Luận án Nghiên cứu các giải pháp đảm bảo chất lượng mạng sử dụng kỹ thuật định tuyến

i 
LỜI CẢM ƠN 
Luận án tiến sĩ này được thực hiện tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn 
thông, dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Nguyễn Chiến Trinh và TS. Bùi Thị 
Minh Tú. Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy giáo hướng 
dẫn về những định hướng nghiên cứu, hướng dẫn khoa học và phương pháp luận 
nghiên cứu khoa học, cùng với đó là những kiến thức, kinh nghiệm trong suốt quá 
trình nghiên cứu và thực hiện luận án. Nghiên cứu sinh cũng xin cám ơn các thầy 
giáo PGS. TS. Bùi Trung Hiếu, PGS. TS. Nguyễn Tiến Ban, PSG. TS. Nguyễn Văn 
Tuấn và các thầy giáo trong Học viện đã giúp đỡ, động viên, đóng góp những ý kiến 
quý báu để nghiên cứu sinh hoàn thành luận án. 
Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Học viện Công nghệ Bưu 
chính Viễn thông, Hội đồng Tiến sĩ của Học viện và Khoa Quốc tế và Đào tạo Sau 
đại học đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho 
nghiên cứu sinh trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. 
Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viễn thông Đà Nẵng đã tạo 
điều kiện cho nghiên cứu sinh tham gia khóa đào tạo và quan tâm, động viên, tạo 
điều kiện trong công việc để nghiên cứu sinh có thể hoàn thành luận án. 
Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp, bạn bè thân hữu 
đã khích lệ, động viên trong suốt quá trình thực hiện luận án. 
Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới những người thân trong gia 
đình và những bạn bè thân thiết đã luôn luôn khích lệ, động viên, cảm thông, chia sẻ 
và hết lòng tạo điều kiện cho nghiên cứu sinh trong suốt quá trình nghiên cứu để 
hoàn thành luận án. 
Hà Nội, ngày tháng năm 2018 
Tác giả 
Trần Minh Anh 
ii 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan luận án “Nghiên cứu các giải pháp đảm bảo chất lượng 
mạng sử dụng kỹ thuật định tuyến” là công trình nghiên cứu của tôi, ngoài những 
kiến thức tham khảo từ các tài liệu nghiên cứu liên quan đã được chỉ rõ trong danh 
mục tài liệu tham khảo ở phần sau của luận án. 
Những đóng góp của luận án là kết quả nghiên cứu của tác giả, một phần đã 
được công bố trên các tạp chí, kỷ yếu của các hội nghị khoa học chuyên ngành, 
phần còn lại chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. 
Hà Nội, ngày tháng năm 2018 
Tác giả 
Trần Minh Anh 
iii 
MỤC LỤC 
LỜI CẢM ƠN ..............................................................................................................i 
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... ii 
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii 
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .........................................................................................vi 
DANH MỤC KÝ HIỆU .............................................................................................. x 
DANH MỤC HÌNH VẼ ...........................................................................................xiv 
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................... xvii 
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 
CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ 
TRONG MẠNG VIỄN THÔNG ................................................................................ 7 
1.1 Tổng quan yêu cầu về QoS trên mạng viễn thông .................................... 7 
1.1.1 Giới thiệu: ..................................................................................................... 7 
1.1.2 Các thông số QoS: ......................................................................................... 8 
1.1.3 Xây dựng các ràng buộc liên quan đến đảm bảo chất lượng dịch vụ ......... 11 
1.1.4 Vấn đề đảm bảo QoS khi mạng viễn thông phát triển mạnh mẽ trong giai 
đoạn hiện nay ....................................................................................................... 15 
1.1.4.1 Tổng quan ................................................................................................ 15 
1.1.4.2 Định hướng cấu trúc mạng và yêu cầu đảm bảo QoS trên mạng viễn 
thông trong thời gian tới .................................................................................... 16 
1.2 Kỹ thuật định tuyến đảm bảo chất lượng dịch vụ ................................... 18 
1.2.1 Tổng quan: ................................................................................................... 18 
1.2.2 Định tuyến đảm bảo QoS dùng thông tin toàn cục ..................................... 21 
1.2.3 Định tuyến đảm bảo QoS dùng thông tin nội bộ ......................................... 29 
1.3 Các vấn đề cần nghiên cứu về định tuyến QoS dùng TTNB .................. 38 
1.4 Kết luận chương ...................................................................................... 39 
CHƯƠNG 2CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CÁC GIẢI THUẬT 
ĐỊNH TUYẾN TRÊN MẠNG.................................................................................. 41 
2.1 Mở đầu......................................................................................................... 41 
2.2 Phần mềm ứng dụng để mô phỏng mạng .................................................... 42 
