Nghiên cứu công nghệ tích hợp giữa các môi trường truyền thông phục vụ quá trình phát triển mạng thông tin thế hệ sau ngn của vnpt (tt)

20 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 4.3.2 Dịch vụ E-LAN TẬP ĐỒN BCVT VIỆT NAM HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG ********************* NGUYỄN ĐÌNH XN Hình 4.10: Mất gói độ rộng khung (dịch vụ E-LAN) Hình 4.11: Độ trễ lớn độ rộng khung (dịch vụ E-LAN) 4.3.3 Dịch vụ E-TREE NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TÍCH HỢP GIỮA CÁC MƠI TRƯỜNG TRUYỀN THƠNG PHỤC VỤ Q TRÌNH PHÁT TRIỂN MẠNG VIỄN THƠNG THẾ HỆ SAU(NGN) CỦA VNPT Chun ngành: Kỹ thuật viễn thơng Hình 4.13: Mất gói độ rộng khung (dịch vụ E-TREE) Hình 4.14: Độ trễ lớn độ rộng khung (dịch vụ E-TREE) Mã số: 62.52.70.05 4.3.4 Băng thông dịch vụ TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hình 4.15: Kết tính tốn băng thơng cho lưu lượng dịch vụ thoại di động Hình 4.16: Kết tính tốn băng thơng cho lưu lượng dịch vụ thoại PSTN HÀ NỘI, 2011 Luận án hoàn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: GS TSKH Nguyễn Ngọc San, PGS TS Hoàng Minh Phản biện 1: GS.TSKH Thân Ngọc Hồn Phản biện 2: GS.TS Nguyễn Bình Phản biện 3: PGS.TS Phan Hữu Huân 19 Chương PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ LOẠI HÌNH DỊCH VỤ TRIỂN KHAI TRÊN MẠNG MAN-E TẠI VIỄN THÔNG BẮC NINH 4.1 Giới thiệu Trong chương này, việc triển khai mạng MAN-E cụ thể trình chuyển lên mạng NGN VNPT Bắc Ninh trình bày làm sở để đề xuất dịch vụ triển khai MAN-E Sau trình bày kết quả, số liệu đo lường nhằm minh chứng khả thực hóa dịch vụ MAN-E 4.2 Mạng MAN-E triển khai viễn thông Bắc Ninh 4.2.1 Triển khai mạng MAN-E Việc triển khai NGN Viễn thông Bắc Ninh thực theo nguyên tắc theo quy trình tổng thể VNPT, có ý tới đặc thù cụ thể: (i) Không mở rộng thiết bị chuyển mạch kênh mà đầu tư trạm đa truy nhập (MSAN, TAM); (ii) Triển khai xây dựng mạng MAN-E theo lộ trình chung VNPT để truyền tải dịch vụ tốc độ cao, băng thông rộng thu gom lưu lượng chuyển lên mạng đường trục 4.2.2 Các dịch vụ triển khai Dịch vụ bản; (i) Dịch vụ điểm-điểm (E-LINE); (ii) Dịch vụ đa điểm-đa điểm (E-LAN); (iii) Dịch vụ điểm-đa điểm (E-TREE) 4.3 Đánh giá dịch vụ triển khai MAN-E Bắc Ninh 4.3.1 Dịch vụ E-LINE Luận án bảo vệ Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng vào lúc , ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia, - Thư viện Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Hình 4.7: Mất gói độ rộng khung (dịch vụ E-LINE) Hình 4.8: Độ trễ lớn độ rộng khung (dịch vụ E-LINE) 18 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ Hình 3.7: Kết thể với thuật Hình 3.8: Kết tính tốn cho phương tốn khác mơ hình mạng DSL pháp ghép thống kê dịch vụ tiền định Hình 3.9: Độ lợi hiệu ghép kênh thống kê luồng đa phương tiện sử dụng thuật tốn AMS-m 3.7 Kết luận chương Chương trình bày vấn đề đề xuất liên quan đến ghép kênh ngẫu nhiên thống kê mạng truy nhập băng rộng trường hợp lưu lượng truyền tải người sử dụng gồm luồng lưu lượng liệu luồng lưu lượng đa phương tiện Mô hình ghép kênh thống kê luồng lưu lượng sử dụng theo hướng thực chế đồng thời cấp phát băng thông đệm cho luồng lưu lượng Những kết nghiên cứu trình bày chương chương trước sử dụng làm sở khoa học để phân tích, đánh giá số loại hình dịch vụ triển khai mạng MAN-E viễn thông Bắc Ninh chương Du Dinh Vien, Nguyen Dinh Xuan, Nguyen Hoang Linh, Pham Bac Viet, “A soulution of signal detection in WCDMA mobile systems” the 5th Asia-Pacific seminar on Next Genneration Mobile communications 2004 (AP-NeGeMo’04), Ha Noi, Viet Nam 16 February, 2004 Nguyễn Huy Tiệp, Nguyễn Đình Xuân, Đỗ Minh Trí, “Mơ hình nguồn lưu lượng MARKOV”, tạp chí Nghiên cứu khoa học kỹ thuật cơng nghệ quân sự, Trung tâm khoa học kỹ thuật công nghệ quân sự, số 9, 2004 Nguyễn Đình Xuân, Tơ Văn Trường, Nguyễn Huy Tiệp, “Đánh giá tính bền vững độ tin cậy cho hệ thống”, tạp chí Bưu Viễn thơng Cơng nghệ thơng tin kỳ (12/2004) Nguyễn Đình Xn, Tơ Văn Trường, “Bộ tách tín hiệu nhiều người sử dụng sở lọc Kalman cho hệ thống thông tin di động DSCDMA”, tạp chí khoa học cơng nghệ, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, số 4, 2005 Vũ Như