LƯỢNG hóa lưu LƯỢNG THOẠI

MÔ HÌNH PHÂN TÍCH VÀ LƯỢNG HÓA LƯU LƯỢNG THOẠI I. Lời nói đầu. Kĩ thuật lưu lượng phải được thực hiện trên một mô hình cụ thể mà ở đây là môhình mạng viễn thông hoặc mạng máy tính. Do đó, không thể không xem xét các phương pháp mô hình hoá mạng. Để mô hình hoá mạng viễn thông hay mạng máy tínhcần hai bước là mô hình hoá lưu lượng và mô hình hoá hệ thống. Mô hình hoá lưu lượng được sử dụng để mô tả luồng lưu lượng đến hệ thống ví dụ như tốc độ đến, phân bố lưu lượng và tận dụng tuyến nối trong khi mô hình hệ thống được sử dụng để mô tảchính bản thân hệ thống kết mạng của nó ví dụ như cấu hình và mô hình hàng đợi. Kiểu hệ thống hoàn toàn tổn thất có thể được sử dụng để làm mô hình cho các mạngchuyển mạch kênh vì trong đó không có vị trí đợi. Vì thế, khi hệ thống đã đầy thì nếu như khi đó có một khách hàng mới, anh/chị ta sẽ không được phục vụ. Hệ thống có tổnthất dựa trên việc giám sát để chỉ ra nhu cầu của khách hàng. Còn hệ thống đợi hoàntoàn được sử dụng để mô hình hoá các mạng chuyển mạch gói với giả thiết rằng hàngđợi là vô hạn. Khi đó nếu tất cả các máy chủ đều đang bận thì một khách hàng đến vàothời điểm đó sẽ chiếm một vị trí trong hàng đợi. Ở đây không có tổn thất nhưng khách hàng phải đợi một khoảng thời gian nhất định trước khi được phục vụ. Lúc này mốiquan tâm sẽ chuyển sang kích thước của bộ đệm và chính sách được sử dụng trong hàng đợi. Lưu lượng thoại có thể được mô hình hoá nhờ sử dụng mô hình Erlang. Ở đây, bài tiểu luận sẽ chỉ xem xét vấn đề mô hình hoá lưu lượng cũng như các thông số để thực hiện mô hình hoá. II. Giới thiệu các mô hình lưu lượng viễn thông Có 3 dạng mô hình hệ thống: Các hệ thống tổn hao– loss systems, các hệ thống đợi– queueing systems và các hệ thống dùng chung– sharing systems. Các mô hình này có thể được kết hợp để tạo ra toàn bộ mạng viễn thông tương ứng: Mô hình viễn thông đơn giản mô tả một tài nguyên đơn với các đặc trưng sau: Khách hàng đến với tốc độ λ (số khách hàng trong 1 đơn vị thời gian) và 1/λ = thời gian đến trung bình - Các khách hàng được phục vụ bởi n servers song song - Khi bận, một server phục vụ ở tốc độ µ (số khách hàng trong 1 đơn vị thời gian) và1/µ = thời gian phục vụ trung bình của 1 khách hàng - Có n + m không gian khách hàng trong bộ đệm của hệ thống . Với n không gian phục vụ và m không gian đợi - Giả sử rằng các khách hàng bị nghẽn (đến khi hệ thống đã đầy) là bị mất (tổn hao) III. Các loại hệ thống 1. Hệ thống tổn hao thuần túy • Số server hữu hạn (n <∞), n không gian phục vụ, không có không gian đợi (m = 0) – Nếu hệ thống đầy (n khách hàng đang được phục vụ) khi có một khách hàng đến thì sẽ bị tổn hao mà không được phục vụ – Một số khách hàng có thể tổn hao • Khách hàng quan tâm đến vấn đề: Xác suất hệ thống đầy khi đến. 2.Hệ thống vô hạn • Số servers là vô hạn (n = ∞), không có không gian đợi (m = 0) • Không có khách hàng tổn hao hoặc thậm chí không đợi để được phục vụ Mô hình giả thiết này có thể được sử dụng để lấy một số kết quả gần