Đang tải... (xem toàn văn)
NHÌN MẠNG VIỄN THÔNG THEO QUAN ĐIỂM ĐA TÁC TỬ Quá trình phát triển mạng viễn thông không đồng đều giữa các vùng miền, giữa các quốc gia, và sự mở rộng luôn đi liền với sự phát triển về công nghệ, kĩ thuật. Tuy nhiên, những công nghệ cũ không thể bỏ đi ngay mà cần phải có sự thay thế dần dần và có sự lai ghép giữa các công nghệ. Kết quả nghiên cứu được chương mục hóa thành 4 chương như sau: Chương I: Tổng quan Chương II: Lý thuyết đa tác tử Chương III: Mạng viễn thông Việt Nam, mạng viễn thông Hà Nội và xu thế phát triển Chương IV: Mô tả, đánh giá tính tối ưu mạng viễn thông Hà Nội bằng mạng đa tác tử.
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Hà Thị Lan Anh NHÌN MẠNG VIỄN THÔNG THEO QUAN ĐIỂM ĐA TÁC TỬ Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – NĂM 2013 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH NGUYỄN NGỌC SAN Phản biện 1: ……………………………………………………… Phản biện 2: ……………………………………………………… Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 1 MỞ ĐẦU Quá trình phát triển mạng viễn thông không đồng đều giữa các vùng miền, giữa các quốc gia, và sự mở rộng luôn đi liền với sự phát triển về công nghệ, kĩ thuật. Tuy nhiên, những công nghệ cũ không thể bỏ đi ngay mà cần phải có sự thay thế dần dần và có sự lai ghép giữa các công nghệ. Như vậy mạng lưới trên thực tế sẽ vô cùng đa dạng về tính chất vật lý, đặc tính toán học Vấn đề đặt ra là cần phải nghiên cứu về tính ổn định, tính tối ưu của mạng lưới đó. Đó cũng là mục đích của để tài “nhìn mạng viễn thông theo quan điểm đa tác tử”. Với định hướng đó, đề tài đã nghiên cứu về lý thuyết đa tác tử và nghiên cứu tính ứng dụng của lý thuyết này vào mạng viễn thông Hà Nội. Kết quả nghiên cứu được chương mục hóa thành 4 chương như sau: Chương I: Tổng quan Chương II: Lý thuyết đa tác tử Chương III: Mạng viễn thông Việt Nam, mạng viễn thông Hà Nội và xu thế phát triển Chương IV: Mô tả, đánh giá tính tối ưu mạng viễn thông Hà Nội bằng mạng đa tác tử. Cho em được gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong khoa Sau Đại Học đã quan tâm hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi cho em, sau đó em xin chân thành cảm ơn thầy GS.TSKH Nguyễn Ngọc San đã hướng dẫn em hoàn thành đồ án này. 2 NI DUNG Chng 1 TNG QUAN Chng ny gii thiu chung cỏch mụ t mt h thng, nhng cỏch thc ỏnh giỏ mt h thng t ú a ra cỏc phng phỏp iu khin, ci thin h thng ú. Trong th gii hu ht mi vt th u tn ti trong mt hoc rt nhiu h thng khỏc nhau Cỏc h thng ny c liờn kt bi cỏc phn t m trong lun vn ny ta gi nú l tỏc t. thit k hay ỏnh giỏ mt h thng nht thit ta cn phi chia nh h thng ny thnh cỏc tỏc t cú th d dng phõn tớch c tớnh. Lý thuyt a tỏc t l lý thuyt nghiờn cu v cỏch biu din toỏn hc mt tỏc t, liờn kt ca cỏc tỏc t to thnh mt mụ hỡnh toỏn hc cho mt h thng bt kỡ m õy l cỏc h thng vin thụng. Thc cht õy chớnh l nghiờn cu nhn dng h ng hc và tp trung v các phng pháp x lý bi toán -ớc l-ợng tham số mô hình 1.1 Tng quan v nhn dng h ng hc Nhận dạng hệ thống động