Ứng dụng giải thuật di truyền mờ cho bài toán quản lý hàng đợi tích cực (AQM) trong viến thông

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN MỜ CHO BÀI TOÁN QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI TÍCH CỰC AQM TRONG VIỄN THÔNG Ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 605270 Học viên: Lê Hoàng N

Trang 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

Trang 2

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN MỜ CHO BÀI TOÁN QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI TÍCH CỰC

(AQM) TRONG VIỄN THÔNG

Ngành: Kỹ thuật điện tử

Mã số: 605270

Học viên: Lê Hoàng

Người HD khoa học: PGS TS Lê Bá Dũng

Thái Nguyên, 2010

Trang 3

Trang i

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC

KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Học viên: Lê Hoàng

Lớp: Cao học - K11

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Bá Dũng

Ngày giao đề tài: 20 tháng 01 năm 2010

Ngày hoàn thành: 5 tháng 9 năm 2010

Trang 4

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và là công trình nghiên cứu của riêng tôi, luận văn này không giống hoàn toàn bất cứ luận văn hoặc các công trình đã có trước

đó

Thái Nguyên, ngày 23 tháng 8 năm 2010

Tác giả luận văn

Lê Hoàng

Trang 5

Thầy giáo ThS Nguyễn Phương Huy, Bộ môn Điện tử viễn thông, Khoa Điện

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!

Tác giả luận văn

Lê Hoàng

Trang 6

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành Điện tử viễn thông luôn phải đáp ứng một nhiệm vụ quan trọng là cung cấp các dịch vụ truyền thông tin xa một cách mềm dẻo, nhanh chóng và chính xác nhất Để đáp ứng nhiệm vụ trên, vấn đề quản lý hàng đợi tích cực luôn được đặt lên hàng đầu Tuy nhiên việc quản lý hàng đợi tích cực luôn là vấn đề phức tạp

Trên mạng viễn thông, kỹ thuật định tuyến cũng hỗ trợ cho quá trình định tuyến mạng, điều khiển công suất đầu cuối di dộng, quản lý tài nguyên mạng, quản

lý chất lượng mạng, điều khiển lưu lượng mạng, tạo điều kiện xây dựng một mạng viễn thông thông minh

Việc kết hợp Giải thuật di truyền và Logic mờ tạo ra các thiết bị có độ thích nghi cao và thông minh như con người đáp ứng các bài toán phức tạp trong điều kiện thiếu thông tin

Xuất phát từ các vấn đề trên, tác giả chọn đề tài: “Ứng dụng giải thuật di truyền mờ cho bài toán quản lý hàng đợi tích cực (AQM) trong viễn thông”

Nội dung chính của luận văn này tập trung vào nghiên cứu việc xây dựng nên phương pháp để giải quyết các bài toán điều khiển lưu lượng thông minh trên mạng viễn thông hiện tại Nhằm giải quyết được vấn đề tránh tắc nghẽn và tối ưu hoá thời gian truyền nhận các gói dữ liệu thông qua các router trên mạng Nội dung chính của luận văn là ứng dụng giải thuật di truyền mờ vào bài toán AQM trên mạng hiện nay, cấu trúc luận văn bao gồm các chương sau:

Chương 1: Các kiến thức tổng quan

Chương 2: Bài toán quản lý hàng đợi tích cực trong viễn thông

Chương 3: Ứng dụng giải thuật di truyền mờ cho bài toán quản lý hàng đợi

tích cực trong viễn thông

Cuối cùng là kết luận và hướng phát triển của đề tài

Trang 7

Trang v

MỤC LỤC

Trang

Thuyết minh luận văn thạc sỹ kỹ thuật i

Lời cam đoan ii

Lời cảm ơn iii

Lời nói đầu iv

Mục lục v

Danh mục các bảng biểu viii

Danh mục các hình vẽ ix

Các thuật ngữ viết tắt xi

CHƯƠNG 1: CÁC KIẾN THỨC TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu 1