đúng cho một hệ thống thực (với dung lượng hữu hạn) và đưa ra giới hạn thực thi của hệ thống thực (với dung lượng hữu hạn). Mô hình này phải dễ phân tích hơn mô hình hữu hạn tương ứng 3.Hệ thống đợi thuần túy • Số servers hữu hạn (n <∞), n không gian phục vụ, số không gian đợi vô cùng (m = ∞) – Nếu mọi n servers đang phục vụ khách hàng thì khi 1 khách hàng đến sẽ xuất hiện trong không gian đợi – Không có khách hàng tổn hao nhưng một số trong đó phải đợi để được phục vụ • Khách hàng quan tâm: Xác suất phải đợi là bao lâu? 4. Hệ thống đợi tổn hao • Số servers hữu hạn (n <∞), n không gian phục vụ, số không gian đợi hữu hạn (0 < m < ∞) – Nếu cả n servers đang phục vụ mà khách hàng đến sẽ xuất hiện trong không gian đợi – Nếu cả n servers và cả m không gian đợi đều có khách hàng thì khi khách hàng đến sẽ không được phục vụ và tổn hao • Một số khách hàng tổn hao và một số khách hàng phải đợi để được phục vụ 5. Hệ thống dùng chung thuần túy • Số servers hữu hạn (n <∞), số không gian phục vụ vô hạn (n + m =∞), không có không gian đợi • Nếu có ít hơn n khách hàng trong hệ thống (x ≤ n), mỗi server phục vụ một khách hàng. Ngược lại, (x > n), tốc độ phục vụ tổng cộng (nµ) được dùng chung một cách công bằng cho tất cả các khách hàng – Tốc độ khách hàng được phục vụ bằng min{µ,nµ/x} – Không có khách hàng tổn hao và không cần phải đợi. – Trễ càng lớn khi khách hàng trong hệ thống càng nhiều. • Vậy, trễ là mối quan tâm của khách hàng. 6. Hệ thống dùng chung tổn hao • Số server hữu hạn (n <∞), số không gian phục vụ hữu hạn (n + m <∞), không có không gian đợi. – Nếu có ít hơn n khách hàng trong hệ thống (x ≤ n), mỗi khách hàng được phục vụ bởi server của nó. Ngược lại, (x > n) thì tốc độ phục vụ tổng cộng (nµ) được dùng chung công bằng cho tất cả các khách hàng. – Tốc độ khách hàng được phục vụ bằng min{µ,nµ/x} • Không có khách hàng tổn hao, có một số khách hàng cần phải đợi để được phục vụ. IV. Lưu lượng 1. Các loại lưu lượng • Lưu lượng cung cấp - Offered traffic: Lưu lượng được phát sinh ra từ các nguồn. • Lưu lượng chuyển tải - Carried traffic: Lưu được được chuyển tải bởi mạng. • Lưu lượng chuyển mạch kênh Circuit-switched traffic – Số cuộc gọi hoặc các nối kết tích cực (erl) – Có thể chuyển thành tốc độ bit trong các hệ thống số.Ví dụ: cuộc gọi điện thoại chiếm 64 kbps(= 8000*8 bps) trong hệ thống PCM • Lưu lượng chuyển mạch gói - Packet-switched traffic – Dòng bit (bps, kbps, Mbps, Gbps, …) – Dòng gói (pps) – Số luồng tích cực (erl) 2. Đơn vị của lưu lượng • Telephone traffic: erlangs (erl), 1 erlang tương ứng với 1 cuộc gọi hoặc 1 kênh truyền bị chiếm • Data traffic: – bitsper second (bps) – packetsper second(pps) • Chú ý: – 1 byte = 8 bits – 1 kbps = 1 kbit/s= 1,000 bitsper second – 1 Mbps = 1 Mbit/s= 1,000,000 bitsper second – 1 Gbps= 1 Gbit/s= 1,000,000,000 bitsper second 3.Sự thay đổi lưu lượng theo thời điểm • Các thay đổi dự đoán trước: – Xu thế (nhiều năm) – Tăng trưởng lưu lượng, đối với các dịch vụ đang tồn tại (người dùng mới, sử dụng