GIỚI THIỆU
CƠ SỞ HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI
Trong hơn một thập kỷ qua, Việt Nam đã thực hiện nhiều chính sách mở cửa và hội nhập, dẫn đến tăng trưởng kinh tế liên tục và nâng cao đời sống người dân Nhu cầu thông tin liên lạc giữa Việt Nam và các quốc gia ngày càng cao, đòi hỏi ngành Bưu Chính-Viễn Thông phải đầu tư phát triển mạng lưới viễn thông hiện đại Hiện nay, mạng viễn thông cung cấp nhiều dịch vụ quốc tế như điện thoại, truyền số liệu và truyền hình hội nghị, trong đó dịch vụ gọi điện thoại quốc tế vẫn là phương thức liên lạc phổ biến nhất và đóng góp lớn vào doanh thu toàn ngành.
Mạng điện thoại quốc tế tại Việt Nam hiện đã kết nối trực tiếp với 25 quốc gia trên thế giới Ngoài chi phí đầu tư ban đầu cho tổng đài và thiết bị truyền dẫn, hàng tháng còn phải chi trả cho việc thuê kênh truyền tải lưu lượng Do đó, việc theo dõi, dự báo và hoạch định vận hành mạng một cách thường xuyên là cần thiết để tối ưu hóa tài nguyên, giảm thiểu chi phí vận hành và đáp ứng tốt nhu cầu của khách hàng.
Lưu lượng mạng điện thoại biến động theo thời gian, thay đổi theo từng giờ trong ngày và từng ngày trong tuần Có những thời điểm mạng bị nghẽn, trong khi ở những thời điểm khác lại khá rảnh rỗi Vì vậy, việc thiết lập số kênh dựa trên yêu cầu tại thời điểm có mật độ cao nhất không phải là giải pháp kinh tế, do trong các thời điểm khác, lưu lượng mạng thường thấp hơn và sẽ có nhiều kênh không được sử dụng.
Việc thiết lập số kênh ít hơn để tiết kiệm chi phí có thể dẫn đến tình trạng nghẽn mạch trong giờ cao điểm, gây ra việc không thực hiện được một số cuộc gọi và tổn thất cho khách hàng Để giảm thiểu nghẽn mạch, mạng sẽ tự động định tuyến các cuộc gọi không đủ kênh kết nối sang nhóm mạch khác, dẫn đến việc phát sinh chi phí quá giang cho lưu lượng chuyển tiếp Do đó, cần cân nhắc số kênh để tối ưu hóa tổng chi phí thuê kênh và chi phí quá giang lưu lượng tràn.
Để tối ưu hóa việc hoạch định vận hành mạng điện thoại quốc tế, cần nghiên cứu xây dựng một mô hình truyền tải hiệu quả Mô hình này sẽ giúp xác định số lượng kênh cần thiết để kết nối với các quốc gia, nhằm giảm thiểu tổng chi phí truyền tải lưu lượng, bao gồm chi phí thuê kênh và chi phí chuyển tiếp lưu lượng tràn.
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Mục tiêu của đề tài là phát triển một mô hình tối ưu hóa việc truyền tải lưu lượng qua mạng điện thoại quốc tế, nhằm giảm thiểu tổng chi phí cho hệ thống truyền tải.
PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đề tài này nghiên cứu việc xây dựng mô hình tối ưu hóa truyền tải lưu lượng qua mạng điện thoại quốc tế, nhằm xác định số lượng kênh trung kế cần thiết để truyền tải lưu lượng đến các quốc gia một cách hiệu quả.
• Tổng chi phí của hệ thống truyền tải lưu lượng qua mạng bao gồm chi phí thuê kênh và chi phí quá giang lưu lượng tràn là thấp nhất
• Đảm bảo dịch vụ được cung cấp cho khách hàng với xác suất từ chối các cuộc gọi đến mạng không quá 1%
Mô hình này được thiết kế nhằm hỗ trợ việc hoạch định và tối ưu hóa lưu lượng mạng trong khoảng thời gian ngắn hạn hàng tháng.