Lân, Vũ Chấn Hưng, Nguyễn Duy Minh, Nguyễn Đình Xuân, “Điều khiển lắc ngược dựa đại số gia tử”, tạp chí khoa học cơng nghệ, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, số 6, 2005 Nguyễn Đình Xn, Hồng Minh, “Ghép luồng lưu lượng đa phương tiện hệ thống truy cập truyền tải băng thơng rộng”, tạp chí khoa học cơng nghệ, Viện khoa học Công nghệ Việt Nam, số 4, 2009 Nguyễn Đình Xn, Hồng Minh, “Mạng hệ sau (NGN) Viễn thơng Việt Nam”, tạp chí khoa học công nghệ, Viện khoa học Công nghệ Việt Nam, số 5, 2009 Nguyễn Đình Xn, Hồng Minh, “Nghiên cứu, phân tích đánh giá số dịch vụ triển khai mạng MAN-E Bắc Ninh”, tạp chí khoa học cơng nghệ, Viện khoa học Công nghệ Việt Nam, số 6, 2009 Nguyễn Đình Xn, Hồng Minh, Nguyễn Th Anh, “Mơ hình hố kết nối truy nhập thuê bao số (DSL) mạch vịng nội hạt”, tạp chí khoa học cơng nghệ, Viện khoa học Công nghệ Việt Nam, số 1, 2010 17 Thực giải tốn (3.34) tìm tập giá trị tối ưu (nd, B) tương tự bước mô tả mục 3.4.3 (thay c cd) Thuật toán AMS-m thực lặp với hai bước đến (nd, c, B) hội tụ 3.6 Kết thực nghiệm tính tốn - Thực nghiệm mơ đường xuống thiết bị DSL Giả thiết: λ = 40 bust/s, 1/μ = 100 bit/bust, đệm dùng chung d kích thước 20 Kbit, với (w1, w2 )=(2, 1), ε1d = 10-12, ε2 =(10-9 ÷10-2) Hình 3.4: Giá trị kích thước đệm cấp phát mơ hình mạng DSL Hình 3.5: Giá trị băng thơng cấp phát mơ hình mạng DSL Hình 3.6: Tổng số luồng lưu lượng truyền tải mơ hình mạng DSL Với (w1, w2 ) = (2, 1)   1d   2d = (10-9 ÷10-2 ): 16 def qi (  i ) =  i m M i' (  i ) M i ( i )  log M i (  i ) (3.32) m ni εi yêu cầu QoS xác lập: (3.33) nim qi (  i* ) = | log  im | Sử dụng (3.30) (3.33) xác định giá trị ni m * θi hàm ci m εi m 3.5.2 Chỉ định băng thông đệm luồng lưu lượng đường xuống Bài toán tối ưu đặt trường hợp là: max  (wid aid nid  wim aim nim ) điều kiện ràng buộc: log  id gi (  )  ci / nid , nim qi (  i ) = |log  im | 1{cm 0 } ; i Bi nim M i' (  i ) M i ( i ) (3.34) = cim , cid  cim  ci ,i ;  Bi  B , c  C ; i n d ,nm ,c d ,c m ,c,B,  Vector θ biến phụ trợ sử dụng áp dụng giới hạn Chernoff để ước lượng cường độ dòng tổng luồng lưu lượng đa phương tiện Thuật toán cực đại (AMS-m) đề xuất để tìm nghiệm tốn (3.34) Hai bước thực thuật toán AMS-m: Bước 1: Chỉ định thăng thông với giá trị B cố định, tìm tập tối ưu (nd, nm, cd, cm, c, θ) Bài toán (3.34) viết lại dạng sau:  max  wid cid  wim ( i )cim Các điều kiện ràng buộc:  (3.35) cimui ( i ) = |log  im| 1{cm 0 } ,i ; i cid cim = d m  ci , i ; c  C ; c , c , c,   Để hàm mục tiêu (3.35) đạt cực đại, đề xuất thuật tốn tựa lặp thay (AHT) sở thuật toán ASB Bước 2: Chỉ định băng thông hay cố định tập giá trị ( c d , c m , c,  ) MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài nghiên cứu Phát triển sở hạ tầng mạng hệ sau (NGN) xu hướng chủ đạo giai đoạn nhà cung cấp hạ tầng dịch vụ mạng viễn thông giới Việt Nam Tuy nhiên, có khác lực kinh tế trình độ khoa học, cơng nghệ nên phát triển NGN diễn không đồng vùng miền, lãnh thổ quốc gia quy mô mức độ, dẫn đến việc tồn cách phân kỳ theo hệ khác q trình tồn cầu hóa sở hạ tầng mạng NGN Về chất, mạng NGN giai đoạn trước mắt không sử dụng giải pháp công nghệ mà giải pháp mạng tích hợp, liên kết sở hạ tầng mạng dựa công nghệ với sở hạ tầng mạng có, cho chúng phối hợp, cung cấp dịch vụ cách thông suốt, đáp ứng yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS) Nhưng, điều kiện kinh tế-xã hội, vị trí địa lý với tồn đa chủng loại thiết bị nên có khác biệt sở hạ tầng mạng vùng, miền quốc gia dẫn đến diện tất yếu đăc thù riêng vấn đề nghiên cứu liên quan đến tích hợp, liên kết hạ tầng mạng Điều đó, địi hỏi nhu cầu khám phá tìm kiếm nét mang tính riêng biệt (đặc thù) mạng sử dụng kết khám phá đặc thù mạng cơng trình nghiên cứu có tính chất triển khai phát triển mạng NGN Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận án vấn đề liên quan đến tích hợp hệ thống truyền thơng hạ tầng mạng NGN, nhìn nhận khía cạnh liên kết mơi trường truyền thơng Trong đó, phạm vi nghiên cứu luận án giới hạn mức liên kết đường liệu nhằm giải vấn đề liên quan đến chế ghép luồng lưu lượng (đặc trưng loại hình dịch vụ) mơi trường truyền tải khác nhằm phục vụ mục tiêu “trong suốt hố” mạng NGN