2.3 Các tiêu chí đánh giá ................................................................................... 44 
2.3.1 Xác suất nghẽn ........................................................................................... 41 
iv 
2.3.2 Độ trễ đầu cuối – đầu cuối ....................................................................... 425 
2.3.3 Cân bằng tải .............................................................................................. 445 
2.4 Xây dựng các hệ số đánh giá cân bằng tải mạng ........................................ 46 
2.4.1 Đề xuất hệ số DBM: .................................................................................... 46 
2.4.2 Khả năng ứng dụng hệ số DBM trong việc đánh giá cân bằng tải và chất 
lượng mạng .......................................................................................................... 49 
2.5 Việc ứng dụng hệ số DBM để đánh giá hiệu năng giải thuật định tuyến ... 49 
2.5.1. Giới thiệu ................................................................................................. 49 
2.5.2. Đánh giá hiệu năng định tuyến qua giá trị hệ số DBM ........................... 50 
2.6 Kết luận chương .......................................................................................... 51 
CHƯƠNG 3ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI THUẬT ĐỊNH TUYẾN ĐA RÀNG BUỘC SỬ 
DỤNG THÔNG TIN NỘI BỘ .................................................................................. 52 
3.1 Mở đầu......................................................................................................... 52 
3.2 Các nghiên cứu liên quan ............................................................................ 53 
3.3 Đề xuất giải thuật định tuyến dùng thông tin nội bộ sử dụng băng thông và 
độ trễ làm tiêu chuẩn chọn đường ....................................................................... 54 
3.3.1. Giới thiệu ................................................................................................. 54 
3.3.2. Mô tả giải thuật RBDA ........................................................................... 54 
3.3.3. Mô phỏng đánh giá hiệu năng giải thuật định tuyến RBDA................... 57 
3.3.4. Mô tả giải thuật BQRA ........................................................................... 63 
3.3.5. Mô phỏng đánh giá hiệu năng giải thuật định tuyến BQRA................... 64 
3.4 Đề xuất giải thuật định tuyến dùng thông tin nội bộ sử dụng nhiều thông số 
QoS làm tiêu chuẩn chọn đường ......................................................................... 69 
3.4.1 Giới thiệu: ............................................................................................... 69 
3.4.2 Mô tả giải thuật BDER: .......................................................................... 69 
3.4.3 Mô phỏng đánh giá hiệu năng giải thuật định tuyến BDER ................... 72 
3.5 Độ phức tạp tính toán của các giải thuật ..................................................... 78 
3.6 Kết luận chương .......................................................................................... 79 
CHƯƠNG 4ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP CẢI THIỆN HIỆU NĂNG CHO GIẢI 
THUẬT ĐỊNH TUYẾN DÙNG THÔNG TIN NỘI BỘ .......................................... 80 
4.1. Mở đầu......................................................................................................... 80 
4.2. Đề xuất tập tuyến truyền linh động cho giải thuật định tuyến dùng TTNB 81 
4.2.1. Giới thiệu................................................................................................. 81 
v 
4.2.2. Một số khái niệm liên quan đến tập tuyến truyền. .................................. 81 
4.2.3. Ảnh hưởng của kiểu tập tuyến truyền đến hoạt động của giải thuật định 
tuyến dùng thông tin nội bộ .............................................................................. 83 
4.2.4. Mô phỏng đánh giá hiệu quả của tập tuyến truyền linh động đối với giải 
thuật định tuyến dùng TTNB ............................................................................ 84 
4.2.5. Đánh giá hiệu năng định tuyến QoS sử dụng tập tuyến truyền linh động .. 
 ............................................................................................................. 90 
4.3. Đề xuất ứng dụng kiểu định tuyến phân tán trong giải thuật định tuyến 
dùng thông tin nội bộ ........................................................................................... 91 
4.3.1. Giới thiệu ................................................................................................ 91 
4.3.2. Một số định lý liên quan đến đề xuất ứng dụng kiểu định tuyến phân tán . 
 ................................................................................................................ 91 
4.3.3. Mô tả giải thuật đề xuất: ......................................................................... 95 
4.3.4. Mô phỏng đánh giá hiệu năng định tuyến. ............................................. 98 
4.4. Đề xuất cơ chế điều khiển linh hoạt trong thuật toán định tuyến dùng thông 
tin nội bộ ứng dụng kiểu định tuyến phân tán ................................................... 101 