Quá trình phân tích để xây dựng mô hình tối ưu cho mạng điện thoại quốc tế tại các tỉnh phía Nam được thực hiện thông qua tổng đài Gateway quốc tế tại Trung tâm Viễn thông Quốc tế Khu vực 2 Mô hình truyền tải được phát triển dựa trên hướng lưu lượng đi đến các nước, đặc biệt là những tuyến lưu lượng quá giang qua Australia Kết quả nghiên cứu này sẽ hỗ trợ cơ quan quản lý mạng trong việc hoạch định và vận hành tối ưu lưu lượng hàng tháng qua mạng.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Các phương pháp được sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài gồm:
• Phương pháp quan sát được sử dụng trong quá trình khảo sát, tìm hiểu công tác hoạch định vận hành mạng lưới hiện tại
• Phương pháp thống kê được sử dụng trong quá trình thu thập, phân tích số liệu lưu lượng và xác định các đặc tính lưu lượng đi các nước
• Phương pháp dự báo dựa trên chuỗi thời gian Box-Jenkins (ARIMA) được sử dụng để xây dựng mô hình dự báo lưu lượng tháng
• Các phương pháp tính toán lưu lượng do ITU 1 và ITC 2 giới thiệu được ứng dụng để xây dựng mô hình tính toán lưu lượng
• Phương pháp lặp để giải bài toán quy hoạch mạng với mục tiêu min chi phí được sử dụng để tìm số kênh tối ưu cho các hướng
• Phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống thông tin được sử dụng để xây dựng mô hình tính toán trên máy tính.
NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN
Luận văn cơ bản được chia thành sáu chương:
Giới thiệu vấn đề cần nghiên cứu giải quyết và nêu ra mục tiêu, phạm vi, các phương pháp nghiên cứu.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ MẠNG VIỄN THÔNG
2.1.1 Các bộ phận chính cấu thành hệ thống viễn thông
Từ góc độ phần cứng, mạng viễn thông bao gồm các thành phần chính như thiết bị đầu cuối, thiết bị chuyển mạch và thiết bị truyền dẫn, như thể hiện trong hình 2.1.
Thiết bị đầu cuối là công cụ chuyển đổi thông tin từ người sử dụng sang tín hiệu điện, cho phép trao đổi tín hiệu này với mạng lưới viễn thông Trong hệ thống viễn thông, thiết bị đầu cuối bao gồm các thiết bị sử dụng tại thuê bao như điện thoại, fax và modem.
Chuyển mạch là quá trình thiết lập kết nối giữa thuê bao thực hiện cuộc gọi và thuê bao nhận cuộc gọi Thiết bị chuyển mạch cho phép chia sẻ và sử dụng chung các đường truyền dẫn cho nhiều thuê bao khác nhau.
Trong mạng viễn thông Việt Nam, tổng đài chuyển mạch được phân chia thành nhiều cấp độ, bao gồm tổng đài nội bộ, tổng đài nội hạt, tổng đài trung tâm của tỉnh và thành phố, tổng đài chuyển mạch liên tỉnh, và tổng đài chuyển mạch quốc tế (gateway quốc tế).
Thieát bò chuyển mạch Cáp quang vi ba
Thieát bò chuyển mạch Điện thoại
Các thiết bị đầu cuối Đường truyền dẫn
Các thiết bị đầu cuối
Thieát bò truyeàn daãn Thieát bò truyeàn daãn
Hình 2.1: Các bộ phận cấu thành hệ thống viễn thông 2.1.1.3 Thieát bò truyeàn daãn
Thiết bị truyền dẫn đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các thiết bị đầu cuối với tổng đài, với đường truyền dẫn từ thuê bao đến tổng đài được gọi là đường dây thuê bao, và đường truyền dẫn giữa các tổng đài được gọi là truyền dẫn Các loại thiết bị truyền dẫn bao gồm cáp kim loại, cáp quang, vi ba và vệ tinh, trong đó cáp quang và vệ tinh là hai phương tiện truyền dẫn phổ biến trong mạng viễn thông quốc tế.
2.1.2 Kỹ thuật cấu hình mạng điện thoại
Trong lĩnh vực viễn thông, mạng lưới được tổ chức nhằm phục vụ các thuê bao theo từng khu vực cụ thể Tại những khu vực nhỏ, các đầu cuối thuê bao có thể kết nối trực tiếp với một tổng đài Tuy nhiên, trong các khu vực rộng lớn, các thuê bao sẽ được kết nối với các tổng đài khác nhau tùy thuộc vào quy hoạch của nhà cung cấp dịch vụ Các tổng đài ở những khu vực khác nhau có thể liên lạc với nhau thông qua các kênh trung kế, còn được gọi là kênh hay mạch.
