- Thiết lập liên kết (Signalling link set còn gọi là bộ kênh báo hiệu hay bộ đường báo hiệu).
2.6. Các công thức Erlang và đồ thị chuẩn sử dụng:
Khi đặt ra yêu cầu về thiết kế mạng, ngoài việc đáp ứng các yêu cầu về kỷ thuật, người ta rất quan tâm đến giá thành và thời gian sử dụng của mạng đó. Theo qui định của quốc tế, mỗi thiết kế mạng phải tồn tại ít nhất là 30 năm vì mỗi sự thay đổi dù nhỏ trong mạng cũng sẽ gây tốn kém rất nhiều và ảnh hưởng đến nhiều vấn đề khác. Muốn đạt được chỉ tiêu như vậy, ta phải dự đoán được khả năng phát triển dịch vụ trong tương lai của từng vùng, điều đó liên quan đến sự phát triển dân số và trình độ dân trí, tức là sự phát triển của các nhu cầu về viễn thông trong từng vùng đó. Để dễ dàng cho người thiết kế, người ta đưa ra lý thuyết lưu thông trong mạng điện thoại. Lý thuyết này trợ giúp đắc lực cho việc tính toán nhằm đưa đến các giải pháp tối ưu cho mạng. Thông thường, các mẫu toán học trong lý thuyết này được xây dựng trên mối quan hệ giữa ba nhân tố.
- Cấp (mức) phục vụ. - Lưu lượng thông tin. - Yêu cầu thiết bị.
Để đưa ra khái niệm lưu lượng thông tin trong một phần nào đó thuộc mạng, chúng ta dùng đại lượng gọi là cường độ lưu thông. Cường độ lưu thông được đo bằng đơn vị Erlang - Lấy tên nhà khoa học người Đan Mạch (Agner Krarup Erlang - người đã phát triển 3
nhân tố quan trọng ). Cường độ lưu thông có thể được định nghĩa bằng ba cách:
Cách 1 : Đó là tỷ lệ giữa chu kỳ thời gian mà một thiết bị chuyển mạch chiếm giữ với tổng số chu kỳ thời gian.
Ví dụ 1: Một mạch trung kế thuê trên các cuộc gọi khác nhau với tổng số thời gian là 25 phút trong một giờ. Trong 1 giờ đó, cường độ lưu thông sẽ được tính trung bình là:
Ví dụ 2: Trong 1 giờ, một thiết bị đo trên 4 mạch trung kế trên tuyến chỉ ra rằng có các khe thời gian thuê lần lượt trên 4 mạch trung kế đó là 25, 15, 18, và 12 phút.
Như vậy cường độ lưu thông trên tuyến đó là:
Cách 2: Đó là số các thiết bị chiếm đồng thời trong thời gian đo trong một nhóm các thiết bị chuyển mạch.
Ví du 1: Có 5 mạch trung kế trên tuyến thuê tại một thời điểm nào đó thì cường độ lưu thông là 5 Erlang.
Ví dụ 2: Các mẫu ngẫu nhiên tạo nên trên tuyến. Chẳng hạn 1 giờ, giá trị trung bình của số các đường thuê sẽ là giá trị trung bình của cường độ lưu thông.
Cách 3 : Đó là sản phẩm của số các cuộc gọi trong một đơn vị thời
gian chiếm giữ có nghĩa là cho các cuộc gọi.
. 4 , 0 60 25 Erlang A = = Erlang A 1,17 60 12 18 15 25 = + + + = (trung bình)
Ví dụ: Trong một tổng đài nội hạt, tổng số các cuộc gọi trong một giờ là 1800 cuộc. Thời gian chiếm giữ trung bình của mỗi cuộc gọi là 3 phút. Chúng ta tính được mật độ lưu thông.
Ta có thể lấy một vài giá trị thực tế sau về lưu lượng của một số loại thuê bao làm ví dụ:
- Thuê bao cá nhân : 0,011 ÷ 0,004 Erlang. - Thuê bao thương mại : 0,003 ÷ 0,006 Erlang. - PABX : 0,1 ÷ 0,6 Erlang. - Dịch vụ thoại trả tiền : 0,7 Erlang. Ba khái niệm về lưu lượng:
Khi nghiên cưu về lý thuyết lưu thông, người ta thấy rằng ngoài cường độ lưu thông đã nêu ở trên còn có sự mất mát tin tức, sự mất mát tin tức này cũng rất quan trọng khi thiết kế mạng và đòi hỏi cần có các biện pháp kỹ thuật làm giảm tối đa chúng.