4.4.1. Giới thiệu chung: ................................................................................... 101 
4.4.2. Một số định lý liên quan đến việc ứng dụng cơ chế điều khiển linh hoạt .. 
 ........................................................................................................... 101 
4.4.3. Mô tả giải thuật đề xuất: ....................................................................... 102 
4.4.4. Mô phỏng đánh giá hiệu năng định tuyến ............................................. 106 
4.5. Độ phức tạp tính toán của các giải thuật ................................................... 112 
4.6. Kết luận chương ........................................................................................ 112 
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO ......................................... 114 
1. Kết luận chung .......................................................................................... 114 
2. Hướng phát triển tiếp theo ......................................................................... 115 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ ........................... 117 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 120 
PHỤ LỤC . .............................................................................................................. 130 
vi 
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 
Viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt 
3G 
Third Generation mobile 
telecommunications 
Mạng di động thế hệ thứ 3 
4G 
Fourth Generation mobile 
telecommunications 
Mạng di động thế hệ thứ 4 
ATM Asynchronous Transfer 
Mode 
Phương thức truyền dị bộ 
BBM Balanced Bandwidth Metric 
Hệ số đánh giá cân bằng băng 
thông mạng 
BBP 
Bandwidth Blocking 
Probability 
Xác suất nghẽn băng thông 
BDER 
Bandwidth-Delay-
bitErrorRate based Routing 
(Tên của giải thuật đề xuất) 
bdp 
Routing Algorithm based on 
Bandwidth-Delay-
Packeterrorrate 
Giải thuật định tuyến dựa trên băng 
thông - độ trễ- tỷ lệ lỗi gói tin 
Bellman-
Ford 
Bellman-Ford algorithm 
Tên của thuật toán tìm đường ngắn 
nhất mô tả tại [25] 
BQRA 
Bandwidth-Delay Constraint 
QoS Routing Algorithm 
(Tên của giải thuật đề xuất) 
BRB Best Reserved Bandwidth Dự trữ băng thông tốt nhất 
BW Bandwidth Băng thông 
CAGR 
Compound Annual Growth 
Rate 
Tốc độ tăng hàng năm tổng hợp 
CBR 
Localized Credit Based 
Routing 
Định tuyến dựa trên chỉ số tín dụng 
dùng thông tin nội bộ 
CSHT (Infrastructure) Cơ sở hạ tầng 
DBM 
Differential Bandwidth 
Metric 
Hệ số đánh giá độ chênh lệch băng 
thông 
Dijkstra Dijkstra Algorithm 
Tên của thuật toán tìm đường ngắn 
nhất mô tả tại [50] 
DPS Dynamic Path Set Tập tuyến truyền linh động 
vii 
exabyte Unit of Exabyte 
Đơn vị tính lưu lượng, bằng 1 triệu 
Gigabyte. 
FBP Flow Blocking Probability Xác suất nghẽn luồng 
FMC Fixed Mobile Convergence Hệ thống hội tụ di động – cố định 
Full HD Full High Definition Độ phân giải cao đầy đủ 
HD High Definition Đô phân giải cao 
HLABH 
Highest Link Average 
Bandwidth History 
Giải thuật định tuyến dựa trên lịch 
sử băng thông trung bình các liên 
kết cao nhất 
Hop, minhop 
Hop, minimum number of 
hops 
Bước nhảy, số bước nhảy ít nhất 
IP Internet Protocol Giao thức Internet 
IPTV Internet Protocol TeleVision Truyền hình sử dụng giao thức IP 
ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet 
ITU_T 
ITU Telecommunication 
Standardization Sector 
Liên minh viễn thông quốc tế - lĩnh 
vực tiêu chuẩn hóa viễn thông 
jitter Jitter of Delay Độ trôi trễ 
Jain’s Index Jain’s Index 
Chỉ số Jain, để tính độ cân bằng tải 
trên mạng mô tả tại [72] 
LBCR 
Localized Bandwidth-
Constraint Routing 
(Tên của giải thuật đề xuất) 
LBHR 
Localized Bandwidth-
constraint Hop-by-hop 
Routing Algorithm 
(Tên của giải thuật đề xuất) 
LDCR 
Localized Delay-
Constrained QoS Routing 
Giải thuật định tuyến đảm bảo QoS 
dùng thông tin nội bộ lấy độ trễ làm 
ràng buộc 
LDR 
Localized Distributed 
Routing 
(Tên của giải thuật đề xuất) 
LDRA 
Localized Distributed 
bandwidth-constraint 
Routing Algorithm 
(Tên của giải thuật đề xuất) 
MAN Metro Area Network Mạng đô thị 
viii 
MANET Mobile Ad Hoc Network 
Mạng các thiết bị di động kết nối 
không dây liên tục tự cấu hình, và 
không có hạ tầng mạng 
MHA Minimum Hop Algorithm 
Giải thuật định tuyến lấy số bước 
nhảy bé nhất 
MIRA 
Minimum Interference 
R ... pij+d-2); 
s=0 khi nút i và j nối trực tiếp nhau. 
