biểu thức với số yêu cầu cho phân bổ nguồn kênh tài nguyên từ người dùng Từ trạng mạng thực tế đòi hỏi phải thiết lập gọi thoại, yêu cầu thiết lập kết nối băng thông rộng cho video, nhận gửi liệu từ Internet, đánh giá giá trị xác suất trạng thái ổn định p(i1,i2,d) Các số đủ để xây dựng giải yêu NỘI SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG Số 02/2016 108 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ cầu chất lượng dịch vụ hệ thống phương pháp chuẩn phương trình cân thống kê liên quan giá trị xác suất trạng thái ổn định p(i1,i2,d) mạng đa dịch vụ TÀI LIỆU THAM KHẢO Pechiar J., Perera G., Simon M Effective bandwidth estimation and testing for Markov sources // Performance Evaluation 2002 Roberts J.W A service system with heterogeneous user requirements application to multi-service telecommunications systems – Performance of Data Communication Systems and their Applications Pujolle G.(ed.) North Holland, 1981 Ross K.W Multiservice loss models for broadband telecommunication networks London: Springer, 1995 Stepanov S.N Fundamentals of teletraffic multiservice networks - M.: Eko-Trendz, 2010 До Суан Тху Формализованное описание процесса выделения ресурса передачи информации на линиях концентрации трафика // Труды конференции "Телекоммуникационные и вычислительные системы" - М.: МТУСИ 2010 - С 23 До Суан Тху Эффективность совместной передачи трафика сервисов реального времени и данных // Техника и технология №5 - М.: ООО Издательство «Спутник +» 2011г - С 23-25 Широкополосные мультисервисные сети Журнал «Технологии и средства связи» – Специальный выпуск – 2005 Концептуальные положения по построению мультисервисных сетей на ВСС России – http://www.minsvyaz.ru NỘI SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG Số 02/2016 ... lượng thời gian thực mạng đa dịch vụ Dịch vụ thời gian thực (voice, video) nhận yêu cầu thiết lập kết nối Đường truy cập mạng voice Tuyến tập trung lưu lượng mạng đa dịch vụ Các gói tin đường truyền... (email, tập tin nhỏ, trang web, phần liệu lớn) Cơ chế quản lý lưu lượng ưu tiên để trì liệu đến phù hợp với lớp dịch vụ Hình Mơ hình tổng quan truyền tải lưu lượng thời gian thực mạng đa dịch vụ Hai... p(i1,i2,d) Các tham số mơ hình sử dụng cho phân tích lưu lượng mạng tiếp theo, dùng để xác định số yêu cầu chất lượng dịch vụ, dự đốn lưu lượng truyền tải tình trạng mạng KẾT LUẬN Bài báo tập trung