Mô hình hóa và mô phỏng mạng - Các hệ thống rời rạc nói chung

 Quá trình mô hình hóa trong môi tr ườ ng GPSS World.. 6.5..[r]

MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PH NG M NG Ỏ Ạ

(CÁC H  TH NG R I R C NÓI CHUNG) Ệ Ố Ờ Ạ

1. Nh ng v n đ  c  b n v  mô hình hóa  ữ ấ ề ơ ả ề

1.1.  H  th ngệ ố

1.2.  Mô hình

1.3.  Nh ng bài toán mô hình hóaữ

1.4.  Các phương pháp mô hình hóa

1.5. Th o lu nả ậ

2. C  b n v  thuy t xác su t ơ ả ề ế ấ

2.1.  Khái ni m, đ nh nghĩaệ ị

2.2.  Các lu t phân b  các bi n ng u nhiênậ ố ế ẫ

2.3.  Các đ c tính đ nh lặ ị ượng các bi n ng u nhiênế ẫ

2.4.  Nh ng phân b  đi n hình các bi n ng u nhiênữ ố ể ế ẫ

2.5. Th o lu nả ậ

3. Mô hình toán h c nh ng h  th ng r i r c ọ ữ ệ ố ờ ạ

3.1.  Nh ng khái ni m chínhữ ệ

3.2.  Phân lo i các mô hình hàng đ iạ ợ

3.3.  Tham s  và đ c tính c a h  th ng hàng đ iố ặ ủ ệ ố ợ

3.4.  Tham s  và đ c tính c a m ng hàng đ iố ặ ủ ạ ợ

3.5. Th o lu n ả ậ

4. Mô hình hóa phân tích

4.1.  H  th ng hàng đ i m t kênh v i lu ng đ ng nh tệ ố ợ ộ ớ ồ ồ ấ

4.2.  H  th ng hàng đ i nhi u kênh v i lu ng đ ng nh tệ ố ợ ề ớ ồ ồ ấ 4.3.  H  th ng hàng đ i m t kênh v i lu ng không đ ng nh tệ ố ợ ộ ớ ồ ồ ấ 4.4.  M ng hàng đ i m  có d ng mũ v i lu ng đ ng nh tạ ợ ở ạ ớ ồ ồ ấ 4.5.  M ng hàng đ i đóng có d ng mũ v i lu ng đ ng nh tạ ợ ạ ớ ồ ồ ấ 4.6. Th o lu n ả ậ

5. Mô hình hóa s  h c (mô hình các ti n trình ng u nhiên) ố ọ ế ẫ

5.1.  Khái ni m ti n trình ng u nhiênệ ế ẫ

5.2.  Tham s  và đ c tính ti n trình ng u nhiên Markovố ặ ế ẫ

5.3.  Các phương pháp tính mô hình Markov

5.4.  Mô hình Markov các h  th ng hàng đ iệ ố ợ

5.5.  Mô hình Markov các m ng hàng đ iạ ợ

5.6. Th o lu n ả ậ

6. Mô hình hóa mô ph ng ỏ

6.1.  C  s  mô hình hóa mô ph ngơ ở ỏ

6.2.  Các phương pháp hình thành s  ng u nhiênố ẫ

6.3.  Nh p môn GPSS Worldậ

6.4.  Quá trình mô hình hóa trong môi trường GPSS World

6.5.  Các operator trong GPSS World

6.6.  Các command trong GPSS World

6.7.  Làm quen v i h  th ng NS2/NS3ớ ệ ố

MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PH NG M NG Ỏ Ạ

(CÁC H  TH NG R I R C NÓI CHUNG) Ệ Ố Ờ Ạ

Ngay c  n u nh ng ch ng minh c a b n là đúng và rõ ràng đ n ả ế ữ ứ ủ ạ ế   đâu đi n a, r ng lo i tr  đi t t c  nh ng sai l m, thì dù sao v n tìm ra ữ ằ ạ ừ ấ ả ữ ầ ẫ  