Mij
d = max (minBr
d) với r={1,v} (2) 
Một cách đơn giản, Mij
d chính là là giá trị băng thông nhỏ nhất trong các đường 
kết nối tốt nhất giữa hai nút mạng i và j, và đường nối này có số bước nhảy không 
vượt quá (minhopij+d). 
Áp dụng thuật toán Dijkstra để tìm đường ngắn nhất, ta dễ dàng tìm được giá 
trị số bước nhảy ít nhất (minhop) giữa hai nút mạng i và j ở trên. Với giá trị độ sâu 
d: Nếu tăng d thì số lượng đường kết nối để so sánh tìm ra Mij
d là càng lớn. Trong 
phụ lục này, ta lựa chọn d = 0 (chính là tập các đường ngắn nhất) và d = (N-2) (gọi 
là giá trị tối đa) để minh họa trong các trường hợp cụ thể. 
Ta có ma trận Md như sau: 
𝑀𝑖𝑗
𝑑
 1 2 .. N Qj αj γj 
1 0 𝑀21
𝑑
 .. 𝑀𝑁1
𝑑
 ∑ 𝑀𝑖1
𝑑
𝑁
𝑖=1
 α1 γ1 
2 𝑀12
𝑑 0 .. 𝑀𝑁2
𝑑 ∑ 𝑀𝑖2
𝑑
𝑁
𝑖=1
 α2 γ2 
.. .. .. .. .. .. 
N 𝑀1𝑁
𝑑 𝑀2𝑁
𝑑 .. 0 ∑ 𝑀𝑖𝑁
𝑑
𝑁
𝑖=1
 αN γN 
 Gọi: 
m: giá trị trung bình của băng thông khả dụng theo số nút trong toàn mạng. 
132 
Bm: Trung bình băng thông toàn mạng (tổng băng thông chia tổng liên kết L). 
bm: Giá trị trung bình băng thông khả dụng theo số kết nối trong toàn mạng. 
Qj: Tổng giá trị băng thông khả dụng tại mỗi nút. 
Khi đó Qj là tổng Mij
d, với mọi i, tức là : 
Qj = ∑ Mij
dN
i=1 (3) 
Bm =
∑ ∑ Bwij
N
j=1
N
i=1
L
 (4) 
 m = 
∑ ∝jγjQj
N
j=1
N
 (5) 
 bm = 
∑ ∝jγjQj
N
j=1
(N2−N)
 (6) 
Với αj, γj là các hệ số ưu tiên cho nút thứ j, liên quan đến mức độ sử dụng và 
khả năng phát triển mạng. Trong một mạng có các mức độ ưu tiên tại các nút như 
nhau thì các hệ số αj, γj bằng nhau và bằng 1. 
Với các định nghĩa trên, để đánh giá độ cân bằng tải băng thông cho các mạng 
thực tế, với các hệ số ưu tiên đối với từng nút mạng αj, γj, ta sử dụng hệ số BBM 
(Balanced Bandwidth Metric) được tính bằng công thức sau: 
𝐁𝐁𝐌 =
Bm
bm(N−1)
√
(∑ (∝jγjQj−(
∑ ∝jγjQj
N
j=1
N
))
2
N
j=1 )
N−1
 (7) 
BBM có thể được viết gọn lại như sau: 
𝐁𝐁𝐌 =
Bm
bm(N−1)
√(∑ (∝jγjQj−m)
2N
j=1 )
N−1
 (8) 
Các giá trị αj: 
αj = 
∑ Ndi
N
i=1
N.Ndj
(9) 
Còn giá trị γj được tính tương ứng với dự kiến nhu cầu băng thông tại các nút. 
Phân tích cụ thể về việc xác định giá trị ưu tiên γj tại các nút sẽ được đưa ra trong 
phần dưới đây. 
Giá trị BBM thu được tại (7) hay (8) nói lên mức độ cân bằng tải băng thông 
qua mạng, so với mức băng thông trung bình toàn mạng. Giá trị BBM càng nhỏ 
133 
tương ứng việc hiệu quả sử dụng tài nguyên băng thông mạng càng cao, và khi 
BBM=0, khi đó mạng được gọi là cân bằng về tải băng thông toàn mạng. 