các phương thức mới, thuế mới) và các dịch vụ mới • Hồ sơ năm (tháng) • Hồ sơ tuần (ngày) • Hồ sơ hằng ngày (giờ) bao gồm cả giờ bận “busy hour” • Các biến được sinh ra từ dự đoán (thông thường và bất thường) các sự kiện: thông thường như Lễ Giáng sinh, bất thường như bình chọn điện thoại • Các thay đổi không dự đoán trước: – Các thay đổi ngẫu nhiên ngắn hạn (seconds -minutes): Các cuộc gọi đến ngẫu nhiên, thời gian chiếm của cuộc gọi ngẫu nhiên – Các thay đổi dài hạn: Thay đổi ngẫu nhiên xung quanh các hình thái, hàng ngày, tuần, tháng . là khác nhau • Các thay đổi do các sự kiện bên ngoài không dự đoán được như động đất, thiên tai • Chú ý: Lý thuyết lưu lượng truyền thống tập trung vào các biến đổi ngẫu nhiên ngắn hạn Giờ cao điểm (busy hour) • Với việc định cỡ, – Việc ước lượng tải lưu lượng là cần thiết • Trong mạng thoại – Chuẩn thường được sử dụng là lưu lượng giờ cao điểm để định cỡ • Giờ cao điểm: lưu lượng lớn nhất trong ngày được đo liên tục trong 1 giờ. • Trong định cỡ, giờ cao điểm được xác định trong nhiều ngày. • Các định nghĩa giờ cao điểm khác nhau bởi ITU: – Giờ đỉnh trung bình hằng ngày - Average Daily Peak Hour (ADPH) – Giờ cao điểm thời gian cố định - Time Consistent Busy Hour (TCBH) • Gọi – N = số ngày đo liên tục (ví dụ N = 10) – a n (∆) = lưu lượng trung bình đo được trong khoảng thời gian ∆ trong 1 giờ của ngày n – max ∆ a n (∆) = lưu lượng đỉnh trong thứ n • Lưu lượng giờ cao điểm a được xác định theo 2 cách: Chú ý rằng: 4. Phân loại lưu lượng 5. Khái niệm mạng thoại và lưu lượng thoại • Nối kết có hướng: – Các nối kết được thiết lập end-to-end trược khi truyền thống tin – Tài nguyên được dành riêng trong thời gian nối kết – Nếu tài nguyên không sẵn sàng thì cuộc gọi bị khóa • Thông tin chuyển đi như một dòng liên tục • Lưu lượng thoại gồm các cuộc gọi – Một cuộc gọi chiếm 1 kênh trên các tuyến dọc theo đường dẫn của nó – Đặc trưng của cuộc gọi: thời gian chiếm kênh - holding time (đơn vị thời gian) 6. Các mô hình lưu lượng thoại • Mô hình của lưu lượng đến: – Tiến trình cuộc gọi đến (tại các thời điểm cuộc gọi mới đến) – Phân bố thời gian chiếm kênh • Mô hình tuyến: hệ thống tổn hao thuần túy – Một server tương ứng với 1 kênh – Tốc độ phục vụ µ phụ thuộc vào thời gian chiếm giữ trung bình – average holding time – Số servers n tùy thuộc vào dung lượng tuyến - link capacity – Khi tất cả các kênh bị chiếm, điều khiển chấp nhận cuộc gọi từ chối các cuộc gọi mới và sau đó các cuộc gọi này bị khóa và tổn hao • Mô hình lưu lượng truyền tải: – Tiến trình lưu lượng cho biết số cuộc gọi đi (bằng số kênh bị chiếm) Tiến trình lưu lượng Lớp mạng trong mạng IP • IP = Internet Protocol • Không nối kết: – Không thiết lập nối kết – Không dành riêng tài nguyên • Thông tin truyền đi ở dạng các gói rời rạc • Mẫu dịch vụ Best Effort – Các node mạng (routers) chuyển các gói ngay khi có thể “as well as possible” – Các gói có thể mất, trễ hoặc thay đổi thứ tự • Nên thực hiện một cách thông minh tại các node biên hoặc các kết cuối