đ ượ c ng ườ i ch  ra r ng b n  sai. (nh ng quy lu t c a Murphy) ỉ ằ ạ ữ ậ ủ

Mô hình hóa toán h c là m t công c  m nh và hi u qu  đ  nghiên c u nh ngọ ộ ụ ạ ệ ả ể ứ ữ  

đ i tố ượng, h  th ng, và ti n trình khác nhau trong nhi u lĩnh v c khác nhau trong ho tệ ố ế ề ự ạ  

đ ng c a con ngộ ủ ười. S  đa d ng c a các ti n trình trong nh ng h  th ng và trong cácự ạ ủ ế ữ ệ ố  

đ i tố ượng được nghiên c u là  ng v i s  đa d ng c a nh ng phứ ứ ớ ự ạ ủ ữ ương pháp và công cụ  toán h c đọ ượ ử ục s  d ng trong lý thuy t mô hình hóa. ế

Mô hình hóa – m t quá trình nghiên c u h  th ng g m có nhi u bộ ứ ệ ố ồ ề ước ph c t pứ ạ  

nh t, hấ ướng đ n vi c làm sáng t  nh ng tính ch t và quy lu t c a h  th ng c n đế ệ ỏ ữ ấ ậ ủ ệ ố ầ ượ  c nghiên c u, v i m c tiêu là t o m i ho c là nâng c p chúng [các h  th ng]. Trong quáứ ớ ụ ạ ớ ặ ấ ệ ố   trình mô hình hóa m t t p h p các bài toán tộ ậ ợ ương quan được gi i quy t, trong đó cả ế ơ 

b n là phát tri n mô hình, phân tích tính ch t và đ a ra khuy n cáo cho vi c nâng c pả ể ấ ư ế ệ ấ  

nh ng h  th ng có s n ho c thi t k  nh ng h  th ng m i.ữ ệ ố ẵ ặ ế ế ữ ệ ố ớ

Ph n l n các h  th ng k  thu t, trong đó có máy tính và m ng, đầ ớ ệ ố ỹ ậ ạ ược mô tả 

b ng nh ng thu t ng  là nh ng ti n trình ng u nhiên r i r c v i vi c s  d ng cácằ ữ ậ ữ ữ ế ẫ ờ ạ ớ ệ ử ụ  

phương pháp xác su t. Trong này ph n l n áp d ng nh ng mô hình toán h c [mà đấ ầ ớ ụ ữ ọ ể 

mô t  t  ch c k t c u­ho t đ ng nh ng h  th ng đả ổ ứ ế ấ ạ ộ ữ ệ ố ược nghiên c u] là đứ ược xây d ngự   trên c  s  nh ng mô hình [thu c] thuy t hàng đ i (queueing theory) mà vi c phân tíchơ ở ữ ộ ế ợ ệ   chúng  (các  mô  hình)  có  th  để ược  th c  hi n b ng nh ng  phự ệ ằ ữ ương  pháp  phân  tích  (analytical), s  h c (numeral) và th ng kê (statistic). Trong đó các phố ọ ố ương pháp phân  tích thì s  d ng các phử ụ ương pháp xác su t [trong] thuy t hàng đ i, phấ ế ợ ương pháp số 

h c s  d ng các phọ ử ụ ương pháp các ti n trình ng u nhiên Markov, phế ẫ ương pháp th ngố  

kê s  d ng phử ụ ương pháp mô hình hóa mô ph ng (simulation).ỏ

Theo tác gi , vì ph c t p không h n là t t, cũng ch a h n là đúng, nên trong khiả ứ ạ ẳ ố ư ẳ  

s  d ng các phử ụ ương pháp phân tích (analytical) luôn hướng đ n nh ng công th c toánế ữ ứ  

h c đ n gi n, [đi u này] cũng đ  t o đi u ki n th c hi n nh ng báo cáo có ý nghĩa,ọ ơ ả ề ủ ạ ề ệ ự ệ ữ   không ch y theo tính toán ph c t p mà v n đ a ra đạ ứ ạ ẫ ư ược nh ng cái nhìn đ y đ  v  tínhữ ầ ủ ề  

ch t tấ ương thích [tương đương] c a nh ng h  th ng th c v i mô hình. Vi c s  d ngủ ữ ệ ố ự ớ ệ ử ụ  

nh ng công th c đ n gi n cũng t o đi u ki n tính toán nh ng đ c tính ho t đ ngữ ứ ơ ả ạ ề ệ ữ ặ ạ ộ   (functioning characteristics) ch  y u nh : t i ngoài, t i trong và nh ng giá tr  trungủ ế ư ả ả ữ ị   bình c a nh ng  đ c tính [mang tính] xác­su t­v ­th i­gian (time­ủ ữ ặ ấ ề ờ probabilistic)  c aủ  

nh ng h  th ng.ữ ệ ố

Tài li u lý thuy t này có kèm theo nh ng ví d  và bài t p hệ ế ữ ụ ậ ướng đ n vi c phátế ệ   tri n ki n th c và k  năng v n d ng nh ng mô hình và phể ế ứ ỹ ậ ụ ữ ương pháp đ n gi n nh tơ ả ấ  

đ  tính t i ngoài, tài trong c a nh ng thành ph n riêng bi t trong h  th ng và toàn bể ả ủ ữ ầ ệ ệ ố ộ 

h  th ng và đ  th c hi n nh ng phân tích đ c tính ho t đ ng nh ng h  th ng th c,ệ ố ể ự ệ ữ ặ ạ ộ ữ ệ ố ự  

được mô t  (mô hình hóa) dả ướ ại d ng nh ng mô hình hàng đ i ho c nh ng mô hìnhữ ợ ặ ữ   các ti n trình ng u nhiên Markov.ế ẫ

Tài li u này có th  giúp ngệ ể ườ ọi đ c đ t đạ ược nh ng m c tiêu c  b n sau:ữ ụ ơ ả

2.1.1.  Có được m t cái nhìn ban đ u v  nh ng nguyên lý mô hình hóaộ ầ ề ữ  

nh ng h  th ng ph c t p trên c  s  nh ng ví d  mô hình hàng đ i [đữ ệ ố ứ ạ ơ ở ữ ụ ợ ượ ử c s

d ng r ng rãi] và nh ng phụ ộ ữ ương pháp tính toán c a chúng v i vi c s  d ng 3ủ ớ ệ ử ụ  

phương pháp chính: phân tích, s  h c và mô ph ng. ố ọ ỏ

2.1.2.  Hi u bi t để ế ược nh ng n n t ng toán h c c  b n nh t cho vi cữ ề ả ọ ơ ả ấ ệ   nghiên c u sau này và ý nghĩa toán h c đ n gi n nh t cho nh ng ti n trình vàứ ọ ơ ả ấ ữ ế  

h  th ng th c.ệ ố ự

2.1.3.  Hi u bi t để ế ược m t b  nh  nh t các mô hình, phộ ộ ỏ ấ ương pháp và  công c  đ  nghiên c u nh ng h  th ng th c không ph c t p trong nh ng lĩnhụ ể ứ ữ ệ ố ự ứ ạ ữ  

v c  ng d ng khác nhau. ự ứ ụ

1. Nh ng v n đ  c  b n v  mô hình hóa ữ ấ ề ơ ả ề

T t c , nh ng gì b t đ u t t đ p, l i k t ấ ả ữ ắ ầ ố ẹ ạ ế   thúc t i t  T t c  nh ng gì b t đ u t i t , thì k t ồ ệ ấ ả ữ ắ ầ ồ ệ ế  

thúc càng t i t  h n. (Quy lu t Pudder) ồ ệ ơ ậ

Mô hình hóa ­  thay m t đ i tộ ố ượng ban đ u b ng m t đ i tầ ằ ộ ố ượng khác, mà 

g i là mô hình (hình 1.1), và vi c th c hi n nh ng th c nghi m v i mô hình làọ ệ ự ệ ữ ự ệ ớ  

v i m c tiêu nh n đớ ụ ậ ược nh ng thông tin v  h  th ng b ng cách nghiên c uữ ề ệ ố ằ ứ  

nh ng tính ch t c a mô hình.ữ ấ ủ

Hình 1.1. V  khái ni m “mô hình hóa” ề ệ

Nh ng đ i tữ ố ượng mô hình hóa trong k  thu t là nh ng h  th ng và nh ngỹ ậ ữ ệ ố ữ  

ti n trình ch y trong h  th ng đó. Nói riêng, trong k  thu t nh ng đ i tế ạ ệ ố ỹ ậ ữ ố ượng mô  hình hóa là máy tính, t  h p máy tính, h  th ng tính toán và m ng máy tính.ổ ợ ệ ố ạ

Mô hình hóa cho kh  năng nghiên c u nh ng đ i tả ứ ữ ố ượng mà vi c th cệ ự   nghi m tr c ti p v i chúng là:ệ ự ế ớ

Khó th c hi n;ự ệ Không l i v  kinh t ;ợ ề ế Nói chung là không th  th c hi n.ể ự ệ

Mô hình hoá – m t lĩnh v c quan tr ng trong vi c áp d ng nh ng hộ ự ọ ệ ụ ữ ệ 

th ng tính toán hay m ng máy tính trong khoa h c và k  thu t: trong toán h c vàố ạ ọ ỹ ậ ọ  

v t lý, trong vi c bán vé xe và vé máy bay, trong vi c ki n t o c  khí và máyậ ệ ệ ế ạ ơ   móc, trong quang h c và đi n t , v.v.  S  lan r ng h n n a c a mô hình hóa n mọ ệ ử ự ộ ơ ữ ủ ằ   trong nh ng lĩnh v c nh  kinh t , xã h i, ngh  thu t, sinh h c, y h c, v.v.  Trongữ ự ư ế ộ ệ ậ ọ ọ   khi đó, máy tính và m ng máy tính t  nó là nh ng đ i tạ ự ữ ố ượng mô hình hóa trong  giai đo n: thi t k  nh ng h  th ng m i ho c nâng c p (c i thi n) nh ng hạ ế ế ữ ệ ố ớ ặ ấ ả ệ ữ ệ 

th ng có s n, phân tích hi u qu  s  d ng nh ng h  th ng trong nh ng đi u ki nố ẳ ệ ả ử ụ ữ ệ ố ữ ề ệ   khác nhau (ví d  trong nh ng tình hu ng c c đoan, trong nh ng đi u ki n tăngụ ữ ố ự ữ ề ệ   nhu c u v  tính tin c y (reliability)). Áp d ng mô hình hóa trong giai đo n thi tầ ề ậ ụ ạ ế  

k  t o đi u ki n th c hi n vi c phân tích nh ng trế ạ ề ệ ự ệ ệ ữ ường h p khác nhau c aợ ủ  

5.1.2. Khái ni m ti n trình ng u nhiên Markov ệ ế ẫ

5.1.2. Tham s  và đ c tính ti n trình ng u nhiên Markovố ặ ế ẫ

5.2.1.2.1.Các tham s  c a ti n trình ng u nhiên Markov ố ủ ế ẫ

5.2.1.2.2.Các đ c tính c a ti n trình ng u nhiên Markov ặ ủ ế ẫ

5.1.3. Các phương pháp tính mô hình Markov

5.1.4. Mô hình Markov các h  th ng hàng đ iệ ố ợ

5.1.5. Mô hình Markov các m ng hàng đ iạ ợ

5.1.6. Th o lu n và gi i quy t bài toánả ậ ả ế

6. Mô hình hóa mô ph ng ỏ

6.1.1. C  s  mô hình hóa mô ph ngơ ở ỏ

6.1.2. Các phương pháp hình thành s  ng u nhiênố ẫ

6.1.3. Nh p môn GPSS Worldậ

6.1.4. Quá trình mô hình hóa trong môi trường GPSS World

6.1.5. Các operator trong GPSS World

6.1.6. Các command trong GPSS World

6.1.7. Làm quen v i h  th ng NS2/NS3ớ ệ ố

Tham kh o:ả

[1]    http://www.intmath.com/Counting­probability/13_Poisson­probability­ distribution.php

[2]http://www.tutorvista.com/content/math/statistics­and­

probability/probability/poisson­distribution.php

Discrete_distributions/Geometric_distribution.htm

[4]http://wiki.answers.com/Q/Applications_of_Geometric_distribution_in_r eal_life