Khi áp dụng hệ số BBM mà không quan tâm đến yếu tố dự báo tương lai, tức 
là các hệ số γj = 1, thì ta có thể sử dụng hệ số sau: 
𝐃𝐁𝐌 =
Bm
bm(N−1)
√
(∑ (∝jQj−(
∑ ∝jQj
N
j=1
N
))
2
N
j=1 )
N−1
 (10) 
DBM có thể được viết gọn lại như sau: 
𝐃𝐁𝐌 =
Bm
bm(N−1)
√(∑ (∝jQj−m)
2N
j=1 )
N−1
 (11) 
Với các cách tính trên, hệ số BBM (hay DBM) này có thể áp dụng cho các hệ 
thống mạng phức tạp hơn như hệ thống mạng có các đường liên kết có băng thông 
khác nhau, hay các nút mạng vẫn có tốc độ tương tự nhau nhưng chưa đảm bảo 
cung cấp lượng băng thông cam kết, hay để đánh giá tính cân bằng băng thông 
trong toàn mạng  
III. Các ví vụ minh họa việc sử dụng các hệ số đánh giá cân bằng tải băng 
thông trên mạng : 
Để làm rõ hơn việc ứng dụng BBM (hay DBM – khi xét BBM với các hệ số 
dự báo γj = 1) vào mạng thực tế, chúng ta xét ví dụ với hai trường hợp d = 0 và 
d=N-2. 
3.1 Ví dụ 1: Ứng dụng khi d = N – 2. 
Giả định với một mạng như sau: 
Hình PL.1. Mạng giả định 1 
Mạng trên có N=6 nút, và L=8 đường nối thực tế với các giá trị băng thông đi 
kèm. Các nút mạng có mức ưu tiên αj, γj và các bộ định tuyến như nhau. Giao thức 
134 
định tuyến theo kiểu chỉ chọn đường có băng thông rộng nhất từ nguồn đến đích 
(tương ứng với trường hợp d=N-2). 
Lập ma trận băng thông kết nối, cụ thể: 
Bảng PL.1. Ma trận kết nối 1 
Mij
d 0 1 2 3 4 5 Qj BBM 
0 0 3 10 5 10 10 38 
3,02 
1 3 0 3 3 3 3 15 
2 10 3 0 11 20 11 55 
3 5 3 11 0 11 11 41 
4 10 3 20 11 0 11 55 
5 10 3 11 11 11 0 46 
Theo công thức tính (8) thì mạng trên có BBM = 3,02. Có nghĩa là, hệ số băng 
thông cân bằng chỉ đạt mức 3,02, chứng tỏ nhiều nút mạng chịu tải có mức băng 
thông cao hơn hoặc thấp hơn rất nhiều so với mức trung bình. 
Giả sử ta đổi kết nối 2-3 thành 1-3. Mạng lúc này sẽ là: 
Hình PL.2. Mạng giả định 2 
Lập ma trận băng thông kết nối, cụ thể : 
Bảng PL.2. Ma trận kết nối 2 
135 
Mij
d 0 1 2 3 4 5 Qj BBM 
0 0 5 10 10 10 10 45 
2,14 
1 5 0 5 5 5 5 25 
2 10 5 0 11 20 11 57 
3 10 5 11 0 11 11 48 
4 10 5 20 11 0 11 57 
5 10 5 11 11 11 0 48 
Theo công thức tính (8) thì mạng trên có BBM = 2,14. Có nghĩa là, hệ số băng 
thông cân bằng mới đạt mức 2,14 < 3,02 so với mô hình đầu, với giá trị trung bình 
băng thông khả dụng theo số kết nối b là 9,33M. Rõ ràng, so với mô hình đầu, chỉ 
với việc thay đổi kết nối (hoàn toàn như nhau) thì khả năng đáp ứng của mạng sau 
đã tốt hơn trước. Và rõ ràng, chỉ số BBM đã phản ánh rõ điều này. 
3.2 Ví dụ 2: Ứng dụng khi d = 0. 
Trong thực tế, việc sử dụng thuật toán tìm đường ngắn nhất vẫn được sử dụng 
thường xuyên trong các giao thức Internet hiện nay, để định tuyến với việc chọn 
đường có số bước nhảy là nhỏ nhất, tương ứng với trường hợp d=0. Với cách tính 
này và với mô hình mạng được xét ở phần trên, ta sẽ có hệ số BBM cụ thể như sau: 
Với mô hình đầu ma trận kết nối là: 
Bảng PL.3. Ma trận kết nối 3 
Mij
d 0 1 2 3 4 5 Qj BBM 
0 0 2(1) 10(1) 5(2) 6(1) 10(2) 33 
3,15 
1 2(1) 0 3(1) 3(2) 3(2) 3(2) 14 
2 10(1) 3(1) 0 5(1) 20(1) 11(1) 49 
3 5(2) 3(2) 5(1) 0 5(2) 11(1) 29 
4 6(1) 3(2) 20(1) 5(2) 0 11(2) 45 
5 10(2) 3(2) 11(1) 11(1) 11(2) 0 46 
(chỉ số trong ngoặc là số bước nhảy bé nhất) 
Và hệ số BBM sau khi đổi kết nối 2-3 thành 1-3 là: 
Bảng PL.4. Ma trận kết nối 4 
136 
Mij
d 0 1 2 3 4 5 Qj BBM 
0 0 2(1) 10(1) 2(2) 6(1) 10(2) 30 
2,97 
1 2(1) 0 3(1) 5(1) 3(2) 5(2) 18 
2 10(1) 3(1) 0 11(2) 20(1) 11(1) 55 
3 2(2) 5(1) 11(2) 0 11(3) 11(1) 40 
4 6(1) 3(2) 20(1) 11(3) 0 11(2) 51 
5 10(2) 5(2) 11(1) 11(3) 11(2) 0 48 
Kết quả cũng tương đối giống trường hợp trên, tuy nhiên với cách tính khi d=0 
thì hệ số BBM đã cao hơn, chứng tỏ việc ứng dụng định tuyến đường ngắn nhất yêu 
cầu về cân bằng băng thông cao hơn. 
Tóm lại, việc áp dụng hệ số BBM này để đánh giá sẽ cho thấy mức độ chênh 
lệnh băng thông cũng như mức độ cân bằng tải băng thông trên toàn mạng. 
3.3 Ví dụ 3: Ứng dụng các thông số BBM và α, γ trong việc tính toán mạng: 
3.3.1 Xét trường hợp mọi nút có độ ưu tiên γj như nhau (γj=1) 
Xét mạng điều hành viễn thông khu vực của VNPT gồm 9 nút mạng, với các 
dung lượng băng thông các hướng, lượng thuê bao thực tế tại các nút chịu tải, tương 
ứng là hệ số αj của các nút đó. Các nút có độ ưu tiên γj là như nhau và bằng 1 (như 
hình PL.3). 
Hình PL.3. Mạng điều hành viễn thông khu vực 
Vấn đề đặt ra là giữa hai chọn lựa kết nối 2-7 và 3-4, nên chọn cách nào thì tốt 
hơn. Ta xét ma trận kết nối (chọn đường ngắn nhất) khi có kết nối 2-7. 
Lập ma trận băng thông kết nối khi có kết nối 2-7, cụ thể: 
Bảng PL.5. Ma trận kết nối 5 
137 
Mij
d 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Qj αj BBM 
0 0 1 2 2 1 1 1 2 2 12 3.07 
2.37 
1 1 0 1 1 2 1 4 1 1 12 3.07 
2 2 1 0 10 10 4 2 4 2 35 0.57 
3 2 2 10 0 10 2 2 2 2 32 0.73 
4 1 2 10 4 0 4 2 2 2 27 0.37 
5 1 1 4 4 4 0 1 2 1 18 3.07 
6 1 4 2 2 2 1 0 1 1 14 1.92 
7 2 1 2 2 2 2 1 0 1 13 0.85 
8 2 2 2 2 2 1 2 1 0 14 2.19 
Và ma trận khi có kết nối 3-4 là : 
Bảng PL.6. Ma trận kết nối 6 
Mij
d 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Qj αj BBM 
0 0 1 2 2 1 1 1 2 2 12 3.07 
2.55 
1 1 0 1 2 2 1 4 1 2 14 3.07 
2 2 1 0 10 10 4 2 2 2 33 0.57 
3 2 2 10 0 4 4 2 2 2 28 0.73 
4 1 2 10 4 0 4 2 2 2 27 0.37 
5 1 1 4 4 4 0 1 2 1 18 3.07 
6 1 4 2 2 2 1 0 1 2 15 1.92 
7 2 1 2 2 2 2 1 0 1 13 0.85 
8 2 2 2 2 2 1 2 1 0 14 2.19 
Từ các hệ số BBM trong ví dụ nói trên, chúng ta rút ra một số nhận xét: 
1. Sự khác biệt giữa hai giải pháp kết nối là không lớn, thể hiện qua các hệ 
số BBM là 2,37 và 2,55; 
2. Các hệ số BBM trên đều lớn so với 0, chứng tỏ hiện tại có sự bất cân bằng 
trong mạng này; 
3. Khi chọn lựa bổ sung đường truyền dẫn, cách kết nối nút (2-7) sẽ tốt hơn 
so với cách sau. 
Mạng trên chỉ có 9 nút, nên có thể dễ dàng ước lượng và đưa ra lựa chọn đem 
lại hiệu quả sử dụng mạng tốt hơn. Tuy nhiên, nếu là mạng khu vực có nhiều nút 
mạng và hàng triệu thuê bao trở lên và cần thiết phải di dời, thay đổi, bổ sung hàng 
loạt nút mạng, đường truyền, thì việc tính toán, ước lượng sẽ trở nên khó khăn hơn, 
138 
và nhiều khi không hiệu quả. Đồng thời việc tính toán sẽ giúp tiết kiệm những 
đường truyền không hiệu quả, có quyết định đầu tư tốt hơn. 
3.3.2 Xét trường hợp các nút có độ ưu tiên γj khác nhau 
Như đã giới thiệu trong mục 2.3.1, αj là các hệ số đánh giá mức độ ưu tiên của 
từng nút mạng trong mạng đã cho. Vì trong thực tế, khi một nút mạng bố trí tại một 
khu vực thì nó phải chịu tải tương ứng với nhu cầu tại khu vực đó, do đó, mức yêu 
cầu càng cao thì mức độ ưu tiên càng cao. 
Các giá trị αj cần được tính toán chi tiết để có thể đưa ra hệ số đánh giá cân 
bằng tải sát với thực tế, đánh giá đúng thực chất mạng để có thể đánh giá đúng mức 
cân bằng tải mạng. 
Việc ứng dụng hệ số γj vào tính toán BBM cho toàn mạng được áp dụng tương 
tự hệ số αj có nghĩa là nó cũng được nhân trực tiếp như αj. Tuy nhiên, ý nghĩa của γj 
sẽ khác là nó sẽ giúp cho công tác hoạch định, dự báo quy hoạch tại các nút chịu tải 
“tương lai” sẽ cao hơn các nút khác. 
Ví dụ: Tại nút X đang có lượng chịu tải là Ndx, hệ số αx là ax. Tuy nhiên trong 
dự báo, tỷ lệ băng thông yêu cầu (tương ứng với số thuê bao dự kiến) sẽ là hệ số bx. 
Vậy hệ số γx sẽ là bx/ax. Từ đó, chúng ta sẽ tính BBM toàn mạng theo các hệ số αj, γj 
mới. Tại các nút không có các chỉ số ưu tiên thì áp dụng bằng 1. 
3.3.3 Khả năng ứng dụng các hệ số BBM/DBM trong việc đánh giá cân bằng tải 
và chất lượng mạng 
Vì các hệ số BBM/DBM là các hệ số đánh giá cân bằng tải mạng nên 
DBM/BBM sẽ chỉ ra khả năng cân bằng tải băng thông mạng cũng như chất lượng 
mạng tương ứng với giá trị của các hệ số DBM/BBM đó. Do đó, các hệ số 
DBM/BBM giúp cho việc tính toán cấu hình mạng cụ thể một cách hợp lý nhất, cân 
bằng tải nhất. Đồng thời qua đó, các hệ số trên hỗ trợ cho việc điều chỉnh các giải 
pháp, điều chỉnh mô hình mạng để đạt hiệu quả khai thác mạng viễn thông hiệu quả 
nhất. Xét về góc độ đánh giá hiệu năng định tuyến thì với giải thuật định tuyến hoạt 
động hiệu quả thì sẽ cho giá trị cân bằng tải tốt hơn, ít gây chênh lệnh tải toàn mạng 
hơn. 
IV. Mô phỏng ứng dụng của hệ số BBM (hay DBM) 
139 
4.1. Môi trường mô phỏng 
Để có thể kết luận một mạng có hệ số BBM thấp hơn có chất lượng truyền dẫn 
như độ trễ đầu cuối-đầu cuối tốt hơn, ta xây dựng mô phỏng thiết lập theo mạng 
tương ứng với ví dụ thực tế ở phần 3.3, hình PL.3. 
Sử dụng phần mềm OpNet RiverBed Modeler 17.5 như tại [64], mô phỏng 
một mạng có 9 nút và các bộ định tuyến như ví dụ ở mục 3.3.1 trên (giả định có độ 
ưu tiên như nhau, tương ứng với mức nhu cầu băng thông như nhau), do đó trên mỗi 
nút ta đặt số máy trạm như nhau để dễ theo dõi. 
Tốc độ giả lập trên mỗi máy trạm là: 10Kbytes/0,5ms, tương ứng với mức 
10.000 (byte/packet)* 8 (bit/byte) * (1/0,0005)=160Mb/s. 
Dung lượng trên toàn mạng (45 máy trạm) là 7,2 Gb/s. 
Để so sánh kết quả mô phỏng, ta lập mối liên kết SW3-SW4. 
Các thông số so sánh bao gồm: 
- Global statistics: Delay Ethernet, Traffic Received (bit/s), End-End Delay 
- Node Statistics: Delay Ethernet, Traffic Received (bit/s), Load (bit/s). 
Mạng mô phỏng như hình PL.4. 
Hình PL.4. Mạng mô phỏng 1 
Sau đó nhân bản hoạt cảnh trên, xóa bỏ nối kết SW3-SW4, thay vào đó là liên 
kết SW2-SW7 hoàn toàn tương tự mối liên kết vừa xóa, ta có mạng mô phỏng thứ 2 
như hình PL.5. 
140 
Việc thiết lập các giao thức, các tham số tương ứng cho hai hoạt cảnh được 
thực hiện trước khi nhân bản hoạt cảnh, và được ứng dụng hoàn toàn như nhau khi 
so sánh kết quả mô phỏng. 
Hình PL.5. Mạng mô phỏng 2 
4.2. Kết quả mô phỏng 
Quá trình mô phỏng cho ta các kết quả sau: 
4.2.1. Thông số trễ toàn mạng 
Hình PL.6. So sánh thông số trễ toàn mạng 
Hai phương án tương ứng với 2 mạng mô phỏng đều gây trễ trong một khoảng 
nhất định, trong đó, phương án 2 (mạng mô phỏng thứ 2) sẽ ít gây hiệu ứng trễ hơn. 
141 
4.2.2. Thông số lưu lượng nhận toàn mạng : 
Hình PL.7. So sánh lưu lượng nhận toàn mạng 
Về tổng thể, so với lưu lượng phát là như nhau nhưng phương án 2 tốt hơn và 
đảm bảo lượng thông tin thu nhận cao hơn. 
4.2.3. Thông số trễ nội bộ các nút 
Hình PL.8. So sánh thông số trễ nội bộ các nút 
(Ghi chú: Trong cả ba hình PL.6, hình PL.7 và hình PL.8 về so sánh kết quả 
mô phỏng, đường màu xanh là phương án 1, màu đỏ là phương án 2) 
Rõ ràng việc nhận thông tin tại các nút theo phương án 2 là tốt hơn (ít trễ hơn). 
Các thông số khác về cơ bản là như nhau, thể hiện qua thông số BBM của chúng 
cũng xấp xỉ nhau. 
142 
4.2.4. Kết luận và đánh giá về quá trình mô phỏng 
Trễ của mạng vẫn đáng kể, đặc biệt trong giai đoạn giữa chu trình. Việc gây 
trễ nội bộ nút cũng gây ảnh hưởng đến việc truyền dữ liệu trong giai đoạn giữa chu 
trình truyền số liệu. Và với các kết quả xác lập từ việc mô phỏng trên, ta có thể 
nhận thấy phương án 2 (mạng mô phỏng 2 với kết nối SW2-SW7) tốt hơn một chút 
so với phương án 1 (mạng mô phỏng 1 với kết nối SW3-SW4), tương ứng với hệ số 
BBM đã tính trong phần 3.3, với phương án 2 có giá trị hệ số BBM thấp hơn. 
Để cải thiện các thông số trên, cần thiết phải bố trí cân bằng hơn trong toàn 
mạng để giảm giá trị BBM, tương ứng giảm các thông số trễ, tổn thất gói tương ứng 
trong mạng. 
V. KẾT LUẬN 
Việc xây dựng phương pháp đánh giá cân bằng tải băng thông trên mạng viễn 
thông luôn là một vấn đề quan trọng và là bài toán hữu ích cho các nhà quản trị 
mạng. Việc xây dựng một hệ số đánh giá dựa trên thông số cân bằng tải băng thông 
trên mạng viễn thông sẽ đem lại một hiệu quả lớn cho nhà quản lý trong việc đầu tư, 
nghiên cứu mạng viễn thông đồng thời có công cụ quản lý, khai thác mạng hiệu 
quả, nhanh chóng. 
Với các kết quả đánh giá thông qua các hệ số BBM (hay DBM), ta có thể đánh 
giá được khả năng cân bằng tải băng thông mạng cũng như chất lượng mạng tương 
ứng với giá trị của các hệ số DBM đó, giúp cho việc tính toán cấu hình mạng cụ thể 
một cách hợp lý nhất, cân bằng tải nhất trong quá trình tối ưu mạng, hay điều chỉnh 
mô hình mạng để khai thác mạng viễn thông hiệu quả nhất, đồng thời có thể ứng 
dụng DBM để đánh giá hiệu năng định tuyến khi giải thuật định tuyến hoạt động 
hiệu quả thì sẽ cho giá trị cân bằng tải tốt hơn, ít gây chênh lệnh tải toàn mạng hơn. 
Các đóng góp đề xuất trong phụ lục này cũng đã được công bố trong các công 
trình như [A.1], [A.3], [A.9] và [B.7] tại các Hội nghị khoa học và tạp chí chuyên 
ngành.