Chúng ta có khái niệm về lưu lượng như sau:
- Lưu lượng đến (Ac) tương đương với cường độ lưu thông ở trên. - Lưu lượng phát ra (Ao).
- Lưu lượng mất A. . 90 60 3 1800 Erlang A = = Lưu lượng đến Mạng Lưu lượng phát ra LƯU LƯỢNG MẤT A Ao A C
Khái niệm lưu lượng phát ra được tính toán theo lý thuyết dựa trên lưu lượng đến và số mạch sử dụng cho nó. Lưu lượng mất cũng được tính toán theo lý thuyết từ sự khác nhau giữa lưu lượng đến và lưu lượng phát ra. Tổng lưu lượng đến trong một thời gian nào đó gọi là khối lượng lưu thông.
Giờ bận rộn:
Mỗi thuê bao có một thói quen gọi điện riêng của mình. Họ không chỉ gọi với thời gian khác nhau, các số gọi khác nhau và không cần biết mình gọi vào lúc mấy giờ. Sự biến đổi tự nhiên trong cường độ lưu thông là do giờ làm việc của họ.
Trong vùng gia đình có thể có lưu lượng thấp trong ngày và giờ cao điểm khoảng 5 giờ chiều khi đóng cửa trường học và hết giờ làm việc.
Trong vùng thương mại có thể có giờ cao điểm vào khoảng 10giờ đến 11 giờ và giờ cao điểm nữa là 3 giờ chiều. Sau đó lưu lượng giảm.
Tất cả các sự biến đổi đó tạo nên sự biến đổi tải trên thiết bị khi lưu lượng trong một vùng của mạng nằm ở cường độ tập trung nhất của nó thì ta dùng khái niệm giờ bận rộn. Giờ này có thể xuất hiện vào các thời điểm khác nhau trong ngày hoặc đêm tuỳ thuộc từng loại thuê bao sử dụng. Mặt khác giờ bận rộn có thể xuất hiện ở các vùng khác nhau trong mạng và ở các dịp khác nhau trong tuần, thàng, năm ... Chính vì vậy để định kích thước cho mạng, chúng ta phải tìm ra giờ cao điểm của mỗi loại thuê bao sau đó tính toán dựa trên cơ sở cường độ lưu thông của mạng. Giờ bận rộn chiếm một khoảng thời gian dài và có lưu lượng lớn nhất.
Dung lượng tổng đài không chỉ được biểu thị trong số các cuộc gọi đồng thời có thể. Các trang thiết bị dùng trong bộ xử lý chuyển mạch của chính nó được chiếm giữ với phạm vi khác nhau trong các giờ khác nhau của ngày. Đó là sự biến đổi thời gian chiếm giữ trung bình.
Ví dụ: lưu lượng của một tổng đài đo được 400 Erlang trong khoảng giữa 10 giờ ÷ 11 giờ sáng, thời gian chiếm giữ trung bình cho một cuộc gọi là 180s. Ký hiệu Y là số cuộc gọi / giờ.
Nếu thiết bị điều khiển chiếm 3s trong một cuộc gọi thì lưu lượng tải trên đó là:
Nếu thời gian chiếm giữ là 15s/ một cuộc gọi thì tỷ lệ các cuộc gọi
là:
Nếu thời gian chiếm giữ của thiết bị điều khiển giữ nguyên thì lưu lượng tải trên thiết bị là:
Trong ví dụ trên cho thấy rằng sự thay đổi trong khoảng thời gian của các cuộc gọi trong khuôn khổ các thiết bị điều khiển trong tổng đài không trùng với giờ bận rộn trong các thiết bị chuyển mạch.
Sự thử lại nhiều lần các cuộc gọi không thành công:
8000 180 3600 00 = = = 4 Y S A (cuộc gọi/ giờ) 7 , 6 3600 3 8000 . = = =Y s A Erlang. 9650 150 3600 400 = = = S A Y (cuộc gọi/ giờ) 04 , 8 3600 3 9650 . = = =Y s A Erlang.