học đ-ợc biết đến là một quá trình thực nghiệm để xác định mô hình toán học, có khả năng mô tả những tính chất cốt yếu của hệ thống từ những thông tin ở đầu vào và đầu ra của hệ. ối với một hệ động học không tồn tại mô hình toán học thoả mãn tất cả các tập dữ liệu thông tin tại đầu vào và đầu ra của hệ. Sở dĩ nh- vậy là vì nhận dạng hệ thống về mặt toán học thuộc họ các bài toán tối -u, có nghiệm đặc tr-ng bởi cấu trúc mô hình và tiêu chí t-ơng đ-ơng. Hầu hết các hàm phạt sử dụng trong lý thuyết nhận dạng hệ động học đều dựa trên cơ sở tối thiểu hoá sự khác nhau giữa các đặc tính của mô hình so với những đặc tính cơ bản của hệ thống thông qua việc sử dụng một trong 05 ph-ơng trình sai số. Đó là (i). sai số đầu ra. (ii). sai số ph-ơng trình (iii). sai số dự báo. 3 (iv). sai số đầu vào và (v). sai số trạng thái. Quá trình xác định tham số mô hình đóng vai trò quan trọng trong việc hiện thực hoá tiêu chí t-ơng đ-ơng. ối với hệ động học có khả năng nhận dạng, mô hình thu đ-ợc theo lý thuyết có cấu trúc phức tạp, bậc rất cao, và để nghiên cứu, khám phá và điều khiển hệ trong tr-ờng hợp đó thì vấn đề giảm bậc của mô hình là rất cần thiết. Mặc dù đã có rất nhiều ph-ơng pháp tìm kiếm mô hình giảm bậc đối với một mô hình bậc cao cho tr-ớc đ-ợc đề xuất, nh-ng thực ra có thể phân loại các ph-ơng pháp thành 03 nhóm chính. Nhóm ph-ơng pháp thứ nhất chủ định giữ lại những giá trị riêng quan trọng của mô hình bậc cao, và giá trị tham số của mô hình bậc thấp đ-ợc xác định sao cho tr-ớc tác động của một số dạng tín hiệu thử nhất định ở đầu vào, đáp ứng của mô hình bậc thấp gần đúng với đáp ứng của mô hình bậc cao. Nhóm ph-ơng pháp giảm bậc thứ hai không quan tâm đến giá trị riêng quan trọng của mô hình bậc cao, mà dựa trên cơ sở xác định các tham số của mô hình có bậc định tr-ớc sao cho đáp ứng xung của mô hình đó gần đúng (theo một cách tối -u) với đáp ứng xung của mô hình bậc cao. Nhóm ph-ơng pháp thứ ba đ-ợc đề xuất dựa trên cơ sở thực hiện gần đúng những đặc tính khác của mô hình bậc cao, ngoài những đặc tr-ng đ-ợc thể hiện bởi đáp ứng xung. Vì mục đích và vai trò của nhận dạng hệ động học, những hạn chế sau đây cần quan tâm đến để loại bỏ hoặc tìm cách v-ợt qua: (). Tính kích thích liên tục áp đặt lên tín hiệu tại đầu vào của hệ trong bài toán đánh giá tham số của mô hình. (). Sự tham gia của tham số hoặc hàm đáp ứng xung của mô hình bậc cao trong bài toán giảm bậc của mô hình. (). Mất ý nghĩa vật lý đ-ợc thể hiện bởi trạng thái của mô hình gốc trong mô hình giảm bậc. (). Thiếu khả năng bảo l-u chiến l-ợc điều khiển khi sử dụng mô hình giảm bậc trong hệ kín. 4 1.2 Tng quan v c lng tham s Với bài toán -ớc l-ợng, đánh giá tham số của mô hình mô tả trong không gian trạng thái, trong những tài liệu tham khảo chỉ có số ít công trình đ-ợc công bố, đề xuất, trên cơ sở mô hình thích nghi sử dụng lý thuyết ổn định. Nghiệm của các bài toán khác nhau về nhận dạng hệ động học đ-ợc biểu diễn thích hợp d-ới dạng các hệ ph-ơng trình quy chiếu tối -u (OPEQ). Sử dụng OPEQ, có khả năng -ớc l-ợng tham số của mô hình trong không gian trạng thái với bất kỳ dạng tín hiệu nào ở đầu vào của hệ động học, không cần sử dụng đến thuật toán động học tuyến tính (LD) ở cả hai phía của hệ 1.3 Kt lun chng I Sau khi nhn dng mụ hỡnh v c lng tham s, ta s xõy dng c mụ hỡnh h thng 5 Chương 2 – LÝ THUYẾT ĐA TÁC TỬ 2.1 Định nghĩa tác tử Mỗi tác tử có thể coi như một hộp đen, có đầu vào, đầu ra, và đặc tính động học được mô tả bằng một phương trình toán học như sau: y(t) = - h(τ)u(t-τ)dτ (2.1) Trong đó, u và y là tín hiệu đầu vào, đầu ra và h là đáp ứng xung của tác tử Hình 2.1.1 dưới đây mô tả 3 kiểu kết nối chính của tác tử Trong hình 2.1.1 (a) kết nối song song, đáp ứng xung của hệ được biểu diễn như sau: h(t,τ) = h 1 (t,τ) + h 2 (t,τ) (2.4) Trong kết nối nối tiếp như hình 2.1.1(b), đáp ứng xung của hệ được biểu diễn như sau: u 2 y 2 Hình 2.1.1: Các kiểu kết nối tác tử y 2 y = y 1 + y 2 y 1 u 2 u 1 u S 1 S 2 + (a) y 2 = y y 1 = u 2 u = u 1 S 1 S 1 (b) (c) y y 1 u 1 u + S 1 S 2 6 h(t,) = t h 2 (t,)h 1 (,t)d (2.5) Cũn trong kt ni hi tip nh hỡnh 2.1.1(c), phng trỡnh ỏp ng xung cú dng: h(t,) = h 1 (t,) - t h 1 (t,) t h 2 (,s)h(s,)dsd (2.6) Trong ú, h 1 v h 2 ó bit. Tng t nh vy, vi mt h a tỏc t ta cú th biu din bng phng trỡnh trng thỏi vi p u vo v q u ra nh sau : y j (t) = i = p i = 1 0 h ij () u i (t-)d (2.9) vi j = 1,2 q Trong ú h ij (t) l ỏp ng xung ca h a tỏc t ng vi u vo u i v u ra y j . 2.2 Mụ hỡnh tuyn tớnh liờn tc v quy trỡnh nhn dng 2.2.1 Mụ hỡnh tuyn tớnh liờn tc theo thi gian Có lẽ mô hình có tham số tập trung quen thuộc nhất đối với một hệ thống động học tuyến tính, liên tục theo thời gian có p đầu vào và q đầu ra là hệ gồm q ph-ơng trình vi phân có dạng sau: ,, 0 1 0 () () ( ) ( ) j i i p nn j k i j i k ii i k i d y t d u t a t b t dt dt , với j = 1, , q. (2.11) trong đó, n biểu thị cho bậc của mô hình, u k (t) và y j (t) ứng với kích thích tại đầu vào thứ k và đáp ứng tại đầu ra thứ j của hệ động học, a i,j (t) và , () j ik bt , với n 1, i = 0, , n, k = 1, , p, biểu thị cho các tham số của mô hình. Các tham số này th-ờng đ-ợc nói tới là các tham số quá trình (process parameters), chúng đóng vai trò thực để tạo dựng cách hành xử của hệ thống thực. 7 Hệ động học tuyến tính biểu diễn bởi ph-ơng trình trong (2.11) có thể đ-ợc biểu diễn t-ơng đ-ơng bởi một hệ các ph-ơng trình vi phân bậc nhất trong không gian trạng thái nh- sau: . x n (t) = A n (t) x n (t) + B n (t )u n (t) (2.12) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) n n n n n y t C t x t D t u t (2.13) Các ph-ơng trình (2.12) và (2.13) đ-ợc nói đến là ph-ơng trình động học và ph-ơng trình đầu ra. Trong đó, vector đầu vào u n (t), vector trạng thái x n (t) và vector đầu ra y n (t) có p, n và q chiều, các ma trận A n (t), B n (t), C n (t) và D n (t) có kích th-ớc t-ơng ứng là nxn, nxp, qxn và qxp. Mô hình mô tả trong không gian này có số tham số tối thiểu đ-ợc gọi là chuẩn (canonical), hiện thực hoá mô hình {A n (t), B n (t), C