1.1.1 Điều khiển tắc nghẽn trên mạng internet 1

1.1.2 Chất lượng dịch vụ trên internet 2

1.1.3 Cấu trúc luận văn 3

1.2 Tổng quan về AQM và TCP 4

1.2.1 TCP và quản lý hàng đợi tích cực (AQM) 4

1.2.2 Các dịch vụ tích hợp và phân biệt 11

1.3 Giải thuật di truyền 12

1.3.1 Giới thiệu 12

1.3.2 Giải thuật di truyền và tìm kiếm tối ưu 13

1.3.3 Cấu trúc một giải thuật di truyền 14

1.3.3.1 Cấu trúc một giải thuật di truyền đơn giản 14

1.3.3.2 Các phép toán của giải thuật di truyền 14

1.3.3.2.1 Sinh sản (Reproduction) 14

1.3.3.2.2 Lai ghép (Crossover) 16

1.3.3.2.3 Đột biến (Mutation) 17

1.3.4 Ứng dụng của giải thuật di truyền 18

1.4 Giải thuật di truyền mờ 18

1.4.2 Giải thuật di truyền kết hợp với logic mờ 19

1.4.2.1 Phân loại kỹ thuật kết hợp 20

Trang 8

1.4.2.2 Một số ví dụ về kỹ thuật kết hợp di truyền mờ 20

1.4.2.2.1 Hệ thống ghép cặp di truyền mờ 20

1.4.2.2.2 Thiết kế hệ thống di truyền mờ bằng giải thuật di truyền 21

1.4.2.2.3 Điều khiển mờ tự động của hệ thống giải thuật di truyền 22

1.4.2.3 Tóm tắt một số ứng dụng thực tế của hệ kết hợp di truyền mờ 23

1.4.3 Tổng kết và kết luận 23

CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI TÍCH CỰC (AQM) TRONG VIỄN THÔNG 2.1 Giới thiệu 25

2.2 Kỹ thuật chống mất gói trong các mạng TCP/IP tắc nghẽn 26

2.2.2 Quản lý hàng đợi tích cực (AQM) 26

2.2.2.1 Lưu lượng tải và phát hiện sớm 27

2.2.2.2 Tránh thông báo tắc nghẽn xác định 30

2.2.2.3 RED thích nghi (ARED) 31

2.2.2.4 Độ nhạy RTT 34

2.2.2.5 Sự đánh giá 36

2.2.2.6 Sử dụng gói mất để thông báo tắc nghẽn 38

2.2.3 Điều khiển tắc nghẽn máy chủ cuối 41

2.2.3.1 Điều chỉnh tốc độ truyền tối thiểu 41

2.2.3.2 Điều chỉnh tăng tuyến tính 44

2.2.4 Điều chỉnh hiệu suất tối ưu 48

2.2.5 Kết luận và công việc tương lai 50

2.3 BLUE phương pháp mới cho AQM 51

2.3.2 Sự hạn chế của RED 52

2.3.3 Blue 54

2.3.3.1 Thuật toán Blue 55

2.3.3.3 Tìm hiểu về Blue 56

2.3.3.4 Hiệu quả của ECN timeouts 59

2.3.4 Blue cân bằng ngẫu nhiên (SFB) 63

2.3.4.1 Thuật toán SFB 63

2.3.4.3 Sự hạn chế của SFB 68

2.3.4.4 SFB với hàm hash động 71

Trang 9

Trang vii

2.3.4.5 Độ nhạy RTT 74

2.4 Kết luận và công việc tương lai 74

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN MỜ CHO BÀI TOÁN QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI TÍCH CỰC (AQM) TRONG VIỄN THÔNG 3.1 Mở đầu 76

3.2 AQM sử dụng giải thuật di truyền 77

3.2.1 Sơ đồ tổng quát giả sử có một cấu hình mạng như hình 3.1 77

3.2.2 Thiết kế thuật toán di truyền mờ 78

3.2.2.1 Bộ điều khiển mờ 78

3.2.2.2 Giải thuật di truyền mờ cho tìm kiếm tối ưu các dạng hàm thuộc 80

3.2.3.1 Mã hoá 81

3.2.2.4 Lai tạo 84

3.2.2.5 Đột biến 84

3.2.2.6 Hàm thích nghi 84

3.2.3 Mô hình hệ thống 85

3.3 Quá trình thực nghiệm 85

3.3.1 Xác định đối tượng 85

3.3.2 Kết quả thực nghiệm thể hiện qua mô phỏng 87

3.3.3 Đánh giá tỷ lệ mất gói dùng RED, BLUE, và Fuzz-GA-AQM 91

KẾT LUẬN 95

PHẦN PHỤ LỤC 97

Tài liệu tham khảo 98

Trang 10

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Kết quả tính toán cho các nhiễm sắc thể 15

Bảng 1.2 Quần thể mới 16

Bảng 1.3 So sánh đặc điểm giữa logic mờ và giải thuật di truyền 19

Bảng 1.4 Phân loại việc kết hợp giữa các hệ thống di truyền mờ 20

Bảng 1.5 Các ứng dụng kỹ thuật FL-GA cho hệ thống điều khiển 21

Bảng 1.6 Ví dụ về hệ thống FL-GA ứng dụng giải bài toán phân tích dữ liệu 21

Bảng 1.7 Những ứng dụng của hệ thống kết hợp di truyền mờ 23

Bảng 2.1 Tỷ lệ mất gói của SFB theo Mbs (1 luồng không đáp ứng) 66

Bảng 2.2 Tỷ lệ mất của SFB (một luồng không đáp ứng, một luồng dao động) 73

Bảng 3.1 Cơ sở luật – các luật ngôn ngữ 80

Trang 11

data error !!! can't not

read

Trang 12

read

Trang 13

read

Trang 14

read

Trang 15

read

Trang 17

read

Trang 18

read

Trang 19

read

Trang 20

read

Trang 21

read

Trang 22

read

Trang 23

read

Trang 24

read

Trang 26

read

Trang 27

read

Định dạng
Số trang	27
Dung lượng	343,95 KB