Mục đích nghiên cứu trình bày luận án nhằm giải khía cạnh liên quan đến tích hợp mơi trường truyền thơng mạng NGN mức đường truyền tải (phân mạng cố định) phục vụ việc triển 15 khai phát triển mạng NGN Việt Nam Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài nghiên cứu Nhiệm vụ cụ thể nhằm thực mục đích nghiên cứu gồm: i) Tìm kiếm mơ hình phù hợp để đánh giá, mơ tả sát thực tham số đặc trưng công nghệ truyền dẫn băng rộng (xDSL) mạng mạch vòng nội hạt ii) Thực cấu ghép luồng lưu lượng đa phương tiện mạng truy nhập NGN cố định phù hợp với đặc thù chế truyền tải lưu lượng tương ứng với công nghệ tiêu chí chung xác lập toán ghép kênh iii) Nghiên cứu giải pháp xây dựng mạng NGN có cấu trúc hợp lý, đạt mục tiêu giai đoạn đầu, có tính mở sở yếu tố thay đổi nhu cầu người sử dụng, xu hướng phát triển công nghệ, thiết bị, định hướng kinh doanh iv) Cụ thể hóa giải pháp xây dựng thử nghiệm ứng dụng (các dịch vụ) đặc trưng phân mạng thành phần thuộc mạng NGN nhà cung cấp hạ tầng viễn thơng hàng đầu Việt Nam Tập đồn Bưu Viễn thơng Việt Nam (VNPT) Kết đạt nội dung (i), (ii) đề xuất mang tính phương pháp luận (về mặt học thuật) nội dung (iii), (iv) nhằm minh họa cho tính đắn đề xuất (i) (ii) Cấu trúc luận án Luận án gồm 100 trang, trình bày chương, ngồi phần mở đầu kết luận Cụ thể sau: Chương 1: Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu triển khai mạng hệ sau (NGN) Chương 2: Mơ hình hóa kết nối thuê bao số (DSL) mạng vòng nội hạt Chương 3: Ghép luồng lưu lượng hệ thống truy nhập đa phương tiện Chương 4: Phân tích, đánh giá số loại hình dịch vụ triển khai mạng MAN-E Viễn thông Bắc Ninh Bi*  wid ci log  id / i  j wdj c j log  id /  j B,i (3.23) 3.5 Ghép kênh luồng liệu đa phương tiện 3.5.1 Yêu cầu QoS luồng lưu lượng đa phương tiện Giả sử luồng lưu lượng đa phương tiện người sử dụng i độc lập nhau, mơ hình hóa theo q trình ngẫu nhiên có tính dừng, có lề phân bố trạng thái hi = (hi,1, …,hiKi) xác suất liên hệ Pr{fi m(t) = hi,k (độc lập với thời gian t)} Xác suất tổn thất người sử dụng i xấp xỉ giới hạn Chernoff : * m Pr{ cường độ lưu lượng đa phương tiện người sử dụng i ≥ cim } ≈ e - Li ( ci ) (3.24) với ci m băng thông định cho luồng lưu lượng đa phương tiện người sử dụng thứ i hàm moment sinh Mi (θ): def K i  hi ,k M i (  )   pi,ke (3.25) k 1 Định nghĩa:  i (  )  nim log M i (  ) có toán tối ưu:  i (  )  sup(    i (  ) (3.26) (3.27)  0 Sử dụng giới hạn Chernoff để đánh giá băng thông tối thiểu ci m cần thiết cho đạt xác suất tổn thất εi m mơ hình ghép kênh ngẫu nhiên khơng sử dụng đệm, thì: Pr {cường độ lưu lượng đa phương tổng cộng người sử dụng i ≥ cim} ≤ eim (3.28) Nhằm thoả mãn yêu cầu QoS cần đạt ta có: * m ei ( ci )  eim (3.29) Băng thông tối thiểu cần thiết luồng lưu lượng đa phương tiện người sử dụng i theo kết θi * toán tối ưu (3.27): M ' ( * ) cim  nim i i* (3.30) M i ( i ) thoả mãn: i* 'i ( i* )   i ( i* )  | lo g  im | (3.31) với Mi ’(θi ) = ∂Mi (θi) Λi’(θi) = ∂Λi (θi )/∂θi Thế Λi (θ) từ (3.26) vào (3.31) định nghĩa: 14 3.4.3 Dung lượng cấp phát đệm trường hợp hướng xuống Bài tốn phát biểu sau: d với ràng buộc: d d max  wi ni (3.20) i d log  i gi (  )  ci / nid , i ;  Bi  B ; c  C ; i Bi d n , c, B  Ở đây, băng thông hiệu dụng luồng liệu người sử dụng i số mà phụ thuộc vào biến Bi Có thể sử dụng thuật toán cực đại vào cho lưu lượng dạng liệu (AMS-d) để giải toán (3.20) Cụ thể sau: Bước 1: Cấp phát băng thông, cố định giá trị B, tìm ( n d , c ).Bài toán (3.20) trở dạng toán (3.18) cấp phát băng thông hướng lên mô tả mục Bước 2: Cấp phát đệm, cố định giá trị c, tìm ( n d , B )) Giả thiết băng thông c cấp phát cho tất người sử dụng cố định Tìm giá trị tối ưu đệm cấp phát, số luồng lưu lượng chấp nhận truyền tải n d Với người sử dụng i toán trở thành dạng: max  wid aid nid (3.21) i ràng buộc: gi (  log  id Bi )  ci / nid , i ;  Bi  B ; c  C ; n d ,c,B  i Tình 3: Tại giải pháp tối ưu toán (3.21), ràng buộc nghiêm ngặt QoS Bài toán (3.21) trở thành: (3.22) m ax  wid a id y i ( Bi ) i Các ràng buộc bởi:  Bi  B ; B  i Hàm đồng biến yi hàm tựa lõm Trong trường hợp đặc biệt, yi ( Bi ) chứa lưu lượng Poisson dạng đa hợp, kích thước bust dạng phân bố mũ g i (  i )  i với  i  i ), (3.22) tốn tìm i   i tối ưu cực đại hàm lõm có ràng buộc chặt Nghiệm tốn: NỘI DUNG LUẬN ÁN Chương TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI MẠNG THẾ HỆ SAU (NGN) 1.1 Giới thiệu Trong chương này, luận án trình bày tóm tắt liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu gồm số đề tài nghiên cứu phát triển luận án tiến sĩ bảo vệ thành công, dự án triển khai mạng hệ sau (NGN) VNPT năm gần Từ đó, liệu phân tích q trình phát triển theo “bất kỳ” (đích cuối NGN) làm sở đề xuất cấu trúc theo hệ mở nhằm vào bước phát triển hệ khác mạng NGN VNPT 1.2 Các cơng trình theo ba “bất kỳ” Mục sử dụng để trình bày tóm tắt có tính tổng quan liệu gồm dự án, đề án, đề tài nghiên cứu luận án tiến sỹ thực năm gần liên quan đến mạng thơng tin VNPT, sau trình bày việc phân tích, nhận xét liệu theo ba "bất kỳ" sở tham chiếu, đối chứng với phương pháp tốn học (tối ưu) cơng cụ xử lý (lý thuyết hệ thống) làm sở lý luận đề xuất trình phát triển mạng NGN Tập đồn Bưu chính-Viễn thơng Việt Nam (VNPT) kết thử nghiệm làm sở khoa học đề xuất trình bày chương sau 1.3 Tóm tắt mạng NGN VNPT Trong mục trình bày vấn đề liên quan đến triển khai mạng NGN VNPT: nguyên tắc xây dựng mạng, cấu trúc mạng, phân bổ lưu lượng mạng, tổ chức mạng NGN cố định Trên sở đề xuất cấu trúc mạng NGN giai đoạn hình 1.13 1.4 Kết luận chương Nhằm đến đích cuối mạng NGN, gần tất đề tài nghiên cứu, dự án đầu tư phát triển liên quan đến “bất kỳ” dùng phương pháp tối ưu làm công cụ để học thuật hóa vấn đề xử lý tốn đặt Trong đó, mơ hình hệ thống đóng vai trị quan 13 d Pr {tổn thất gói tin} ≤ e Bi i Thay giá trị xác suất tổn thất εi d ta có: NetManager/ Boot Remote NetManager HiQ9200 HiQ9200 HiQ4000 HiR200 M160 Lõi chuyển mạch mềm HiQ9200 HNI GE STM-N STM-N MG STM-N HiQ9200 HCM NxE1 STM-N STM-N ERX STM-N BRAI BRAI ERX M160 Eth Eth STM-N STM-N MG ERX ERX Hải phòng ERX MG BRAI GE BRAI Eth GE ERX MG MG MG QNinh ERX HDương NxE1 Eth MG Eth STM-N ERX MG MG Eth ERX STM-N Eth ERX MG BRAI BRAI Huế BRAI (3.17) 3.4.2 Chỉ định băng thông hướng lên Rõ ràng, Bi εi cố định, băng thông hiệu dụng cố định log  id biểu diễn g i  g i () Bài toán phát biểu sau: Bi ràng buộc: BRAI NxE1 0 Giá trị δi d tăng có yêu cầu QoS nghiêm ngặt (εi giảm) Bi tăng, dẫn tới việc tăng lượng băng thông định cho dịng lưu lượng để đạt mục tiêu QoS Băng thông thực gán cho luồng lưu lượng liệu người sử dụng không nhỏ giá trị băng thông hiệu dụng ứng với Bi εi d cho Cần Thơ BRAI NxE1 STM-N Bi d GE NxE1 log  id M160 Backbone GE HiQ20/30  id   HiQ20/30 HiR200 (3.16) K Hồ BRAI Đ Nai BRAI Hình 1.13 Cấu trúc đề xuất bước tiếp trọng liên quan đến tốn tính bền vững phát triển (mở rộng mạng lưới phát triển dịch vụ), đảm bảo chất lượng, trì dịch vụ tốn tích hợp nhằm vào tính “trong suốt” phương thức truyền thông loại hình dịch vụ khác Xây dựng mơ hình tốn học mạng truyền tải sử dụng mô hình phục vụ địi hỏi q trình phát triển, mở rộng mạng tích hợp “trong suốt” theo đích “bất kỳ” nội dung chương max  wid aid nid i ci g i  d ,i ; c  C; nd, c ≥ ni (3.18) Bài toán (3.18) giải theo tình xảy ra: Tình 1: Đặc tính ngẫu nhiên theo thời gian luồng lưu lượng liệu đánh giá hàm băng thông hiệu dụng g i , (3.18) tốn tối ưu tất định Tình 2: Nếu có phương án tối ưu ràng buộc QoS nghiêm ngặt, nghĩa phải thoả mãn ci  g i nid , nd c phụ thuộc lẫn Định nghĩa c  nid g i wi  wid aid / g i , toán (3.18) viết lại dạng: (3.19) max  wi ci i ràng buộc bởi: c  C ; nd, c ≥ Như vậy, toán đưa dạng toán tối ưu cực đại trọng số tốc độ dạng chuẩn tắc để tìm giá trị băng thông cấp phát c số luồng lưu lượng nid = c/g chấp nhận truyền tải 12 khuếch đại quang thụ động (GPON) khác mặt cấu trúc vật lý giống mơ hình thực ghép tách lưu lượng Do vậy, xây dựng mơ hình ghép kênh thống kê luồng lưu lượng áp dụng chung cho hệ thống truy nhập 3.3 Xác lập mơ hình mạng tốn tối ưu Ký hiệu: wi j người sử dụng i, loại hình ứng dụng j; j tốc độ trung bình; ni j số luồng lưu lượng chấp nhận truyền tải; Bi j kích thước phần đệm; εi j tham số yêu cầu QoS thông qua c c j hàm qi ( qij ( Bi j , i j )   i j , j j băng thơng định cho ni ni ứng dụng ci tổng băng thông định cho người sử dụng i) Bài toán đặt tìm tập