n (t), D n (t)} có tham số tối thiểu đ-ợc gọi là khả hiện tối giản và t-ơng ứng, kích th-ớc của ma trận A n (t) là bậc tối thiểu của A n (t). Trong các ph-ơng trình này chữ "n" viết ở phía d-ới các tham số ám chỉ mô hình có bậc tối thiểu hoặc có bậc đ-ợc xác định tr-ớc. Ng-ợc lại, nếu không viết gì, mô hình theo nghĩa nói chung hoặc có bậc không biết tr-ớc. 8 2.2.2 Nhng quy trỡnh nhn dng c bn 2.3 Tiờu chớ tng ng v phng phỏp c lng tham s Ph-ơng pháp rõ ràng nhất tiếp cận giá trị -ớc l-ợng tham số mô hình toán học của hệ động học là tối thiểu hoá hàm phạt vô h-ớng J, đại diện tiêu chí t-ơng đ-ơng. 2.3.1 Chn hm pht Hàm phạt chung nhất đ-ợc biết đến, thành lập trên cơ sở tích phân của chuẩn trọng L 2 áp đặt lên vector e(t) nh sau: J = 00 2 [ ( ) ( )] ( ) ff tt T W tt e t We t dt e t dt (2.14) Sai số mô hình Các b-ớc hiệu chỉnh về cấu trúc mô hình Tham số Dữ liệu đo l-ờng Thông tin về cấu trúc Cấu trúc Đơn giản hoá mô hình vì tính thân thiện với ứng dụng (tuyến tính hoá, tham số tập trung, giảm bậc) Mô hình Bộ đánh giá tham số Môi tr-ờng Thực nghiệm và ph-ơng pháp đo l-ờng Xác nhận tính thích hợp của mô hình Quy luật vật lý Mô hình toán học Mô hình khái niệm Môi tr-ờng của quy trình xử lý Quy trình xử lý thực Hình 2.2.2.1 : Quy trình tổng quát của nhận dạng hệ động học [...]... e(t) ở tại thời điểm lấy mẫu thứ i, và N là số điểm lấy mẫu trong khoảng thời gian tồn tại dữ liệu từ tf đến t0 Vì bài toán giảm bậc đối với mô hình bậc cao đ-ợc coi là bài toán -ớc l-ợng tham số mô hình trong tr-ờng hợp sai lệch về bậc, nên hàm phạt xác định đối với bài toán giảm bậc mô hình không khác với hàm phạt đ-ợc định nghĩa ở trên, trừ tr-ờng hợp giảm bậc đối với hệ động học đang làm việc trong... trùng khớp tín hiệu đầu ra của AM với tín hiệu đầu ra của S 16 Định lý đảo: Giả sử mô hình điều khiển, quan sát đồng thời AM bậc m đã đ-ợc chọn và các tham số của S đ-ợc xác định theo các biểu thức (2.39) thoả mãn các điều kiện (2.40) Thì , Q và P là tối -u Định lý trên thực chất giải quyết vấn đề liên quan đến các dữ liệu của Wc và Wo của hệ động học S mà không cần sử dụng các dữ liệu đo l-ờng về Wc... 802.20, UWB WiMedia (h PAN vụ tuyn 802.15) 3.3 Mng vin thụng H Ni 3.3.1 Mng chuyn mch truyn dn 3.3.2 Mng bng rng MAN-E Mng MAN-E ca VTHN c t chc theo nguyờn tc sau: - Cu trỳc Ring lp core: gm 4 switch ln Cỏc core switch ny c kt ni theo cu trỳc RING bng mt ụi si cỏp quang trc tip, bng thụng lờn n 50Gbps - Cu trỳc cõy cú bo v 2 hng lp aggregation: gm 20 switch thc hin chc nng thu gom lu lng v ỏp ng nhu cu... điều khiển và quan sát đồng thời Bổ đề 3: Nếu mô hình của một hệ động học nào đó là khả hiện vật lý tối giản thì tồn tại một cấu trúc vật lý tối giản đối với mô hình ng-ợc 2.4.2 Biu din sai s u vo 2.4.2.1 Vi s tr giỳp ca mụ hỡnh ngc Giả sử một hệ động học tuyến tính, liên tục có vector tín hiệu tại đầu vào u(t), và vector đáp ứng y(t) đ-ợc mô tả bởi hệ ph-ơng trình trong (2.11) hay (2.17) Theo định nghĩa... hệ động học có cấu trúc thích hợp tr-ớc tác động của nhiễu trắng và nhiễu trắng làm nhiệm vụ nhiễu xạ ngẫu nhiên để chuyển đặc tính của hệ động học từ tiền định sang ngu nhiờn 2.4.3.2 Cỏc quy trỡnh ti u Một ph-ơng pháp tiếp cận tối -u sai số đầu vào tới vấn đề nhận dạng hệ động học mô tả bởi hệ các ph-ơng trình vi phân đ-ợc phát triển Qua đó minh chứng những -u điểm v-ợt trội của ph-ơng pháp sai số đầu... có thể xác lập d-ới dạng hệ OPEQ Trong OPEQ, tham số của mô hình toàn bậc hay giảm bậc đ-ợc biểu diễn theo các thành phần của OPM, thoả mãn các điều kiện về hạng của những ma trận chứa dữ liệu về hệ động học t-ơng ứng, cũng nh- các ph-ơng trình điều kiện kiểu Lyapunov biến dạng; các điều kiện liên quan đến việc xác định bậc tối giản của hệ động học Bài toán nhận dạng hệ động học đã chuyển sang h-ớng... dạng hệ động học đã chuyển sang h-ớng xây dựng các thuật trình để giải hệ OPEQ 2.5.2 Quy trỡnh lp in hỡnh dựng sai s u vo 2.5.3 V cỏc quỏ trỡnh ti u húa theo trng thỏi 2.5.3.1 C bn v phng phỏp ti u trng thỏi Có hai mô hình tuyến tính với tham số bất biến theo thời gian trong không gian trạng thái, mô hình (S) bậc n, mô hình (AM) bậc m và cả hai mô hình cùng chịu kích thích bởi một vector tín hiệu ở đầu... không âm 2.5.3.2 Cỏc bi toỏn in hỡnh theo t duy h h Bài toán đánh giá tham số mô hình: Cho một hệ động học (S) bậc n và một mô hình giả định (AM), cả hai đều đ-ợc mô tả trong không gian biến trạng thái Hãy dùng ph-ơng pháp tối -u trạng thái để đánh giá tham số của S Định lý 1: Giả sử có sẵn các dữ liệu để đánh giá tham số của hệ động học S bậc n và mô hình điều khiển, quan sát đ-ợc AM bậc m, m > n, có... cho tham số phần điều khiển, quan sát đồng thời của S đ-ợc cho bởi: An = ETH+AmHE, Bn = ETH+Bm, Cn = KCmHE (2.40) thoả mãn các điều kiện sau đây: [H+AmQ + Q(Am)TH+ + H+BmV(Bm)TH+]T = 0 (2.41) T[H(Am)TP + PAmH + H(Cm)TKTRKCmH] = 0 trong đó, E = E[xm (xn)T] R mxn là một đẳng cự thành phần, H = E[xm (xm)T] R mxm là ma trận xác định d-ơng, Wc và Wo là các gramian điều khiển và quan sát của S, K là ma trận... trong các tài liệu chuyên ngành và liên quan đến mỗi hàm sai số thì có các tiêu chí khác nhau có thể sử dụng để xây dựng bài toán tối -u phục vụ việc đánh giá, -ớc l-ợng các tham số của mô hình Các hàm sai số đó là sai số đầu ra, sai số ph-ơng trình, sai số dự báo, sai số đầu vào và sai số trạng thái Hai ph-ơng trình sai số cuối cùng đ-ợc xác định trên cơ sở của quan niệm riêng, trong khi đó, cả ba ph-ơng . của để tài nhìn mạng viễn thông theo quan điểm đa tác tử . Với định hướng đó, đề tài đã nghiên cứu về lý thuyết đa tác tử và nghiên cứu tính ứng dụng của lý thuyết này vào mạng viễn thông Hà. HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Hà Thị Lan Anh NHÌN MẠNG VIỄN THÔNG THEO QUAN ĐIỂM ĐA TÁC TỬ Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số: 60.52.02.08 . Tổng quan Chương II: Lý thuyết đa tác tử Chương III: Mạng viễn thông Việt Nam, mạng viễn thông Hà Nội và xu thế phát triển Chương IV: Mô tả, đánh giá tính tối ưu mạng viễn thông Hà Nội bằng mạng