Thực tế không thể thiết kế mạng theo kích thước phục vụ đủ cho đỉnh cao tận cùng của các điểm lưu thông. Ta phải chấp nhận rằng phải có một số các cuộc gọi nào đó bị thất bại do không có đủ các trang thiết bị. Thiết bị quản lý sẽ quyết định phục vụ theo một mức nào đó. Có hai phương pháp chính để giao tiếp với các cuộc gọi cố gắng thử.
Sự cân xứng của các cuộc gọi lúc đó là sự không thành công. Điều đó có nghĩa là chúng không được chuyển mạch với nhau (hệ thống nhất).
- Tất cả các cuộc gọi được thông suốt nhưng chúng có thể làm mất một khoảng thời gian nào đó (hệ thống trễ).
Hệ thống mất:
Nếu một thuê bao gặp sự tắc nghẽn (cuộc gọi không được nối vì thiếu thiết bị) thì cuộc gọi đó đang nằm trong cao điểm lưu thông tin tức. Nhưng đồng thời, mức độ của vận rủi cũng được đòi hỏi nghĩa là sự thất bại thuộc về số ít có thể xảy ra tuỳ theo mức độ về sự tắc nghẽn từ trước (có thể là 1% mất trong giờ bận rộn). Khả năng xảy ra tắc nghẽn trong tuyến truyền tin xấp xỉ khả năng xảy ra tắc nghẽn trong các phần biến đổi của mạng.
Hệ thống mất là ứng dụng điển hình cho việc định kích thước một số mạch thoại giữa hai tổng đài. Các tham số của đầu vào hệ thống mất là: + Số các cuộc gọi cố gắng thử mà vẩn không thành công trong một đơn vị thời gian ( Y ).
+ Thời gian chiếm giữ này có nghĩa (s).
+ Cấp (mức) dịch vụ (Grade of Service - GOS) - tắc nghẽn (%). Hai tham số đầu tiên cho ta cường độ lưu thông theo công thức đã biết:
A = Y . S .
Hệ thống trễ:
Trong hệ thống trễ, do các cuộc gọi thiết lập không thành công nên có thể mất nhiều thời gian trước khi cuộc gọi được nối. Sự phiền phức đối với các thuê bao được đo bởi thời gian đợi. Thời gian đợi nhỏ là vấn đề quan trọng nhất. Một thuê bao có thể không biết được cuộc gọi của mình đã chấm dứt trong trạng thái đợi, nhưng thời gian đợi dài có thể là điều khó chịu rất lớn. Vì vậy, đôi khi người ta thiết lập một giới hạn trên cho thời gian đợi có thể chấp nhận được, nếu vượt quá thời gian này, cuộc gọi sẽ bị huỷ.
Hệ thống trễ được sử dụng để định kích thước cho các thiết bị chung như các bộ gửi và nhận mã trong một tổng đài và nó cũng được dùng để định kích thước các liên kết báo hiệu và các STP.
Các tham số đầu vào của hệ thống trễ (khi định kích thước các liên kết báo hiệu).
- Số các MUS trong một đơn vị thời gian. - Chiều dài trung bình của các MUS.
- Cấp phục vụ GOS (có nghĩa là tổng thời gian đợi).
Mức phục vụ:
Các cuộc gọi không thành công không chỉ do thiếu trang thiết bị (tắc nghẽn) đối với các thuê bao có mức phục vụ thấp trong mạng mà còn có lỗi của thiết bị. Các nhân tố trên đều cần phải quan tâm đến khi cơ quan quản lý quyết định mức phục vụ của các thuê bao.
Sự phản ứng của thuê bao:
Một nhân tố quan trọng cần phải đưa vào khi tính toán định kích thước cho mạng đó là sự phản ứng thuê bao như các hiện tượng sau:
- Quay số sai. - Thuê bao bận. - Tắc nghẽn. - Trễ lớn.
Một phản ứng tự nhiên là khi có một cuộc gọi không thành công là việc người ta lại tiếp tục thử lại lần nữa, hành động đó vẫn chiếm giữ trang thiết bị. Khi có một số lớn các cuộc gọi cố thử như vậy, tổng đài có thể bị ngưng trệ lại mặc dù vẫn tồn tại dung lượng trống trên các đường thoại.
Công thức Erlang 1:
Công thức Erlang 1 dùng để tính độ tắc nghẽn đối với hệ thống mất. Khi sử dụng công thức này cần 4 điều kiện sau: