Quyển số 2 cấu trúc mạng đường trục ISDN việt nam

Có nhiều định nghĩa khác nhau về SDH [11,12,15,16,] nhưng đều khẳng định chung rằng mạng truyền dẫn sử dụng công nghệ SDH là mạng được hình thành từ các thiết bị truyền dẫn được thiết kế

_NGHIEN CUU TIEP THU CONG NGHỆ TIÊN TIẾN

DE THIET LAP VA TO CHUC KHAI THAC THU NGHIEM

MANG THONG TIN SO LIEN KET DA DICH VU ISDN

Đơn vị chủ trì : Viện KHKT Bưu điện

Chủ nhiệm : PGS.PTS Nguyễn Cảnh Tuấn

Cong tac viên:KS Nguyễn Việt Cường

KS Nguyễn Anh Tuấn

"Dự báo phát triển mạng ISDN trên mang

Viễn thông Việt nam đến năm 2010” ' Chủ trì : PGS.PTS Nguyễn Cảnh Tuấn

PTS Vũ Tuấn Lâm

"Cấu trúc mạng đường trục ISDN Việt

"

nam Cho tri: Ths Dinh Văn Dũng

“Cấu trúc mạng nội hạt và mạng ngoại vi”

Chủ trì: PTS Nguyễn Minh Dân

"Các mạng nội bộ : Mạng điều hành”

Chu tri: PTS.Nguyén Qui Minh Hiển

"Các mạng nội bộ: Mạng đồng bộ”

Chủ trì: KS Nguyễn Hữu Hậu

“Các mạng nội bộ: Mạng báo hiệu"

Chủ trì: KS Lê Ngọc Giao

“Mô hình mạng ISDN tổng thể và kết nối

các mạng cộng sinh”

Chủ trì: KS Đỗ Mạnh Quyết

"Bộ tiêu chuẩn mạng ISDN Việt nam”

Chủ trì: PTS Nguyễn Quí Minh Hiển

"Nghiên cứu kết hợp mạng thông tin chuyên dùng Bộ nội vụ với mạng đường trục quốc gia”

Chủ trì: Ths Nguyễn Đăng Tiến

Ths Nguyễn Quang Tuấn

"Nghiên cứu kết hợp mạng thông tin chuyên dùng Bộ quốc phòng với mạng đường trục quốc gia”

Chu tri: PTS V6 Kim

“Nghiên cứu thiết kế mạng thông tin đối lưu sóng cực ngắn cho Việt nam”

Chủ trì: KS Nguyễn Tiến Mỹ

"Đề xuất giải pháp hợp lý xây dựng mạng

ISDN ở Việt nam”

Quyển số 8 Quyển số 9

Quyén sé 10

Quyển số [1

Quyển số I2

1.2.1 Mô tả phần tit mang SDH ccccccccccccctccecces cece ene c cee eeteeetesttasetastetetecute 3

2.2.1.2 Thu thập đữ liệu năm cơ sỞ : 2.2.1.3 Các mô hình dự báo tổng lưu lượng di và đến của các nút mạng 15 2.2.1.4 Các phương pháp dự báo lưu lượng điểm - điểm

2.2.1.5 Mô tả thuật toán Kruithof -

2.2.1.6 Giải pháp cho đê tài

2.2.2 Dịch vụ phi thoại

2.2.2.1 Tổng quan

2.2.2.2 Số liệu đầu vào -.-

2.2.2.3 Dự báo lưu lượng của mỗi nút mạng - - se cScssveserrrerecc 2.2.2.4 Xây dựng ma trận lưu lượng liên tỉnh re 23

3 LUA CHON CONG CU PHAN MEM

3.1: PHẦN MÊM LẬP KẾ HOẠCH MẠNG CỦA TELSTRA 42 3.1.1 Phần mềm dự báo hm lượng FOr€eHiqH ì cào 42 3.1.2 Phần mềm định cỡ mạng CAapÍdÍH che eee 42

3.2 PHAN MỀM LẬP KẾ HOẠCH MẠNG CỦA ITU-T se 44

3.2.1 Chu trình tính tỐH Ăn Hà Kha 44 3.2.2 Số liệu đẦN VÀO HH HH HH Hà Hà kinh Hà gay 44 3.2.3 Kết quả đầu rd HH HH HH HH HH ca 45

3.3 PHƯỜNG ÁN SỬDỤNG TRONG ĐỀ TÀI 2555 cu csntreecerrree 46 3.3.1 Lựa chọn phương án thiết kế Su HH Hye 46

3.3.2 Mơ tả quy trình thiết KẾ HH th Ha cxe 47

KẾT QUẢ DỰ BÁO LƯU LƯỢNG LIÊN TỈNH cccccccecee 50

4.1 LƯU LƯỢNG DỊCH VỤ THOẠI ceHeieereieeerreerec ,.O

4.1.1 Nhu cầu dich VỤ Ăn HH HH2 Hệ 50 4.1.2 Thong ké va cat ly leas htong lien ttn Là cao 50 4.1.3 Ma trận lưu lượng HĂH CƠ SỔ LH HH Ha gu Ệ 54

4.1.4 Dự báo ma trận hit lượng ì.à cà 54

4.1.4.1 Tinh cường độ sử dụng điện thoại trung bình 54

4.1.4.2 Ma trận lưu lượng liên tỉnh -54

4.2 LƯU LƯỢNG DỊCH VỤ PHI THOẠI - tt 2211112217122 58 4.2.1 Số liệu đẦH VÀO SH HH HH HH HH hiệu 58 4.2.2 Dich vue Titer net nan .Ắ.e.Ắ ẢẢ Ơù 58

28.15.9096 69

4.2.4 Dich vu ISDN occ cece ene e renter cree cette rien ete gnitsietegereree 74 L6) 0 70 1 ee 77

4.2.6 Dịch vụ kênh LHHÊ TÏÍÊH Gà Tnhh hờ 80 CẤU TRÚC MẠNG CHUYỂN 10.057 ~ 84

5.1 CẤU TRÚC MẠNG HIỆN THỜI 84

5.2 NHU CẦU KÊNH LIÊN TỈNH CUA NUT MẠNG cccc c2 se 86 5.3 TỔNG ĐÀI QUÁ GIANG MỚI cv cv sinh 220212110121 96 5.3.1 Phuong pháp tính lum lượng ni ving ccc cece sce tee eee 96 3.3.2 Kết quả tính tOẲH nhe 97 5.4 CẤU TRÚC MẠNG CHUYỂN MẠCH TƯỞNG LAI c-ccscc-co: 109 CẤU TRÚC MẠNG ĐƯỜNG TRỤC TƯƠNG LAI 5scescscce i 6.1 NHU CAU TRUYỂN DẪN - Hee iy 6.2 PHUONG PHÁP ĐỊNH CỠ MẠNG SDH CĨ CẤU TRÚC VỊNG L14 6.3 TUYẾN HÀ NỘI - HTY - HBH - SLA - LAI CHÂU 117

6.4 TUYẾN HÀ NỘI - VPC - PTO - YBI - LCI - TQG - HÀ GIANG 118

6.5 TUYEN HA NOI - HDG - HPG - QUANG NINH .!20

6.6 TUYẾN HÀ NỘI - BNH - BGG - LSN - CAO BẰNG 121

6.7 TUYẾN HÀ NỘI - TNN - BẮC CẠN ccnncrrree 122 68 TUYẾN TP HỒ CHÍ MINH - ĐỒNG BẰNG SƠNG CỦU LONG 123

Hi

6.9 TUYẾN TP HỒ CHÍ MINH-BDG-BPC-ĐLC-GLI-KON TUM 125 6.10 CẤU TRÚC MẠNG ĐƯỜNG TRỤC BẮC NAM re 126

CHƯƠNG 7 SO SÁNH VỚI CÁC TÍNH TOÁN KHÁC - 130

7.1 ĐỀ TÀI VÀ KẾ HOẠCH LIÊN QUAN coccstvteeerrererrree 130

7.2 SO SÁNH PHƯỞNG PHÁP VÀ CÔNG CỤ THIẾT KẾ 130

7.3 SO SÁNH KẾT QUÁ DỰ BÁO LƯU LƯỢNG Sen ccveereee 131 7.4 SO SANH KET QUA CAU TRÚC MẠNG CHUYỂN MẠCH 131

7.5 SO SANH KET QUA CAU TRUC MANG TRUYEN DAN QUOC GIA 132

8 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ . -cvccce<<eCECE.versaseosrosree 137 8.1 KẾT LUẬN Q2 HH 2112122112 se sec 137

B.2 KHUYEN NGHI ow cccccsscsccssecssscsssssssecseessseesesssessssessusssessusssenssscsrvessnsesectss 137 8.2.1 Mạng chuyển mạch SH HH ru te 137

8.2.2 Mạng truyền dẫn liên tĨnh cà TH nhe 138

8.2.3 Khuyến nghị lập kế hoạch phát triển mạng 139

PHU LUC A: DICH VU THOAL wiccscssssssseccsssssssssssssessessasssosssessessstsasercessesssssnssseeees A.1 NHƯ CẦU THUÊ BẢO s22 210122 12211 re

A.2 MA TRẬN LƯU LƯỢNG NĂM CƠ SỞ

A.3 MA TRẬN LUU LƯỢNG NĂM 2010

A.4 MA TRẬN CƯỜNG ĐỘ SỬ DỤNG ĐIỆN THOẠI TRƯNG BÌNH 151

PHỤ LỤC B: LƯU LƯỢNG DỊCH VỤ PHI THOẠI -5-scccssvcse 152 B.1 MA TRẬN LƯU LƯỢNG DỊCH VỤ INTERNET NĂM 2010 152 B.2 MA TRẬN LƯU LƯỢNG DỊCH VỤ X.25 NĂM 2000 VÀ 2010 158

B.3 MA TRẬN LƯU LƯỢNG DỊCH VỤ ISDN NĂM 2000 VÀ 2010 159

B.4 MA TRAN LUU LUUNG DICH VU FRAME RELAY NAM 2000 VA 2010 160

B.5 MA TRAN LUU LƯỢNG DICH VU KÊNH THUÊ RIÊNG NĂM 2000 VA

PHU LUC C: MOT SO TEP DU LIEU DAU VÀO PLANITU 162

PHỤ LỤC D: MẠNG HIEN THOIL.Q csssesssssssssssssessevecsssseesessnssecssressensenesssseensssecs 165 D.1 THÔNG SỐ CÁC TỔNG ĐÀI ĐANG HOẠT ĐỘNG TRÊN MẠNG 165 PHỤ LỤC E: VÍ DỤ VỀ KẾT QUÁ CỦA PLANITU c-ecc 167

iv

E.1 KÍCH CO TONG DAL occcccccccccssecccsccsseeescssovecsssssvsasecesserecsensseeesersesversassesssstsens 167

E.2 TONG CHI PHL MANG occecccccccsccssscccssessssvsssenvesessessessessessavsssensesenseeseeses 167

E.3 KICH CO KET NOL TRUYEN DAN wocccccccecsccsssessccssetessecsevecesessnseesenssaeeeees 168 THUẬT NGỮ & VIẾT TẮT sesensseenenseaseraseaceeeseeneseos "— 170

TÀI LIỆU THAM KHẢO ¬

LOI NOI DAU

Việc lập kế hoạch mạng là điều thiết yếu khi việc kinh doanh hướng về sự sống

còn của lợi nhuận Đề định hướng đúng sự phát triển mạng viễn thòng quốc gia

đòi hỏi có một kế hoạch mạng chính xác nhất định Đề tài “Cấu trúc mạng đường trục ISDN Việt nam” được hình thành với mục tiêu để làm chủ quy trình và

phương pháp tính cấu trúc mạng truyền dẫn quốc gia Ngoài ra, kết quả dự báo

lưu lượng: thoại, và phi thoại, xác định số cấp, kích cỡ mạng chuyển mạch và

mạng truyền dẫn sẽ là những khuyến nghị cho quá trình phát triển mạng viễn

thông quốc gia

Bố cục để tài chia là 3 phần chính: tìm hiểu và lựa chọn phương pháp luận thích hợp cho việc xây dựng cấu trúc mạng chuyển mach (chuong!-2), lua chon cong

cụ phần mẻm (chương 3) và kết quả tính toán (chương +6)

Trước khi bắt đầu vào việc thiết kế mạng, chúng tôi lược qua một số kiến thức cơ

bản liên quan đến để tài như: mạng đường trục mạng truyền dẫn phản bậc đồng

bo SDH va cdc cấu trúc mạng Chương 2 sẽ trình bày quy trình và phương pháp

tính cấu trúc mạng truyền dẫn Đây là những phương pháp luận nẻn tảng để giải

quyết các vấn đề như dự báo lưu lượng và định cỡ mạng

Phần tiếp sẽ giới thiệu qua vẻ các còng cụ phdn mềm sản có và phương án sử dụng trong đề tài (chương 3) Việc lựa chọn còng cụ và phương án giải quyết những vấn để mà còng cụ không tính được mang ý nghĩa quan trọng đối với sự chính xác của kết quả

Phần sau đó sẽ lần lượt đưa ra các kết quả và kết luận liên quan đến việc dự báo

lưu lượng thoại và phi thoại (chương 4), cấu trúc mạng chuyên mạch (chương Š)

và truyền dẫn đường trục tương lai (chương 6)

Đề đánh giá sự tin cậy của kết quả thu được, chương 7 sẽ đưa ra sự so sánh với các kết qua của để tài kế hoạch mạng liên quan Và cuối cùng, chương 8 sẽ cỏ đọng lại các kết quả đạt được của để tài cũng như nêu ra các khuyến nghị ứng dụng vào mạng lưới thực tế

vị

CHUONGL: GIỚI LHIỆU CHƯNG

CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1: Mạng đường trục quốc gia

Mạng đường trục quốc gia (national backbone network) hay còn gọi là mạng đường dài quốc gia (national long-distance network), theo nhu dinh nghia cua ITU-T, la mot mang được thiết kế và xây dựng trên qui mô lớn về mặt không gian, có chức năng kết nối tất cả các mạng nội hạt (bao gồm cả mạng thành phố

và mạng nông thòn ) trên phạm vi quéc gia [1,7] Không chỉ bó hẹp trong phạm

vi quốc gia, mạng đường trục còn kết nối trực tiếp với mạng viễn thông quốc tế

để tạo nên mối liên kết giữa mạng viễn thông quốc gia và mạng viễn thông quốc

tế Do tính chất rộng lớn vẻ mặt không gian và tầm quan trọng về ý nghĩa nên có thể nói răng mạng đường trục, theo đúng như tên gọi của nó, thực sự là xương sống của mạng viễn thông quốc gia, đồng thời có thẻ khẳng định một cách chắc

chắn rằng mạng đường ưục phải là mang có qui mô lớn nhất không chỉ về mặt

không gian mà cả về mặt thời gian lẫn số lượng thiết bị, chỉ phí và mọi yếu tố

khác

Khả năng xử lý lưu lượng lớn độ thỏng suốt cao, kết nối trên những khoảng cách

xa là những tính chất đặc trưng cho mạng đường trục Điều này đòi hỏi không những phải trang bị cho mạng đường trục những thiết bị chuyên mạch dung lượng

lớn, những thiết bị truyền dẫn tốc độ cao, có khả nãng truyền dẫn trên những

khoảng cách lớn mà quan trọng hơn cả là phải có một cấu trúc mạng hợp lý Cấu trúc này vừa phải đáp ứng được các tiêu chuẩn về mật kỹ thuật, lại phải vừa mang tính kinh tế, rức là phải có giá thành hợp lý và độ mẻm dẻo nhất định để có khả năng cập nhật những tiến bộ vẻ khoa học kỹ thuật và phát triển xã hội

Xuất phát rừ những đồi hỏi nêu trên nên trong hẳu hết các mạng đường trục của

các quốc gia phân cấp và định tuyến lưu lượng qua tổng đài transit là đặc điểm

nổi bật trong cấu trúc mạng Thông thường, mạng đường trục có thẻ có từ hai đến

bốn cấp, tuỳ thuộc vào qui mô khòng gian của mạng Cấp cơ sở của mạng đường trục là những trung tâm vùng nơi mà các tổng đài nội hạt nối đến và cũng là nơi thiết lập các kết nối đường dài Những trung tâm cơ so nay, đến lượt chúng, lại được kết nối đến cấp thứ hai cao hơn và quá trình tương tự điển ra cho đến cấp cao nhất của mạng

Hệ thống chuyển mạch tren mang đường trục là tổng đài transit hoặc tandem cd nang lực xử lý lớn và khả náng kết nối đi xa nằm trên các cấp mạng, và nếu nhìn

từ góc độ nhà quản lý thì những tổng đài cấp cao nhất thường được bố trí trên những vùng trong điểm nơi có mát độ dân số và tốc độ phát triển kinh tế xã hội

CHUONG1: GIOL THIEU CHUNG

cao Sự phân bố các tuyến lưu lượng giữa những tổng đài này sẽ tuân theo những quy tắc nhất định được áp dụng cho rừng cấu hình phản cấp cụ thể Những quy tắc này sẽ được trình bày trong các chương tiếp theo

Đi cùng với hệ thống chuyển mạch gồm các tổng đài transit và tandem là hệ

thống truyền dẫn cho mạng đường trục gỏm các đường trung kế Trèn thực tế, hầu hết các hệ thống truyền dẫn đều rơi vào một trong hai loại là hệ thống ghép kênh phân chia theo tẩn số và ghép kênh phân chia theo thời gian Hệ thống thứ nhất sử dụng các phương tiện truyền dẫn là kênh vi ba , cáp đồng trục và đôi khi

sử dụng cả cáp đối xứng, còn hệ thống thứ hai sử dụng kênh vi ba , cáp đồng trục

và cáp quang [7]

1.2 _ Mạng truyền dẫn phân bậc số đồng bộ SDH

SDH là tên viết tắt của SYNCHRONOUS DIGTTAL HIERARCHY, có nghĩa là

sự phân cấp số đồng bộ, được bất nguồn tir SONET (Synchronous Optical

Network) do Bellcore khoi xuéng từ năm 1983 và được TTU-T chính thức đưa vào

các văn bản từ tháng l1 năm 1988 Có nhiều định nghĩa khác nhau về SDH [11,12,15,16,] nhưng đều khẳng định chung rằng mạng truyền dẫn sử dụng công nghệ SDH là mạng được hình thành từ các thiết bị truyền dẫn được thiết kế để chuyển tải lưu lượng với các tốc độ bịt đã được chuẩn hoá Các tốc độ này đều

được xây dựng từ tốc độ cơ sở là 64 kbit/s và được chuẩn hoá như bảng Ì.1

Bảng I.L : Tốc độ bịt được chuẩn hoá của SDH

STM-+ STS-12, OC-12 | 622080 7680 (252 El)

STM-S STS-24, OC-24 | 1244160 | 15360(504E1) | STM-L6 :_ 315-348, OC-8 | 2488320 F30720 ( 1008 El} | STM-64 : STS-192, OC-192 9953280 : 122880 (4032 El) |

Số liệu được rập hợp từ các tài liệu [ll lŠ !6 37, 35, 36]

Cùng với bảng tiêu chuẩn vẻ tốc độ bít chuẩn hoá cho SDH của CCITT, nam

1988 tô chức này cũng đã ban hành bộ điẻu chuẩn vẻ cấu trúc ghép đồng bộ

CHUONG: GIỚI THIỆU CHƯNG

1.2.1 M6 ta phan tir mang SDH

,Chúng ta sẽ bắt đầu với các thiết bị ghép dau cudi TM (Terminal Multiplexer)

Hình !.1 dưới đây sẽ mô tả cấu trúc chức năng của các thiết bị này

©) STM-16 TM 2,5 Gbps Hình 1, 1: Các thiết bị ghép kênh dau cudi SDH

1: Khởi giao tiếp nhánh dông bộ hoác cận dồng bộ 2: Khối ghép kênh SDH

3; Khói giao tiếp lUỐNg

CHƯƠNG!: GIGI THIEU CHUNG

Thiết bị ghép đầu cuối TI là phản tử kết cuối đường được sử dụng nhiều nhất trên mạng SDH Về thực chất, các TMI hoạt động như những bộ tập trung với đầu vào là các nhánh đồng bọ hoặc cận đồng bộ được nối đến từ khách hàng Trong

số ba loại TM trên thì hai loại cuối là những thiết bị đầu cuối có bảo vệ 1+1 [27] Loại thiết bị thứ hai mà chúng ta quan tâm đến là các bộ ghép xen tách ADM, Đây được coi là thiết bị quan trọng nhất trong mạng SDH Hình 1.2 sẽ mô tả cấu trúc của các bộ ADM thông dụng

CHUONGI: GiCl THIEU CHUNG

Hình 1.2: Các thiết bị ghép xen/tách SDH

1: Khối giao tiếp luỏng phía rrái 3: Khối giao tiếp luồng phía phải

2: Khối nỗi chéo số 4: Khỏi giao tiếp nhánh dông bộ hoặc cận

wie GL wiUl THIEL CHUNG

Céng nghé SDH cho phép các bộ ADM có thể xen/tách các luỏng tín hiệu có tốc

độ thấp vào/ra khỏi những luồng có tốc độ cao hơn mà không cần phải phản kênh

toàn bộ luồng tín hiệu Hơn nữa, còn có thẻ dễ dàng thay đổi chức năng của ADM để nó có thể hoạt động như một TÀI hoặc một hệ thống đấu chéo Chính vì

vậy mà đây là loại thiết bị được các nhà sản xuất quan tâm nhiều nhất

Ngoài hai loại thiết bị nêu trên, mạng SDH còn có một số phần tử khác như bộ lặp, các hệ thống nối chéo số băng hẹp và băng rộng, các thiết bị tải mạch vòng

số và các nút kết hợp (Matched Node) Những phần tử này được minh hoa trong hình 1.3

Có một điều thú vị là mặc dù chức năng của các thiết bị trên mạng SDH là khác nhau nhưng tất cả chúng đều có chung một nguyên lý Nguyên lý này được mô tả chi tiết trong Khuyến nghị G783 của [TU-T và trong {16], nó phản ánh rất rõ cấu trúc ghép đồng bộ theo các tiêu chuẩn được [TU-T thiết lập cho SDH

1.2.2 Cấu trúc mạng SDH

Cấu hình mạng là một trong những điểm mạnh của mạng sử dụng công nghệ

SDH Mang SDH có 4 cấu hình cơ bản như hình 1.4 [14.15,16.27]

Từ bến cấu hình cơ bản trên, ta có thể xây dựng những cấu hình mạng bất kỳ, chẳng hạn như cấu hình hỗn hợp ở Hình 1.5

Theo định nghĩa mạng vòng SDH sẽ được hình thành khi có tối thiểu là hai phần

tử mạng kết nối với nhau tạo nẻn một đường khép kín Như vày, nếu ta đánh số các phần tử mạng và kết nối chúng tuần tự với nhau thì phần tử cuối cùng sẽ nối với phần tử đầu tiên

Trên thực tế, tất cả các mạng vòng SDH đều có khả năng tự hỏi phục Bảng 1.2

dưới đây sẽ liệt kê ba đặc điểm chính đặc trưng cho mạng vòng SDH

Bảng 1.2: Ba đặc trưng chính của mạng vòng SDH

Số sợi quang trèn một kênh 2 sợi

4 sợi

.| Chế độ truyền tín hiệu Truyền một hướng

Truyền hai hướng

CHƯƠNG!: GIGI THIEL CHUNG

a) Cấu hình điểm điểm

CHƯƠNG!: GIGI THIEU CHUNG

APM

Hệ Mạng vòng quốc gia ADM thống

wan ly) ¡

, - ADM X Nối chéo 5

Tổng đài 14 =N Téng dai ADM

Gateway (Mang vong Gateway" fang an

- Mạng vòng chuyển mạch tuyến một chiều, hai sợi quang (UPSR 2)

- Mang vòng chuyền mạch đường một chiều, hai sợi quang (ULSR 2)

- Mang vòng chuyển mạch tuyến hai chiều, bốn sợi quang (BPSR 4)

Trong mạng vòng một chiều, quá trình định tuyến ở chế độ hoạt động bình thường được thực hiện sao cho các luồng lưu lượng của một kết nối giữa hai điểm trên mạng được truyền đi theo cùng một hướng Mạng vòng một chiều thường được sử dụng cho những khu vực địa lý vừa và nhỏ, chẳng hạn như mạng đô thị Ngược lại, quá trình định tuyến ở mạng vòng hai chiều ở chế độ hoạt động bình thường được thực hiện sao cho cả hai luồng lưu lượng của một kết nối được truyền đi qua cùng một số nút trên mạng nhưng theo hai hướng khác nhau

Số lượng sợi quang trên một kênh cũng là yếu tố quan trọng đối với mạng vòng Trong mạng vòng hai sợi, mỗi nhánh sợi đều phải phục vụ cho cả kênh làm việc lẫn kênh bảo vệ, điều này có nghĩa là trên mỗi sợi chỉ có một nửa số kẻnh tối đa

được định nghĩa là kênh làm việc và nửa còn lại được định nghĩa là kênh bảo vệ

Đối với mạch vòng bốn sợi, mỗi nhánh cáp quang bao gồm bốn sợi và các cặp hoạt động và bảo vệ được thực hiện trên từng sợi riêng biệt Cấu hình mạng bốn sợi này được sử dụng chủ vếu cho kết nối liên đài trên một khu vực địa lý rộng Đặc điểm cuối cùng được khai thác ở mạng vòng SDH là khả năng chuyển mạch bảo vệ Có hai cấu hình chuyển mạch bảo vệ là bảo vệ đường và bảo vẻ tuyến Chuyển mạch bảo vệ đường cho phép khôi phục tất cả các kènh hoạt động ứng

-8-CHƯƠNG!: GIỚI THIỆU CHƯNG

voi dung lượng SDH hiện thời và hoạt dộng như một sự 2ao vệ đơn le, trong khi

đó chuyển mạch bảo vẻ tuyến chỉ cho phép khôi phục các kênh hoạt động ứng với

dung lượng thấp hơn dung lượng SDH hiện thời

Ngoài hai chế độ bảo vệ đường và bảo vệ tryến nêu trên, mạng vòng SDH còn cho phép thực hiện chuyển mạch bảo vệ theo hai phương thức là bảo vệ l:N (tự động hồi phục vẻ trạng thái ban đầu sau khi sự cố đã được khác phục) và bảo vệ 1+l (ngược với L:N) Những phương thức này đã được các tác giá [15] trình bày rất kỹ lưỡng nên chúng tôi sẽ không mô tả chỉ tiết hơn

1.2.3 Lý do sử dụng công nghệ SDH

Việc sử dụng hệ truyền dẫn cáp quang và công nghệ SDH cho mạng đường trục

sẽ đem lại rất nhiều thuận lợi Thứ nhất, hệ truyền dẫn cáp quang cho phép truyền dẫn với tốc độ rất cao, độ rộng băng tần rất lớn trên những khoảng cách rất lớn, những ưu điểm mà hầu như không thể thực hiện được trên hệ truyền dẫn khác

Yếu tố này là rất quan trọng, thậm chí còn quan trọng hơn cả sự chênh lệch về mặt giá thành Thứ hai, xuất phát từ đặc điểm của mạng đường trục là đòi hỏi phải có sự xen tách và ghép các luỏng lưu lượng rất phức tạp nên việc sử dụng còng nghệ SDH sẽ đem lại rất nhiều lợi thế so với công nghệ PDH cũng sử dụng

hệ truyền dẫn cáp quang Khác với PDH, công nghệ SDH cho phép xen tách và

ghép trực tiếp các luồng lưu lượng có tốc độ khác nhau, đồng thời nâng cao khả năng quản lý, giám sát và bảo dưỡng mạng, nâng tốc độ bit được tiêu chuẩn hoá

vượt qua giới hạn của PDH giảm bớt số lượng thiết bị rên mạng Ngoài ra sử dụng công nghệ SDH còn cho phép khắc phục được những khó khăn khi kết nối mạng viên thông quốc gia với mạng viễn thông quốc tế vẫn còn tồn tại bai tiêu

chuản phân cấp khác nhau là châu Âu và Bắc Mỹ [15] Một lợi thế nữa được đem

lại khi sử dụng công nghệ SDH cho mạng đường trục là khả năng đồng bộ mạng trên phạm vi toàn quốc và khả năng phân cấp theo các tốc độ bit đã được chuẩn hoá Cuối cùng, với những cấu hình mạng truyền dẫn khác nhau đặc biệt là cấu hình mạng vòng có khả năng tự hồi phục, có thể nhận xét rằng việc sử dụng công

nghệ truyền dẫn SDH là thực sự thích hợp cho mạng đường trục

Trong số những cấu hình mang cơ bản mạng vòng là cấu hình đặc trưng của mạng truyền dẫn sử dụng công nghệ SDH Đây là cấu hình mạng được sử dụng phỏ biến nhất, đặc biệt là cho mạng nòi hạt và mạng đường trục với những ưu

điểm nỏi bật sau:

- Kha nang ghép xen tách dễ dàng nhờ các bộ ADM cho phép xen hoặc tách mot luong El bat ky ma không cản phải phân kênh toàn bộ luồng tín hiệu

CHUONGI: GIGI THIEU CHUNG

- Có thể kết nối nhiều mạng vòng với nhau theo cấu hình ghép back to back nhờ

- Có thể xây dựng các cấu hình mạng vòng tự hồi phục với hai ché 46 bdo vé 1+1

và 1:N, nhờ đó mạng vẫn có thẻ hoạt động ngay cả khi có sự cố xảy ra Ngoài ra,

với cấu hình mạng vòng, nhà thiết kế mạng có thể thay đổi các cấu hình bảo vệ

(bảo vệ đường hoặc bảo vệ tuyến) một cách linh hoạt và mềm dẻo

- Cấu hình mạng vòng với hai hướng định tuyến lưu lượng còn cho phép nhà thiết

kế mạng phân bố lưu lượng và dịch vụ tới từng nút phục vụ trên mạng một cách

linh hoạt và an toàn,

Theo Goralski [14], mạng vòng SDH thực sự là cấu trúc thích hợp cho mạng qui

mô vừa và lớn, đặc biệt là cho mạng trên phạm vị quốc gia Khi đó, cấu hình

Ngay như trong ví dụ trên do Telstra đưa ra ở hình 1.5 [27], mạng đường trục

quốc gia có sử dụng công nghệ SDH cũng được xây dựng trên cơ sở cấu hình

mạng vòng Mặt khác, xuất phát từ đặc điểm địa lý của nước ta chạy dài từ Bắc

xuống Nam, các tỉnh thành phân bố dọc theo chiều dài đất nước nên nhóm chủ trì

đề tài chúng tôi nhận thấy rằng việc áp dụng cấu hình mạng vòng SDH cho mạng đường trục là hợp lý Tuy nhiên, đây mới chị là những nhận xét mang tính trực

quan Đề chứng minh cho tính hợp lý cho cấu trúc mạng, cần phải có những tính toán cụ thể ở các chương sau

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH

trình bày phương pháp dự báo số thuê bao mà sử dụng các nguồn thông tin đáng

tin cây của VNPT [28,29], VIN [32], Telstra [33], Nién gidm thong kê 1996, „

1997 [25,26] dé tạo nên số liệu dự báo cho để tài Bước tiếp của quy trình là đự báo lưu lượng liên tĩnh Ma trận lưu lượng liên tỉnh trong các năm tương lai được

tính toán cho dịch vụ thoại cũng như các dịch vụ phi thoại Dữ liệu đầu vào của

khối tính toán này bao gòm các dự báo thuê bao và lưu lượng được ghi trong quá khir 1990-1996 Phan 2.2 sẽ: trình bày việc lựa chọn phương pháp dự báo cũng như miêu tả chị tiết của phương pháp được chọn

Phần quan trọng và nặng nề trong việc thiết kế mạng là định kích cỡ mạng Nó bao gồm 3 khối xử lý chính: tính cấu trúc mạng chuyển mạch (SNS), định tuyến lưu lượng (TR) và thiết lập mạng truyền dẫn (SDH) Trong để tài này, các phần tử mạng truyền dẫn đều sử dụng công nghệ SDH Khối SNS có chức năng xác định

số cấp mạng chuyển mạch tối ưu và số nút tối ưu trên mỗi cấp Khối xử lý tiếp

TR sẽ thực hiện việc định tuyến của mạng chuyển mạch Các thuật toán được

chon dé xt ly trong dé tai này được nêu chi tiết ở phần 2.3

Cuối cùng, phần thiết lập kế hoạch phát triển mạng đường trục trên cơ sở các kết quả nhận được từ phần trên sẽ kết thúc quy trình tính cấu trúc mạng đường trục quốc gia Kết quả sẽ là những khuyến nghị liên quan đến việc nàng cấp mang và tạo các tuyến truyền dẫn mới vốn đầu tư, quản lý và bảo dưỡng mạng Ngoài 3 phần chính đã nèu ở trên, mò hình chi phí trang thiết bị chuyên mạch, truyền dẫn mạng hiện thời là các số liệu trợ giúp chính cho cả quy trình thiết kế

cấu trúc mạng truyền dẫn quốc gia

-12-CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH

2.2 Dự báo lưu lượng

2.2.1 Dịch vụ thoại

2.2.1.1 Các vấn đề chung

Trong quá trình quy hoạch mạng viên thông, dự báo lưu lượng là một thành phần

quan trọng đòi hỏi tính chính xác cao Kết quá của quá trình này là các dữ liệu

không thể thiếu trong quá trình quy hoạch mạng chuyển mạch, mạng truyền dẫn, quản lý tài chính cũng như trong quá trình bảo trì mạng Kết quả dự báo lưu lượng chính xác đảm bảo cho quá trình quy hoạch cung cấp đầy đủ các thiết bị chuyển

mạch, lắp đặt cũng như nâng cấp một cách hợp lý các hệ thống truyền dẫn, định tuyến lưu lượng chính xác, giảm tối thiểu sự cố mạng, tăng lợĩ nhuận nhờ phát triển

các dịch vụ thoại (tang do tin cậy, tính đầy đủ cho hệ thống) và đầu tư vốn phát triển ngành viễn thông mòt cách hiệu quả

Dự báo là một quá trình lặp đi lặp lại và càng được thực hiện thường xuyên càng tốt

Tự động hoá trong quá trình dự báo là rất cần thiết vì các tính toán trong hầu hết các

mỏ hình dự báo đều rất đài và phức tạp Việc sử dụng công cụ máy tính không chỉ

hỗ trợ cho quá trình tính toán mà còn cung cấp các phương tiện phân tích, đánh giá khả năng lựa chọn các hệ thống khác nhau một cách nhanh chóng

Trong quá trình dự báo việc thu thập đữ liệu là quá trình quan trọng nhất Có hai yếu tố của dữ liệu anh hưởng lớn đến ca phương pháp dự báo và cách phân tích kết quả:

L) Sư thiếu hụt đữ liệu

2) Tính thiếu chính xác của dữ liệu

Khi chọn lựa mô hình dự báo nào, cần đặc biệt chú ý tới mức độ chính xác của dữ

liệu đo đạc được

2.2.1.2 Thu thập dữ liệu năm cơ sở

Thành phản cơ bản nhất của quá trình dự báo lưu lượng là các đữ liệu cần được sử dụng Dữ liệu càng tổng quát và tin cậy thì kết quả lưu lượng dự báo được càng

chính xác Có hai loại dữ liệu đầu vào cần sử dụng:

« - Dữ liệu cước lấy theo hoá đơn

e Dữ liệu đo lưu lượng

Mỗi loại dữ liệu có tính chất và đặc điểm hạn chế riêng của nó

di Dữ liệu cước:

CHUONG 2: QUY TRINH VA PHUONG PHAP TINH

© Dé ligu nay o dang điểm điểm nó nói lên thời gian đàm thoại của thuê bao và

phản ánh hoạt động của các phần trong mạng Độ tín cậy của loại đữ liệu này bị

ảnh hưởng bởi lỗi trong quá trình lấy mẫu, chuyển đổi, lựa chọn thời điểm và

quá trình xử lý dữ liệu

e Day là loại dữ liệu không phụ thuộc vào cấu trúc mạng, không bị ảnh hưởng khi

có quá trình định tuyến lại lưu lượng trong mạng

œ_ Khi sử dụng loại dữ liệu này đã đồng nhất chất lượng dịch vụ trong mạng

e Dữ liệu lấy được trong hoá đơn cước chỉ bao gẻm thời gian thoại (bỏ mất các khoảng thời gian báo hiệu phục vụ cho các quá trình thiết lập, giải phóng )

«© Trong các cuộc gọi quốc tế không có đữ liệu về thời gian từ hướng quốc tế gọi

A=y.h Trong đó: y là số lượng cuộc gọi trung bình trong một đơn vị thời gian,

h là thời gian chiếm kênh trung bình của một cuộc gọi

Từ định nghĩa lưu lượng như vậy có các phương pháp tính lưu lượng như sau:

e Phương pháp một tính tổng thời gian chiếm kênh trên tất cả các đường trung kế

chia cho thời gian quan sát

A i

Trong dé: + là thời gian chiếm của từng kênh trung kế,

T là thời gian quan sát

e _ Phương pháp thứ hai căn cứ vào thời gian mà trong nhóm kênh trung kế có một,

hai, ba cuộc gọi đồng thoi Công thức:

trong đó: p số kênh bị chiếm đồng thời,

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH

-_ của các kết quả đo chính là lưu lượng trên nhóm trung kế đó

trong đó: A „là lưu lượng cần đo,

N là số lần đo, —

n, là số kênh thoại bị chiếm ở lần đo ¡

2.2.1.3 Các mỏ hình dự báo tổng lưu lượng đi và đến của các nút mạng

Việc chọn lựa mô hình dự báo phụ thuộc vào các yếu tố sau:

e Khoảng thời gian dự báo

Ngắn hạn - lớn hhất là 3 năm

Trung bình - lớn nhất là 1Ô năm

Dài hạn - từ 10 năm trở lên

e« Nguồn dự liệu cho phép Có hai trường hợp là đữ liệu đầy đủ và không đầy đủ

e Công cụ thực hiện : nhân công hoặc tự động hoá nhờ máy tính

Khoảng thời gian dự báo cùng với nguồn dữ liệu quá khứ là các yếu tố quan trong nhất để quyết định mô hình dự báo Khoảng thời gian dự báo bị ảnh hưởng bởi sự biến động của thị trường Nếu thị trường ổn định có thể kéo dài khoảng thời gian dự

báo bằng khoảng thời gian thu thập được đữ liệu trong quá khứ

Trong quá trình quy hoạch mạng, cần phải dự báo lưu lượng cho mạng trong vòng từ

10 dén 15 nam tiếp theo Để dự báo cho một giai đoạn dài như vậy có hai mô hình

sau đây thường được thực hiện

- Mô hình hồi quy [2]

- Mô hình sử dụng số thuê bao và cường độ sử dụng trung bình của thuê bao [3] a) Mô hình hoi quy

Lưu lượng của mỗi nút trong tương lai được xác định bảng lưu lượng hiện tại và hệ

sö gia tăng lưu lượng (traflc srowth) Hệ số gia táng lưu lượng đặc trưng cho sự

CHUONG 2: QUY TRINH VA PHUONG PHAP TINH

bién d6i tuu luong va phu thuoc vao rdt nhiéu tham s6 nhu su ting tuong thué bao

sự phát triển điều kiện xinh tế xã hội và sự phát triển của thói quen sử dụng điện thoại Theo tài liệu [5], công thức tính hệ số tăng trường lưu lượng như sau:

TG(t) = 4.5”.G.(1~ By

Trong đó TG(t) : Hệ số tăng wuong Im luong cia nam t

S : Hệ số tăng trưởng điện thoại

G : Hệ số tăng trưởng kinh tế

B : Phát triển tự nhiên trong việc.sử dụng điện thoại

b) Mô hình sử dung sở thuê bao và cường độ sử dung trung bình của thuê bạo

Theo tài liệu [2,333] lưu lượng thoại được tính theo còng thức sau:

A(T)=S(T).UR(T) (2.1)

trong đó A(T), ST) và UR(T) là lưu lượng, số thuê bao và cường độ sử dụng điện thoại năm T :

Cường độ sử dụng (UR) là lưu lượng sử dụng trung bình của một thuê bao Cường

độ sử dụng điện thoại bị ảnh hưởng bởi rất nhiều vếu tố bao gồm :

e Sự phân bố của các thành phần thuẻ bao (thuê bao gia đình, kinh doanh )

«_ Mức độ sư dụng các loại dịch vụ thoại

e«_ Cước dịch vụ thoại

« - Khả năng đấp ứng của tổng đài

e - Khả năng cung cấp các dịch vụ

e Bac điểm kinh tế của vùng

Anh hưởng của các đặc điểm này rất phức tạp và thay đổi theo các hoàn cảnh khác

nhau Theo tài liệu [5], cường độ sử dụng điện thoại trung bình được tính theo công thức sau:

UR(t)=In (X*¥t+ Y) (2.2)

trong đó t là năm can tinh

X ale? ~e" I(T, -T)

Yrte T-e? Tjyi(h-f)

T, la nam dau cua quá trình dự báo

-CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH

Ù, là giá trị cường độ sứ dụng trung bình rại nắm T,

T: là năm cuối của quá trình dự báo

U; là giá trị cường độ sử dụng trung bình tại năm T;

Giá trị của U; được xác định trước khi dự báo cường độ sử dụng điện thoại trung

bình cho năm £ Giá trị phụ thuộc vào loại tổng đài và tính chất của vùng thuê bao

mà nó bao phủ Việc lựa chọn giá trị U, trong dé tai nay được miẻu tả trong phần 4.1.4.1

2.2.1.4 Các phương pháp dự báo lưu lượng điểm - điểm

Sau khi có kết quả dự báo lưu lượng nhờ mô hình dự báo đã chọn lựa ở trên, cần phải xây dựng ma trận lưu lượng điểm - điểm

Ký hiệu ma trận lưu lượng điểm - điểm cho năm dự báo t là X() Môi phần tử X@ trong X(t) biéu thi cho gid tri của lưu lượng từ vùng ¡ đến vùng j tại thời điểm t Ma trận này không nhất thiết là ma trận vuông —

Khuyến nghị của CCTTT [1,2,7] đã đưa ra các các phương pháp sau để dự báo ma trận lưu lượng điểm điểm:

« Phuong pháp Kruithof

e Phương pháp Kruithof mở rộng

e Phuong pháp bình phương bé nhất theo trọng số (weighted least squares)

Phương pháp Kruithof

Phương pháp này sử dụng một ma tràn lưu lượng mới nhất trong quá khứ và kết quả

dự báo tổng lưu lượng đi và đến (xem phần 2.2.1.3) của mỗi nút để dự báo ma trận lưu lượng cho tương lai Phương pháp Kruithof không xét đến sự biến đổi của lưu

lượng điểm-điểm theo thời gian bởi vì chỉ sử dụng một ma trận lưu lượng trong quá khứ Trong ma trận lưu lượng tổng cộng theo hàng đặc trưng cho tổng lưu lượng đi

và lưu lượng tổng cộng theo cột đặc trương cho lưu lượng đến Thuật toán Kruithof

thích hợp cho các mạng lưới ồn định với một số lượng tổng đài lớn

Phương pháp Kruithof mở rộng

Thuật toán Kruithof cổ điển chỉ dự báo lưu lượng tổng theo hàng và cột như vậy đã không xét đến sự phát triển mối quan hệ giữa các nút trong tương lai Hạn chế này được khác phục bằng cách dự báo dữ liệu tại từng điểm trong ma trận bằng phương pháp Kruithof mở rộng Phương pháp Kruithof được sử dụng ở đây để biến đổi ma

tràn dự báo điểm - điểm cho phù hợp với kết quả dự báo lưu lượng tổng

Phương pháp bình phương bé nhất theo trọng số

(weighted least squares method)

tho 2 200 JNUNH oy lO NG VRAD 6:

Day là phương pháp mở rộng của phương pháp Kruithof mở rộng Phương pháp Kmithof mở ròng thừa nhận rằng lưu lượng tổng của hàng và cột là “đúng” và biến

đổi các phần tử lưu lượng điểm - điểm trong ma trận phù hợp với các tổng này

Phương pháp bình phương bé nhất lại cho rằng cả hai loại dữ liệu: lưu lượng đự báo

được tại từng điểm trong ma trận và lưu lượng tổng các hàng và cột đều không chính xác và biến đổi cả hai loại đữ liệu này để tạo nên ma trận lưu lượng dự báo

2.2.1.5 Mô tả thuật toán Kruithof

Mô tả thuật toán

Ký hiệu

AÓ@) là ma trận lưu lượng năm L_

A;(t) là phần tử (1,j) của ma trận A(Q là giá trị lưu lượng từ nút ¡ đến nút j

A,„(Ð là tổng lưu lượng xuất phát từtổng đài ¡ vào năm t A,,@=> A9)

J

chính là tổng hàng i cha ma tran A(t)

À¡„ (Ð là tổng lưu lượng đến tổng đài j vao nam t A,„@=> A¿(9

4

chính là tổng cột j của ma tran A(t)

Aj, là tổng lưu lượng dự báo xuất phát từ tổng đài ¡ vào năm t

A”;„(Ð là tổng lưu lượng dự báo đến tổng đầi j trong năm t

Thuật toán Kruithof biến đổi các phần tử trong ma trận để cân bằng giá trị của

Ai, Ay (tb) với gid tri cla A’ ,() va A(t) Goi nam co so là năm 0 và năm dự báo là năm T Quá trình cân bằng ma trận được thực hiện theo các bước như sau:

« Bước_¡: Tất cả các phần tử trong ma trận được biến đổi theo hàng bằng

-18-TƯỜNG 2 eet TRINH VA PHUONG PHA TĨNH

Day là phương pháp mở rộng của phương pháp Kruithof mở rộng Phương pháp

Kimuithof mở rộng thừa nhận rằng lưu lượng tổng của hàng và cột là “đúng” và biến

đổi các phần tử lưu lượng điểm - điểm trong ma trận phù hợp với các tổng này

Phương pháp bình phương bé nhất lại cho rằng cả hai loại đữ liệu: lưu lượng dự báo được tại từng điểm trong ma trận và lưu lượng tổng các hàng và cột đều không chính xác và biến đổi cả hai loại dữ liệu này để tạo nên ma trận lưu lượng dự báo

2.2.1.5 Mô tả thuật toán Kruithof

Mô tả thuật toán

Ký hiệu

A() là ma trận lưu lượng năm („

A,(Ð là phần tử (1,j) của ma tan A(t) là giá trị lưu lượng từ nút ¡ đến nút j

À¡(Ð là tổng lưu lượng xuất phát từ tổng đài i vào nămt — A,,()=3 A,Ƒ

chính là téng hang i cla ma tran A(t)

Ai„(Ð là tổng lưu lượng đến tổng đài j vào năm t A„@=® A0)

}

chính là tổng cột j clla ma tran A(t)

A‘ ,(t) 1a téng lưu lượng dự báo xuất phát từ tổng đài ¡ vào năm t

A‘,_(t) là tổng lưu lượng dự báo đến tổng đài j trong năm L

Thuật toán Kruithof biến đổi các phần tử trong ma trận để cân bằng giá trị của

Ai), Ai (Ð với giá trị của A7; ,Œ) và A ,() Gọi năm cơ sở là năm Ö và năm dự

báo là năm T Quá trình cân bằng ma trận được thực hiện theo các bước như sau:

«© Bước ]: Tất cả các phần tử trong ma trận được biến đổi theo hàng bằng

công thức sau:

AD

A.) giá trị (1) biểu thị cho bước thực hiện thứ nhất

-18-CHLONG 2: QUY TRINH VA PHƯƠNG PHAP TĨNH

ns ANS

4 A 4Œ

e Budc 4: Quay trở lai bude 2

Quá trình cân bằng được lặp lại cho đến khi đạt được biểu thức RMSE < a (RMSE

là biểu thức phụ thuộc vào A,{T), œ là sai số cho phép đã được lựa chọn từ trước [2])

Ví dụ

Có thể lấy ví dụ một mạng điện thoại chỉ sồm hai tổng đài (ký hiệu là 1 và 2) Ma

trận lưu lượng hiện tại là:

Van dé dat ra là cần sử dụng phương pháp Kruithof để tính giá trị các phần tử trong

ma trận lưu lượng trên

Bước 1: Cân bằng ma trận theo hàng

CHUONG 2: GUY TRINH YA PHUONG PHAP TINH

Tong cua hang khác so với lưu lượng xuất phát dự đoán được

Bước 3: Cân băng theo hàng

Sau bốn lần lặp tổng của các hàng và cột đã bằng với số liệu dự báo tổng lưu lượng

đi và đến tại từng tổng đài

2.2.1.6 Giải pháp cho đề tài

Xử lý số liên đầu vào

Các dữ liệu đầu vào thu thập được như sau:

a) Dữ liệu dự báo số thuê bao thoại trong tương lai Dỡ liệu này tham khảo từ các

nguồn dự báo của VNPT, VTN, RIPT, Teistra [28-30 32-321

b) Dữ liệu cước được thu thập qua “Báo cáo lưu lượng điện thoại đường dài” của các

tỉnh thành trong nước Dữ liệu này bao gồm các bản báo cáo tổng thời gian gọi từ mỏi tỉnh thành tới tất c4 các tính còn lại trong tháng 7 năm 1996 [39] Loại dữ liệu

này phản ánh sự phân bố lưu lượng liên tỉnh Tương quan này có thể được tính từ

tương quan tổng thời gian cuộc gọi theo các hướng

e) Dữ liệu tổng lưu lượng tại năm hiện thời

Đề tài chỉ quan tâm đến lưu lượng cần chuyển tải trên mạng đường trục nên trong dit liệu đo đạc cần xác định lưu lượng xuất phát và đến mỏi tổng đài Lưu lượng này được xác định bằng phương pháp quét nhóm trung kế đã néu trong phẩn b của

2.1.2 Tuy nhiên do điều kiên hạn chế trong việc thực hiện các phép đo trên mang nen các dữ liệu này không thực hiện được, thay thế vào đó dữ liệu lưu lượng hướng

đi và đến được xác định nhờ số lượng kênh chuyên mạch hiện có trên mạng Giải pháp này có tính hợp lý vì rảng số lượng kênh dang được cung cấp trên mang thé hiện sự đáp ứng lưu lượng liên tỉnh của mạng quốc gia

Du báo nhu cầu lưu lương đi và đến của mỗi tông đài

2.

CHUONG 2: QUY TRINH VA PHUONG PHAP TINH

Với giả thiết lưu lượng hương đi và vẻ hiện thời tại mỗi nút đã được xác định nhờ số lượng kénh chuyển mạch đang có trên mạng, yêu cầu đặt ra là dự báo lưu lượng ở cả hai hướng này cho mỗi nút trong tương lai Do điều kiện hạn chế về các đữ liệu lưu

lượng trong quá khứ, dữ liệu vé GP của cả nước và GPP của từng tỉnh nên nhóm thực hiện để tài đã dự báo tổng lưu lượng theo phương pháp sử dụng số thuê bao và

cường độ sử dụng trung bình của thuê bao (đã trình bẩy trong phan 2.2.1.3)

Đầu vào ST) (dự báo số lượng thuê bao) đã được nêu trong phần 2.2.1.3a, việc còn

lại là tìm cường độ sử dụng điện thoại trung bình trong điều kiện của Việt Nam Để phù hợp với tình hình phát triển kinh tế của nước ta, các tổng đài được chia làm hai nhóm: tổng đài tại các khu vực kinh tế phát triển (Hà nội, Da nẵng và thành phố Hồ Chí Minh) và tổng đài tại các khu vực còn lại So sánh với mạng viễn thông các

nước đang phát triển khác trên thế giới, có thể xác định đến năm 2010 cường độ sử

dụng điện thoại sẽ là Ö0.01 Erl/s đối với khu vực phát triển và là 0.008 đối với khu vực còn lại -

Xây dưng mạ trân lưu lương

Tốc độ tăng trưởng kinh tế của các tỉnh thành ổn định, do vậy sự phân bố lưu lượng

liên tỉnh giữa các nút mạng quốc gia xem như là không đổi Mặt khác mạng viên thông Việt Nam đã được hiện đại hoá gần LÔ năm, trong khoảng thời gian đến năm

2010 xu hướng phát triển mạng viễn thông quốc gia có thẻ xem là ổn định Nên việc

áp dụng phương pháp Kruithof để dự báo ma trận lưu lượng liên tỉnh là phù hợp -

Phương pháp nay đã được mô tả trong phần 2.2.1.5

2.2.2 Dich vu phi thoại

2.2.2.1 Tổng quan

Ngày nay vì thông tin là một yếu tố hết sức quan trọng của mọi hoạt động thuộc mọi lĩnh vực của cuộc sống nên nhu cảu dịch vụ phí thoại đang ngày càng tăng một cách nhanh chóng trên toàn thế giới Tại hầu hết các nước đang phát triển (ví dụ như Việt

nam), hầu hết các dịch vụ phi thoại còn xa lạ đốt với người sử dụng Do đó chúng ta không có đủ số liệu để dự báo nhu cẩu của các dịch vụ mới này theo các phương pháp truyền thống (ví dụ như dự báo dựa trên số liệu về xu thế phát triển của dịch vụ trong các năm trước đó) Việc dự báo nhu cầu dịch vụ mới trước khi chúng gày ảnh hường mạnh mẽ tới nẻn kinh tế và công nghệ trong sự phát triển lâu dài của mạng viên thông là việc hết sức quan trọng Sau đây chúng tôi xin xét đến số liệu đầu vào, phương pháp dư báo lưu lượng phi thoại di đến của từng nút mạng, phương pháp xây

dựng ma trận lưu lượng điểm điểm dua ra boi CCITT [2.4.5]

1 Khoảng thời gian dự báo;

2 Các loại dịch vụ mới cần dự báo;

3 Đặc điểm của các dịch vụ mới, ví dụ như số liệu năm cơ sở, tốc độ tăng trưởng

+ Thuộc tính lưu lượng của dịch vụ mới;

5 Phân loại các nhóm khách hàng,

6 Đặc điểm của các nhóm khách hàng;

7 Phân bố của các nhóm khách hàng trong các vùng địa lý khác nhau;

8: Phân bố của các dịch vụ theo từng nhóm khách hàng;

9 Lưu lượng điểm - điểm trong mạng truyền dẫn hiện thời

bí Nguồn thông tin

1 Kế hoạch phát triển mạng viễn thông và ngân sách của các nhà khai thác viễn thông;

Ww Kế hoạch-phát triển kinh tế xã hội của chính phủ;

3 Niên giám thống kê của chính phủ và của các ngân hàng quốc gia;

4 Ngân sách nhà nước đẩu tư vào các lĩnh vực: thương mại, công nghiệp, tài chính, thông tin, lao động, khoa học và công nghệ;

5 Số liệu ngân sách của ngân hàng quốc tế đầu tư cho nước đó;

6 Các số liệu có liên quan khác

2.2.2.3 Dự báo lưu lượng của mỗi nút mạng

Hình 2.2 đưa ra sơ đồ khối biểu diễn các bước cẩn thực hiện trong quá trình dự báo

do CCTTT xây dựng [3] Bản chất của phương pháp dự báo này là phân tích đồng thời hai thông số: tốc độ tăng trưởng của như cầu dịch vụ mới và xu thế sử dụng các dịch vụ mới của riêng rừng nhóm khách hàng Dịch vụ được biếu thị bởi số lượng thiết bị (thiết bị đầu cuối, máy tính PC ) mà khách hàng trong từng nhóm sử dụng

Từ đó ta có thể tính được số lượng thiết bị theo từng nhóm trong từng vùng Kết hợp với thuộc tính lưu lượng của từng dịch vụ ta có thể xác định được :hu cầu lưu lượng

của từng dịch vụ, từng nhóm khách hàng và từng vùng đối với mỏi năm cần dự báo

Trong để tài này nhóm thực hiện không đi sâu vào vấn đề dự báo số thuê bao của dịch vụ mới, để xây dựng ma trận lưu lượng của các dịch vụ mới chúng tôi sử dụng

dự báo vẻ số thuê bao dịch vụ mới của Telstra từ năm 1997 đến 2010 trích trong

CHUONG 2: QUY TRINH VA PHUONG PHAP TINH

(33} Trong dé địch vụ mới bao gồm các dịch vụ sau: Internet, Kênh thuê riêng,

X25, Frame relay, ISDN Nhóm khách hàng bao gỏm: hộ gia đình, cơ sở giáo dục,

cơ quan chính phủ, doanh nghiệp Nhưng trong dự báo này, Telstra chỉ đưa ra các số liệu về nhu cầu thuê bao dich vụ mới đối với cả nước Dựa vào số liệu phân bố các

thành phần kinh tế thuộc các tỉnh trong niên giấm thống kê [25-26] chúng tôi đã

phân bố số thuê bao cho ói tỉnh thành Ngoài ra đối với dịch vụ hội nghị muyền hình chúng tôi sử dụng dự báo của VTN [32] Các tính toán và số liệu cụ thể được trình bày trong mục 4.2

dịch vụ triển KTXH khách hàng và vùng địa lý

Xie dịnh số lượng Khách bàng theo từng nhóm trong

¡ dồn kênh của các nhóm khách hàng, vùng địa

2.2.2.4 Xây dựng ma trận lưu lượng liên tỉnh

Sau khi đã xác định được nhu cầu số thuè bao địch vụ mới cho từng tỉnh chúng ta tiến hành xảy dựng ma trận ưu lượng liên tỉnh Sau đây là cách xảy dựng ma trận lưu lượng liên tỉnh của CCITT được trình bày trong chương 3 [4]

Thiết lâp ma tràn lưu ương

CHUONG 2: QUY TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH

Khi thiết lập ma trận lưu lượng của một dịch vụ nào đó cần phân biệt rõ hai tường hợp xảy ra đó là: dịch vụ mới triển khai hay dịch vụ đã hoạt động trên mạng

© Trong trường hợp dịch vụ mới triển khai thì ta không có các:số liệu trước đây về

dịch vụ đó và việc dự báo hoàn toàn dựa trên nhu cầu sử dụng của khách hàng Với các cách khác nhau trong việc đánh giá lưu lượng của từng cặp vùng ta sẽ đạt được kết quả với độ chính xác khác nhau Cách tốt nhất là trực tiếp đo lưu lượng cho tất

cả các cặp vùng Nếu việc này không thể thực hiện được, ta có thể sử đụng số liệu

lưu lượng hướng đi của từng vùng để xây dựng ma trận

«_ Trong trường hợp dịch vụ đã hoạt động trên mạng thì tốt hơn hết là đo lưu lượng

F„: Tốc độ luéng dit liéu trong giờ cao điểm từ vàng ¡ tới vùng j do bằng bit's

Tạ: Tỉ lệ chiếm kênh kết nối do bằng %

C: Tốc độ kênh kết nối do bằng biis

P: Tỉ lệ chiếm kênh trong giờ cao điểm (hoặc lưu lượng đo bằng Erlang)

Phân chia vùng

Các khách hàng thường phản tấn rải rác rong một vùng rộng lớn (ví dụ như một quốc gia) để thuận tiện người ta thường nhóm các khách hàng trong một vùng nhỏ thành một nhóm (ví dụ như một thành phố hoặc một tỉnh) Dựa vào cấu trúc mạng truyền dẫn người ta nhóm các khách hàng trong các vùng là các trung tâm tập tung lưu lượng lại với nhau

Ví du ma trân lưu lượng

Bằng việc kết hợp các số liệu cần thiết lại, ta có thể xây dựng ma trận lưu lượng

trong đó bao gồm lưu lượng nội hạt cũng như lưu lượng liên tỉnh giữa các vùng như

ví dụ sau:

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH

Ma trận này biển điển lưu lượng giữa các vùng l, 2, 3 và ‡ với nhau, nó được xây

dựng dựa trên việc xem ¡ j là một trong những tung tam tập rung lưu lượng (vùng)

Trường hơp thiếu số liệu

Trong trường hợp các số liệu cần thu thập thiếu và ta không thể xây dựng ma trận lưu lượng một cách trực tiếp, khi đó cẩn xác định tổng lưu lượng của từng vùng trong giờ cao điểm [4] Việc xác định tổng lưu lượng này dựa trên dự báo về số thuẻ bao N, đối với từng vùng đồng thời dựa trên dự báo lưu lượng trung bình t trên mỗi

thuê bao, khi đó tổng lưu lượng đi đến đối với vùng ¡ là G, được xác định dựa trên

Một cách đơn giản nhất để xác định các phần tử G¡ của ma trận lưu lượng từ G, là giả thiết phân bố lưu lượng trong tất cả các hướng đều như nhau Có một cách khác

là giả thiết lưu lượng từ ¡ tới j là G, chỉ phụ thuộc vào tổng lưu lượng G, và G¡ và

được xác định bởi công thức 2.5

Việc áp dụng phương pháp này để tính ma trận lưu lượng liên tỉnh cho từng dịch vụ

phi thoại ở Việt Nam được trình bày một cách cụ thể trong phần 4.2

2.3 Định kích cỡ mạng

Đây là phần quan trọng không thể thiếu trong quy trình thiết kế và lập kế hoạch mạng Kết quả thu được sẽ là một bức tranh khá hoàn chỉnh vẻ cấu hình mạng cần xây dựng trong đó bao gồm cả cấu trúc phân cấp mạng lẫn số lượng các thiết bị truyền dẫn và chuyền mạch

Theo định nghĩa, định cỡ mạng có nhiệm vụ tìm ra một cấu trúc mang và xác định

sở lượng các thiết bị truyền dẫn và chuyển mạch sao cho những xếu tố này đáp ứng được nhu cầu đòi hỏi vẻ lưu lượng được dự báo ở trèn với một chất lượng dịch vụ cho trước Tuy nhiên, do có thể tìm được rất nhiều lời giải khác nhau cho cùng một bài toán định cỡ nên sẽ nảy sinh câu hỏi : lời giải nào là hợp lý nhất 2

Câu hỏi này buộc các nhà thiết kế và lập kế hoạch mạng phải thực hiện tiếp một bài toán không kém phần quan trọng là tối ưu hoá Mục đích của bài toán này là tìm ra

CHUONG 2: QUY TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH

cấu hình mạng (bao gém cả vẻ mật cấu trúc và số lượng thiết bị) được tối ưu theo

một tiêu chuẩn định trước, và đối với chúng ta tiêu chudn nay khong gì khác hơn

chính là giá thành xây dựng mạng Như vậy, kết quả cuối cùng mà chúng ta thu được sẽ là một cấu hình mạng có đủ khả năng đáp ứng được các nhu cầu vẻ dịch vụ

viễn thông với một chất lượng định trước và có giá thành thấp nhất

Nếu như định cỡ mạng là một bài toán phần nhiều mang tính thực tế thì tối ưu hoá lại là bài toán phần nhiều mang tính nghiên cứu Trên lý thuyết, có thể xem toàn bộ

mạng như một chỉnh thẻ thống nhất trong quá trình định cỡ mạng nhưng xuất phát

từ bài toán thực tế ma ITU khuyến nghị là nên tách riêng mạng nội hạt với mạng đường trục cũng như có thể xem xét riêng từng phần trong mạng Bên cạnh đó, ITU

cũng khuyến nghị rằng ngoài yếu tố giá thành được đặt lên hàng đầu trong vấn đề

tối ưu hoá mạng, các nhà thiết kế mạng cũng cần phải tính đến một loạt yếu tố khác như tính mềm dẻo của mạng, khả năng phát triển công nghệ mới, thời gian hoạt

2.3.1 Cấu trúc mạng chuyển mạch

Có hai khái niệm vẻ mạng cần làm rõ là mạng chuyển mạch và mạng truyền dẫn Mạng truyền dẫn (hay còn gọi là mạng vật lý) mô tả tô chức vật lý của mạng viễn thông, tức là nó xác định vị trí địa lý thực của các tuyến truyền dẫn Còn mạng

chuyển mạch (hay còn gọi là mạng chức năng) mò tả tổ chức logic của mạng Nó cho biết sự định tuyến của lưu lượng trên mạng viễn thông Hình 2.3 minh hoa hai

khái niệm này

Có thể nói rằng bài toán định cỡ mạng và tối ưu hoá là bài toán của mạng chuyền

mạch: cấu hình mạng với cấu trúc phân cấp chính là cấu trúc logic của mạng chuyển mạch Trên cơ sở cấu hình mạng này, kết hợp với số lượng các thiết bị đã được tính toán kèm theo, bước cuối cùng trong quy trình thiết kế và lập kế hoạch mạng sẽ đưa

ra kết quả là mạng truyền dân với vị trí thực tế của các hệ thống chuyển mạch và truyền dẫn

Yếu tố quyết định tính tối ưu của mạng viễn thòng chính là m ra được cấu trúc mạng hợp lý Trên cơ sở đó, mới có thể hoàn thành được nhiệm vụ thứ hai là xác định số lượng của các thiết bị chuyển mạch và truyền dẫn Xuất phát từ khái niệm về mạng chuyền mạch, có thẻ dễ dàng nhận thấy rằng việc xác định cấu trúc mạng viễn thong khòng gì khác hơn là xác định mạng chuyên mạch tương ứng Như vậy, bài toán đầu tiên mà nhà thiết kế và lập kế hoạch mạng sẽ phải giải chính là bài toán

định cỡ mạng chuyển mạch tối ưu

Để giải được bài toán này, cẩn phải có các yếu tố đầu vào như sau :

« Ma tràn lưu lượng điểm điểm

« Xa trận khoảng cách điểm diém

CHUONG 2: QUY TRINH VA PHUONG PHAP TINH

« Mo hinh gid thanh chuyén mach don giản là giá thành trên một Eriang

* M06 hinh giá thành truyền dẫn, thường được rút gọn thành giá cô định trên một kênh và siá thành trên một kilomet chiều đài

b)

Hinh 2.3 a) Mang chuyén mach b) Mang truyén dan

Tổng dài nội hại „ 2 Ã

8 Ta Tuyến truyên dẫn trực riếp

Có hai nhiệm vụ cần phải giải quyết đối với bài toán xác định mạng chuyển mạch tối ưu Thứ nhất là phải tìm được số cấp mạng hợp lý và số nút tương ứng có trên mỏi cấp, thứ hai là phải xác định cho cấu trúc phán cấp đã tìm được một quy tắc phân bố tuyến lưu lượng thích hợp Thông thường, một mạng chuyển mạch có thể có

từ hai đến bốn cấp, nhiều nhất là năm cấp Cấp thấp nhất của mang đường trục ứng với tổng đài nội hạt, còn các cấp cao hơn ứng với tổng đài transit

So với nhiệm vụ thứ nhất thì nhiệm vụ thứ hai có phản dễ dàng hơn vì có thể có

nhiều cách phân bố tuyến lưu lượng nhưng hầu hết đều tuản theo quy tắc chung là

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TĨNH

quy tắc chuyền tiếp hình quạt Hình vẽ 2.+ minh hoạ quy tắc này trong một mạng ba

cấp

Khó khăn lớn nhất đối với nhà thiết kế mạng là việc xác định số cấp mạng tối ưu

Không hẻ có bất kỳ một quy tắc chung nào cho vấn đề này và nhà thiết kế sẽ phải

giải riêng cho từng trường hợp cụ thể một Thông thường, đứng trên quan điểm của một nhà quản lý, các tổng đài transit cấp cao thường có xu hướng được đặt tại những

trung tâm lớn với mật độ dân cư và tốc độ phát triển cao Trong trường hợp thiết kế

một mạng viễn thông mới thì số cấp mạng sẽ được quyết định theo kinh nghiệm của

nhà thiết kế, tuy nhiên [TU khuyến nghị rằng việc thiết lâp thêm một tổng đài transit

và phân bố lại các tuyến lưu lương là dễ dàng và rẻ hơn nhiều so với việc huỷ bỏ

một tổng đài tương ứng nên xu hướng ban đầu là giữ số lượng các tổng đài transit ở

mức độ tối thiểu: Còn đối với trường hợp thiết kế lại một mạng đã có sắn thì ITƯ

cũng khuyến nghị rằng nếu như mạng tối ưu tìm được không có sư chênh lệch về giá

thành quá lớn so với mang hiên có thì có thể xem mang hiên có là tối ưu và công

việc còn lại chỉ là lập kế hoạch phát triển mạng mà thôi Và theo chúng tôi, trong

trường hợp này, để tìm được mạng tối ưu, tốt nhất là nên xuất phát từ mạng hiện có

2.3.2 Định cỡ và tối ưu hoá tuyến lưu lượng

Mục tiêu của định cỡ và tối ưu hoá là xác định số kênh cần có trên từng tuyến lưu lượng sao cho tổng giá thành của toàn mạng là tối thiểu Đây là phần chủ đạo trong quá trình lập kế hoạch mạng Trong phần này, chúng tôi sẽ miều tả các thuật toán

mà ITU-T khuyến nghị sử dụng [1.5,7.34] Thêm vào đó việc mỏ tả là cần thiết vi

phần mẻm Planltu dùng đề thiết kế trong để tài (xem chương 3) lại được xây dựng trên nền tảng của các phương pháp luận này

Những yếu tố cần phải nh đến trong quá trình định cỡ và tối ưu hoá mạng là:

se Chất lượng dịch vụ

s Đặc tính của lưu lượng

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TINH

© - Tính chất kỹ thuật của thiết bị chuyên mạch

e Giá thành của thiết bị chuyển mạch và truyền dẫn

Sau đây là các ký hiệu sẽ được sử dụng trong các công thức tính :

N là số kênh trên một tuyến lim lượng

k là độ sẵn sàng hay là số kênh nối tới một tuyến trên một nhóm được chọn lựa

A là giá trị trung bùnh của lưu lượng kiểu Poisson

M là giá trị trung bình của lu lượng chuyển tiếp từ tất các các tuyến

V là phương sai của lưu lượng chuyển tiếp từ tất các các tuyến

m là giá trị trưng bình của lim lượng chuyển tiếp từ một tuyến

v là phương sai của lưu lượng chuyển tiếp từ một tuyến

Nếu như chúng ta xác định được gía trị m và v của lưu lượng phải quá giang qua

tổng đài Transit thì có thể tính được số kênh thoại tương ứng

Tuyến cơ sở

Kí hiệu T là tổng đài qúa giang va i,j ld cde tong đài nội hạt (hinh 2.5) Trong trường hợp này, tuyến i-> T gọi là tuyến cơ sở vì nó có thẻ mang một phần lưu lượng của tuyến trực tiếp i->j

Mô hình Wilkinson cho tuyến cơ sơ được minh họa qua sơ đồ sau

— 00 © —

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH

Mô hình này biểu thị: nếu lưu lượng A được chuyển tải từ nút mạng ¡ tới j qua kết

nối có N kẻnh thì lưu lượng của phải “bật ra” (biểu điễn qua m và y) từ tuyến trực tiếp này là bao nhiều? :

Giả sử lưu lượng thoại đang xét phân bố theo kiểu Poisson, giá trị trung bình m và phương sai v của lưu lượng chuyền tiếp từ một tuyến trực tiếp đã cho được xác định

bởi cong thitc Wilkinson :

M và V của tuyến thay thế được tính bằng giá trị trung bình và phương sai của lượng tải chuyển tiếp từ một nhóm các tuyến trực tiếp có lưu lượng Poisson M6 hinh Wilkinson tương ứng là:

-CHUONG 2: QUY TRINH VA PHUONG PHAP TINH

Trong trường hợp độ sẵn sàng có giới hạn, bài toán tắc nghẽn sẽ được giải quyết

thông qua hàm rốn thất W, Hàm này mô tả xác suất có điều kiện để chuyển tiếp

cuộc gọi từ một tuyến đã có ¡ kênh bị chiếm khi cuộc gọi diễn ra, còn mòmen của

lưu lượng chuyền tiếp nhận được từ phương trình trạng thái img voi ham W,

-31-CHƯƠNG 2: ; QUY TRINH VA PHUONG PHAP TINH

Day là các hệ phương trình tuyến tính, nẻn việc tìm các nghiệm P(i) va QG) hoàn

toàn có thể giải quyết được

Để giải quyết trường hợp này Wallstrom [7] đã đưa ra giải pháp của mình song rất

phức tạp, và hầu như không có khả năng ứng dụng vào thực tế Vì vậy cần phải sử

dụng các giải pháp gần đúng Có hai giải pháp gần đúng như sau thường được ứng dụng

Giải pháp gần đúng thứ nhất

Giá trị m và v cần tính được xây dựng từ các giá trị m tương ứng của các trường hợp đơn giản đã néu ở trên

với các chỉ số 1, 2, 3 lần lượt ứng với các trường hợp

1 Tuyến cơ sở, độ sẵn sàng tuyệt đối

2 Tuyến thay thế, độ sẵn sàng tuyệt đối