giá trị B  ( Bi j , i ) , băng thông định C  ( ci , i ) , số luồng lưu lượng n  ( nij , i ) , cho: max  wij aij nij i (3.12) j với điều kiện ràng buộc bởi: qi j ( Bi j , cj ni j )   i j , i, j ;   Bi j  B , i j cho đường xuống;  Bi j =Bi , cho đường lên; c  C ; n, B, c ≥ Trong j đó, trọng số wi j coi cố định, điều chỉnh khoảng thời gian ghép ngẫu nhiên 3.4 Ghép kênh luồng lưu lượng không nhạy cảm với trễ 3.4.1 Băng thơng hiệu dụng dịng lưu lượng không nhạy cảm với trễ Giả thiết luồng lưu lượng dạng liệu fi d(t) người sử dụng i mơ hình hố q trình đồng biến ngẫu nhiên có tính dừng, với tốc độ trung bình d tốc độ đỉnh ri d Ta xấp xỉ q trình fid(t) dịng lưu lượng với tốc độ không đổi gid(δi d) Ở đây, gi d (δi d) gọi băng thông hiệu dụng, δi d tham số không gian, gi d(δi d) hàm đồng biến theo δi d tiệm cận tới d δid →0 tiệm cận tới ri d δi d tăng đủ lớn Giá trị δi d phụ thuộc vào ràng buộc QoS, đặc tính lưu lượng fi d(t) Ký hiệu εi d tham số QoS dòng lưu lượng dạng liệu người sử dụng I, hay xác suất tổn thất gói tin hay xác suất tràn đệm: Chương MƠ HÌNH HĨA KẾT NỐI TRUY NHẬP THUÊ BAO SỐ (DSL) TRONG MẠCH VÒNG NỘI HẠT 2.1 Giới thiệu chương Chương trình bày tóm tắt kiến thức kết nghiên cứu có liên quan đến mơ hình phân tích đặc tính điện cáp xoắn đơi, mơ mạch vịng th bao sở đáp ứng phản xạ miền thời gian (TDR), hệ thống truyền dẫn Từ thấy gián đoạn mạch vòng đầu nối cáp, điểm kết cuối mơ hình mạch vịng tương ứng hạn chế hai thuật toán ước lượng tham số xây dựng sở phương pháp tính trực tiếp (MODE) Tiếp theo, trình bày sở lý luận đề xuất sử dụng hàm động lượng Poisson hai chiều (thời gian-tần số) làm động học tuyến tính cung cấp liệu đo lường phục vụ nhiệm vụ nhận dạng hệ động học ước lượng tham số sử dụng đáp ứng miền tần số 2.2 Các mơ hình miền thời gian 2.2.1 Đặc tính điện mơ hình loại cáp xoắn đơi Mục trình bày đặc tính điện loại cáp xoắn đôi 22AWG, 24AWG 26AWG: hàm suy hao, pha hàm truyền sóng ((f)), biên độ pha trở kháng Z0(f); mơ hình cáp xoắn đôi vấn đề liên quan đến đo trở kháng loại cáp xoắn đôi nêu 2.2.2 Cấu trúc mạch vòng thuê bao Từ việc phân chia mạch vòng thuê bao theo chức thành phần: cáp dẫn; cáp phân nhánh liên kết cáp tách xuống thuê bao, cấu trúc mạch vòng quan tâm mơ hình hóa 2.2.3 Các hệ thống truyền dẫn Trong mục này, vấn đề liên quan đến phản xạ tín hiệu điểm gián đoạn (giản đồ phản xạ, Bounce) giản đồ khối hệ thống giới thiệu 2.2.4 Mơ hình dựa cấu trúc vòng lặp a) Hiệu chỉnh chiều dài: Thủ tục hiệu chỉnh chiều dài ứng dụng cho mô hình riêng Mơ hình đề cử tạo dựa vị trí nút phản xạ Thủ tục hiệu chỉnh gồm bước: (i) ước tính chiều dài khởi đầu phân đoạn, (ii) hiệu chỉnh ước lượng chiều dài b) Đề cử mơ hình vịng lặp Loại nút loại đường nối TP tới nút phản xạ mơ hình hóa qua hiệu chỉnh mơ hình đề xuất (xác định vị trí nút) chọn mơ hình tốt c) Giải pháp nhiều phản xạ xếp chồng Hiện tượng xếp chồng gây nhiều rắc rối thủ tục mô tả sử dụng thuật toán thường gặp nhận dạng hệ động học tối thiểu bình phương sai số (LSE), biến công cụ (IV), v.v… Tuy nhiên để giải vấn đề xung xếp chồng, hai thuật toán ước lượng trực tiếp (MODE) lĩnh vực xử lý tín hiệu nâng cao đề xuất, sử dụng phương pháp ước lượng định hướng (dùng khái niệm không gian con; hàm không gian tham chiếu) MODE-WRELAX MODE-type 2.3 Ước lượng tham số mơ hình miền thời gian-tần số 2.3.1 Cơ sở lý luận đề xuất a) Đáp ứng mạch vòng TP miền thời gian-tần số Quan hệ đầu vào đầu hệ trường hợp sử dụng đầu vào hệ thống lưới lọc có nhiều tầng lọc Poisson hai chiều Mi,j(x(f,t)) đáp ứng đầu tầng thứ (i+1, j+1) mơ tả giống mơ hình kênh mở rộng: y (t , f )  H (t , f ) * x(t , f ) (2.22) đó, ma trận Toeplitz H (t , f ) chứa hi,j(t, f) = tương quan đáp ứng xung hi (t) với hj(f), i, j = 1, 2,…, L b) Ước lượng miền thời gian-tần số Có thể thể (2.22) mơ hình hóa trở thành: vec(H(t, f)) = R 1/2 vec(Hw) (2.23) đó, kênh khơng gian Hw nhiễu trắng nhiều đầu vào, nhiều đầu có kích thước L ma trận hiệp phương sai R = {vec(H(t, f))vec(H(t, f))H} dạng Hermit bán xác định dương kích thước L Sử dụng hàm động lượng Poisson, H (t , f ) H H (t , f )  QQ H với Q : QQ H  Q H Q  I L ,   diag (1 , 2 , , r ) , λi ≥ 0, i = 1,…, r 11 Nghĩa (  ,  ) cặp riêng ma trận (   M / 2)  Trong đó,  hàm giá trị riêng phải tìm z, ký hiệu   g (z ) Do đó, (k ) (k ) (k ) gọi (g(k)(z),  ) cặp riêng (   M / z ) , thì: K   g (z)   g (k ) (z)    (1)  ( 2)    (k ) (3.7) k 1 Vậy, cặp riêng ( z ,  ) cho nguồn ghép tổng tính b) Phân bố chiếm dụng đệm Có thể tìm lời giải tiệm cận dạng: z x F ( x )  Ae đó, A hệ số tiệm cận tính được: A  Pr R     Pr S  i (3.8) (3.9) iS: i   * Áp dụng lý thuyết giới hạn Chernoff Lch = e  mG ( s ) , tìm giới hạn cho A: A  Lch (3.10) 3.2.2 Ghép luồng truy nhập đa phương tiện mạng truy nhập cố định Một cách tiếp cận để cung cấp băng thơng tiêu chí dịch vụ hiểu khái niệm thống kê: Pr (tổn thất gói) <  (3.11) đó,  có giá trị nhỏ Độ lợi hiệu thực mạng trường hợp gọi độ lợi ghép kênh thống kê Có cách khác cấp phát tốc độ cho người sử dụng đối chiếu hai trường hợp (i) tốc độ cấp phát băng thông dành cho người sử dụng ấn định trước theo thống kê (ii) đường thơng có tốc độ cố định thích ứng Trong trường hợp dịch vụ mang tính thống kê, cặp tốc độ đỉnh (R1, R2) đẩy ngồi vùng gán tốc độ đạt hệ thống thiết kế thỏa mãn xác suất tổn thất gói cho trước Kỹ thuật nói đến gọi kỹ thuật quản lý phổ động Hiệu mạng điều hưởng cách chọn lọc điểm đường biên Pareto vùng tốc độ 3.2.3 Mơ hình hệ thống truy nhập cố định đa phương tiện NGN Hai hệ thống truy nhập điển hình NGN: (i) mơ hình truy nhập cơng nghệ DSL (ii) mơ hình truy nhập sở 10 quang thụ động (GPON) Trong đó, đề xuất sử dụng thuật tốn cực giải toán ghép kênh luồng lưu lượng liệu luồng lưu lượng đa phương tiện 3.2 Đặt vấn đề 3.2.1 Mơ hình lưu lượng tổng quát phân bố chiếm dụng đệm a) Mơ hình nguồn lưu lượng Markov Xét nguồn đơn có N trạng thái; i=1, 2, …, N, i S vào hàng đợi có dung lượng B cường độ phục vụ không đổi μ Khi mở nguồn trạng thái i, sinh lưu lượng với cường độ λi Gọi X(t) nội dung đệm thời điểm t đặt Fi (x,t) = Pt {X(t) ≥ x, S(t) = i,t}, x>0, i  S Có thể mơ tả biến thiên xác suất nội dung đệm: Fi ( x, t ) F ( x, t ) i  (   ) i   rji F j ( x, t )   rji Fi ( x , t ) (3.1) ji j i t t dF ( x ) 1 Ở trạng thái xác lập: (3.2) dx  (    I ) MF ( x ), x  T đó, F(x) = [F1 (x), F2 (x),…, FN(x)] Từ đó, thu F ( x )  e zjx  j z j  j (   I )1 M  j , 1 zj giá trị riêng (    I ) M  j  j vector riêng liên kết với zj Với giả thiết tất giá trị riêng zj số thực, riêng biệt tổng phần tử  j 1, thì: N z x Fi ( x)  Pr  X  x, S  i   a j e j  ji ,  x  B, i  S (3.3) j 1 Và, hàm phân bố chiếm dụng đệm: N F ( x )  Pr  X  x   a j e zjx ,0  x  B (3.4) j 1 đó, hệ số xác định từ điều kiện biên Khi nguồn sinh hợp K nguồn đơn nhiều trạng (1) (2) (K ) (1) (2) (K ) thái: M  M  M .M ,       . (3.5) Ứng với cặp riêng nguồn ghép: M 1 (3.6) z   (    I ) M  hay   (   ) Tiêu chí dùng để đánh giá dung lượng kênh quảng bá Gauss không phân cấp kết nối thuận: C2 (a, )  max log det  H (t, f )Rt H H (t, f )  R f  det( R f ) Có thể thực (2.27) thơng qua tối thiểu hóa giá trị: R f 0, R f  k , k  N0 trace ( Rt )  Et L C3 (a, )  arg  H ( f )  arg H H ( f ) H H ( f ) j H ( f ) 1 j 1 H ( f ) 1 j (2.27) (2.28) j đó, ràng buộc H (f ) = sử dụng để tránh trường hợp j nghiệm tầm thường 2.3.2 Quy trình ước lượng miền tần số a) Quy ước i) Mơ hình tín hiệu lấy mẫu Tất tín hiệu theo thời gian tần số mơ hình hố tín hiệu điều chế sóng mang đơn sắc; băng thông kênh 1Hz; chu kỳ ký tự 1s; lượng trung bình thành phần kênh chuẩn hoá ({|hi,j(t,f)|2}= 1); lượng ký tự phát trung bình kênh SISO SIMO Es , cho chu kỳ ký tự MISO MIMO (năng lượng cho ký tự nút Es /L); ký tự liệu mã hoá IID tạo chịm với giá trị trung bình 0, lượng trung bình đơn vị; cơng suất nhiễu băng thông 1Hz mật độ phổ hay công suất N0 ii) Nguyên tắc xây dựng quy trình Cấu trúc vịng lặp miền tần số xây dựng dựa đáp ứng tần số Trong vòng lặp, phân biệt đáp ứng tần số phản xạ, sau ước lượng vị trí nút tham số Nếu nút đặt phân đoạn dài vô hạn, phân đoạn hữu hạn thay Thứ tự xử lý phản xạ tần số thực theo độ mạnh phản xạ để tránh tượng che dấu khung thời gian b) Các bước tiến hành i) Các khía cạnh liên quan đến xác định vị trí nút Ước lượng độ dài thực theo bước: (i) Tiền xử lý liệu H(f); (ii) Xác định phản xạ trội; (iii) Chuyển ước lượng kiểu MODE thu sang ước lượng độ dài (iv) Kiểm tra nghiệm 8 ii) Thuật toán ước lượng độ dài Giả thiết, H ( f ) Lˆ biết trước (hoặc tính) - Với Lˆ  Lˆ0 Lˆ0  Lˆ0  Lmax : Chạy thuật toán kiểu  Lˆ l 1 ; Tổng cặp ước lượng Lˆ0  Lmax ( Lˆ0  1) N1 N2 MN MN (Nút đo lường) - Loại bỏ ước lượng có độ dài nằm ngồi dải; - Kiểm tra phép tốn truy hồi: Đối với nhóm ước lượng độ dài: Loại bỏ nhóm chứa Lmax / số ước lượng; Đối với nhóm ước lượng khác: Lấy trọng tâm làm ước lượng đại diện - Kiểm tra độ mạnh lượng: Chọn trọng tâm mạnh làm phản xạ chủ yếu; Chọn phản xạ thứ yếu (trọng tâm khác nằm giải 20dB theo phản xạ chủ yếu) - Quay bước ước lượng độ dài với ứng cử này, có c) Lựa chọn nút ứng cử Tiến trình chọn mơ hình ứng cử miền tần số gồm định dạng khởi đầu Sau đó, chọn mơ hình thành phần theo tiêu chí tối thiểu bình phương sai số (SSE): SSE  MN S2  b) Phản xạ mơ hình hố sau chu kỳ tái tạo a) Phản xạ thực S1  MODE; Tính lˆl , Eˆ l  kiểu MODE quen biết, việc đề xuất sử dụng hàm Poisson hai chiều cụ thể húa tn s k tất ®iÓm lÊy mÉu Hk  Hˆ k (2.35) với H k , Hˆ k giá trị lấy mẫu giá trị đáp ứng điểm tần số mẫu 2.3.3 Ví dụ minh họa Xét phân đoạn đơn phản xạ TDR có đáp ứng tần số tương ứng (hình 2.15) Qua phân tích, tính tốn xây dựng biểu đồ phản xạ thực tế Hình 2.15 Phân tách đáp ứng tần số (a) phản xạ mơ hình hóa đáp ứng tần số phản xạ (b) hình 2.16 Nút tìm thấy có 11 cấu hình 2.17 2.4 Kết luận chương Trong chương sử dụng hàm trọng Poisson hai chiều để biểu diễn tín hiệu đầu vào đáp ứng (phản xạ) đầu miền thời gian-tần số áp dụng phương pháp phân ly phản xạ theo không gian đề xuất Thêm vào đó, nhằm khai thác thut toỏn RN2 RS1 ng phn x (c) Biên độ đáp ứng phản xạ hai nút N2 RN2 -10 -15 -20 -25 -30 -35 N1 N2 -40 0,2 0,4 0,6 0,8 1,2 1,4 1,6 1,8 TÇn sè [mhz] Hình 2.16: Phản xạ thực tế phản xạ mơ hình hố Hình 2.17: Tất 11 kiểu đường Liên quan đến đề xuất này, có hướng nghiên cứu tiếp theo: (i) sử dụng phương pháp khác để liệu hoá (biểu diễn) tín hiệu, nên tính đến phương pháp trực giao hoá đa thức dạng hàm e mũ biến đổi sóng con, (ii) triển khai áp dụng phương pháp sử dụng hàm trọng Poisson hai chiều phục vụ việc cung cấp liệu đo lường, đánh giá chất lượng mạng đôi dây xoắn, cáp đồng trục, v.v… để kiểm nghiệm tính ưu việt phương pháp đề xuất Chương GHÉP LUỒNG LƯU LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG TRUY NHẬP ĐA PHƯƠNG TIỆN NGN 3.1 Giới thiệu chương Nội dung trình bày chương liên quan đến nhiệm vụ ghép kênh thống kê với tốc độ truyền dẫn thích ứng mạng truy nhập đa phương tiện băng rộng truyền tải cáp đồng (DSL) truyền tải 24 21 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO I NHỮNG ĐÓNG GÓP Những giải pháp, đề xuất trình bày theo nội dung luận án liệt kê cụ thể sau: Đề xuất phương pháp mơ hình hóa hệ động học sử dụng hàm động lượng Poisson hai chiều để xác định cấu trúc, đặc tính truyền dẫn kết nối thuê bao số (DSL) mạch vòng nội hạt theo chu trình ước lượng lặp miền thời gian-tần số Đề xuất thuật tốn cấp phát băng thơng đệm luồng lưu lượng đa phương tiện ghép kênh đặc thù công nghệ DSL GPON trường hợp ghép luồng lưu lượng nhạy cảm không nhạy cảm với trễ Đề xuất sở điều chỉnh cấu trúc mạng NGN VNPT giai đoạn phát triển để phát triển mơ hình cấu trúc phân mạng NGN điển hình VNPT mạng viễn thơng Bắc Ninh làm mơ hình tham chiếu, áp dụng triển khai mạng NGN viễn thông tỉnh, thành phố khác nước II HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Trên sở kết luận án, thực nghiên cứu tiếp, theo số vấn đề đề cập đây: - Nghiên cứu vấn đề xác định vị trí phản xạ môi trường phân tán kiểu xác định kênh Gauss quảng bá không phân cấp, kết nối thuận - Mở rộng hướng nghiên cứu ghép kênh thống kê luồng lưu lượng đa dịch vụ mạng DSL GPON phạm vi rộng hơn; nghĩa mức mạng - Nghiên cứu giải pháp chi tiết cho việc lựa chọn thiết bị, dung lượng mạng phù hợp với toán bền vững mạng tối ưu mạng lưới (đầu tư trọng điểm, tiết kiệm sản xuất, nâng cao hiệu kinh doanh Bắc Ninh) để triển khai, nhân rộng tỉnh khác Hình 4.19: Băng thông tổng kết nối mạng đường trục theo cấu trúc mạng Hình 4.20: Băng thơng kết nối với đường trục theo mơ hình đề xuất 4.4 Về tính bền vững hệ thống 4.4.1 Đặt vấn đề: Khi phát triển thêm dịch vụ mạng phải thỏa mãn đòi hỏi để hoạt động mạng dịch vụ cũ khơng bị ảnh hưởng Bài tốn tìm điều kiện thể đòi hỏi vừa nêu gọi toán tính bền vững mạng 4.4.2 Phát biểu tốn tính bền vững mạng Nếu mơ tả gần động học xảy mạng, ký hiệu { Am , Bm , Cm }, có K nút L đường kết nối loại mô hình tốn học với p đầu vào, q đầu ra: x m (t )  Am x m (t )  Bm u m (t ) (4.1) ym (t ) = Cm x m (t ) (4.2) đó, u m (t ) , ym (t ) , x m (t ) , Am , Bm , Cm tương ứng vector tín hiệu đầu vào, vector tín hiệu đầu ra, vector trạng thái động học, ma trận tham số hệ thống, ma trận phân bố tín hiệu tác động, ma trận phân bố đáp ứng đầu m bậc hệ động học đáp ứng điều kiện bậc m  (p,q) > max (K, L) Khi phát triển thêm dịch vụ ( m (t ) px1) mạng ký hiệu { Am  Am , Bm  Bm , Cm  Cm } Hãy xác định điều kiện theo quan điểm lý thuyết hệ thống cho mạng đáp ứng tính bền vững phát triển thêm dịch vụ 22 4.4.3 Các điều kiện cần tính bền vững Với giả thiết mạng hệ động học { Am , Bm , Cm } mô tả (4.1) (4.2) làm việc trạng thái ổn định, quan sát điều khiển đồng thời điều kiện cần tính bền vững mạng xây dựng từ điều kiện để mạng ổn định, đồng thời quan sát điều khiển chưa triển khai dịch vụ 4.4.4 Các điều kiện đủ tính bền vững a) Các nhu cầu quản lý dịch vụ ảnh hưởng tới tính bền vững Các nhu cầu quản lý dịch vụ làm ảnh hưởng tới đặc tính hoạt động ban đầu mạng, dẫn đến nhu cầu tính bền vững mạng gồm: Quản lý hiệu năng, quản lý cố, quản lý cấu hình, quản lý toán quản lý bảo an b) Các điều kiện đủ tính bền vững i) Các giả thiết: Với mơ hình { Am , Bm , Cm } (4.1), (4.2) cho trước thì: (α) xm =  hằng, (β) Am = diag(1 … m), Bm BmT = diag(1 …  m), CmT Cm = diag(1… m), (γ) Vị trí cực ứng với m Am không bị dịch chuyển từ trái sang bên phải mặt phẳng phức tác động nhiễu (dịch vụ mới), (δ) Số lượng giá trị riêng khác không Bm BmT CmT C m không bị thay đổi duới tác động nhiễu ii) Các điều kiện thu được: Ứng với giả thiết (α), (β), (γ) nêu điều kiện đủ để tính ổn định hệ thống đảm bảo theo tham số là: Am2(1)1/2/, Bm(1)1/2/, Cm(1)1/2 / (4.7) Điều có nghĩa biên độ tín hiệu phải đủ nhỏ để biến thiên tham số đặc trưng mạng bị hạn chế cho mạng không chuyển khỏi vùng làm việc tuyến tính Với giả thiết (δ) nêu điều kiện đủ tính điều khiển tính quan sát hệ thu sau: 23 H(Am)TP + PAmH + (P) + H(Cm)TCmH = T + T (4.8) + H(Am) P + PAmH=(P), H AmQ + Q(Am) H =(Q) (4.9) H+AmQ + Q(Am)TH+ + (Q) + H+Bm(Bm)TH+ = (4.10) với, H = E[xm (xm)T]  Rmxm ma trận xác định dương, (P) (Q) giới hạn Lyapunov tính quan sát tính điều khiển Các biểu thức (4.8) đến (4.10) có hàm ý tốc độ biến thiên luồng lưu lượng đặc trưng cho dịch vụ phải hạn chế: P Q bị giới hạn (4.11) Hay, tốc độ biến thiên tín hiệu đầu vào phải hạn chế Điều chứng tỏ dịch vụ triển khai mạng có sẵn c) Các nhiệm vụ cần triển khai giai đoạn tới (i) Xác định mô hình { Am , Bm , Cm } trường hợp cụ thể mạng viễn thông Bắc Ninh (ii) Sử dụng hàm trọng Poisson (trình bày chương 2) hay sử dụng lọc Kalman để cung cấp giá trị đo lường giá trị biến thiên luồng lưu lượng nhằm xác lập hai ma trận P Q chứa giá trị tương quan tương quan chéo (iii) Xác định giá trị cụ thể giới hạn biên độ, giới hạn tốc độ biến thiên tín hiệu dịch vụ tương ứng 4.5 Kết luận chương Sau hoàn thành việc triển khai mạng MAN-E Viễn thông Bắc Ninh, nhiều dịch vụ mới, tốc độ cao, dịch vụ băng rộng kể mạng riêng ảo dịch vụ IPTV thoả mãn nhu cầu chất lượng dịch vụ khách hàng Kết sử dụng làm mơ hình tham chiếu việc phát triển chung mạng NGN VNPT Kết nghiên cứu bước đầu tính bền vững mạng trước dịch vụ trình bày làm luận để triển khai nghiên cứu giai đoạn tới  ... dịch vụ) mơi trường truyền tải khác nhằm phục vụ mục tiêu “trong suốt hoá” mạng NGN Mục đích nghiên cứu trình bày luận án nhằm giải khía cạnh liên quan đến tích hợp môi trường truyền thông mạng NGN. .. pháp công nghệ mà giải pháp mạng tích hợp, liên kết sở hạ tầng mạng dựa công nghệ với sở hạ tầng mạng có, cho chúng phối hợp, cung cấp dịch vụ cách thông suốt, đáp ứng yêu cầu chất lượng dịch vụ. .. thành công, dự án triển khai mạng hệ sau (NGN) VNPT năm gần Từ đó, liệu phân tích q trình phát triển theo “bất kỳ” (đích cuối NGN) làm sở đề xuất cấu trúc theo hệ mở nhằm vào bước phát triển hệ