Các kênh trung kế trong mạng đóng vai trò kết nối giữa các tổng đài thông qua các đường truyền dẫn chuyển tiếp Mỗi kênh chỉ có thể phục vụ một cuộc gọi giữa hai tổng đài tại một thời điểm Thông thường, tại các tổng đài công cộng, mỗi kênh trung kế được cấu hình để phục vụ cho một chiều, có thể là chiều gọi đi hoặc chiều gọi đến.
: Các kênh trung kế : Đường dây thuê bao
Hình 2.2: Cấu hình mạng lưới 2.1.2.2 ẹũnh tuyeỏn
Trong mạng lưới rộng, tổng đài thường có nhiều đường truyền để kết nối với các tổng đài khác Quá trình chọn đường kết nối cho cuộc gọi giữa các tổng đài được gọi là định tuyền.
Khi các kênh trung kế trong nhóm định tuyến trực tiếp giữa hai tổng đài đã bị chiếm hết, tổng đài sẽ chuyển hướng cuộc gọi theo một phương án đã được thiết lập trước để đến bên nhận Phương pháp này được gọi là định tuyến thay thế hoặc định tuyến tràn.
Tu ye ỏn c ho ùn 3
Tổng đài phía gọi Tổng đài phía được gọi
Tổng đài chuyển tiếp Tổng đài chuyeồn tieỏp
Hỡnh 2.3: ẹũnh tuyeỏn thay theỏ
Hình 2.3 minh họa quy trình định tuyến thay thế cho các cuộc gọi từ tổng đài A đến tổng đài B Khi có cuộc gọi cần kết nối, nếu tất cả các kênh trong tuyến trực tiếp (tuyến chọn 1) giữa hai tổng đài đều bị chiếm, hệ thống sẽ tự động chuyển sang tuyến thứ hai (tuyến chọn 2) Nếu tuyến chọn 2 cũng không khả dụng, tuyến chọn 3 sẽ được sử dụng, và quy trình này tiếp tục cho đến khi tuyến chọn cuối cùng được áp dụng Nếu tuyến chọn cuối cùng cũng bị bận, cuộc gọi sẽ bị từ chối bởi tổng đài.
Khi sử dụng định tuyến thay thế, cuộc gọi có thể được chuyển tiếp qua nhiều tổng đài chuyển mạch khác nhau, được gọi là tổng đài chuyển tiếp (Transit).
Định tuyến thay thế giúp các nhà cung cấp dịch vụ giảm thiểu tình trạng nghẽn mạch trong mạng, đồng thời cung cấp phương án dự phòng hiệu quả cho các sự cố mạng.
HOẠCH ĐỊNH VÀ VẬN HÀNH MẠNG VIỄN THÔNG
Mục đích của lập kế hoạch mạng viễn thông là thiết lập một mạng lưới đáp ứng các yêu cầu với chi phí hợp lý, đồng thời cung cấp dịch vụ đạt tiêu chuẩn chất lượng cao.
Các nhà quản lý và điều hành mạng viễn thông thường lập kế hoạch cho mạng theo các thời đoạn dài hạn, trung hạn, ngắn hạn
Kế hoạch dài hạn là khung công việc thiết yếu cho việc lập kế hoạch mạng lưới, thường kéo dài từ 5 năm trở lên Nó bao gồm các yếu tố khó thay đổi như cấu hình mạng, vị trí đặt các tổng đài và kế hoạch đánh số, nhằm đảm bảo sự ổn định và hiệu quả cho hệ thống mạng trong tương lai.
Kế hoạch trung hạn thường kéo dài từ 3 đến 5 năm và bao gồm các chiến lược đầu tư thiết bị, mạng truyền dẫn, mạng đường dây thuê bao, vị trí tổng đài và vùng phục vụ.
Kế hoạch ngắn hạn thường có thời gian tối đa là 2 năm, bao gồm các chương trình thực hiện công việc và các kế hoạch dựa trên mạng lưới hiện có Những kế hoạch này liên quan đến định tuyến mạch, tính toán mạch và quyết định số nhân viên điều hành mạng.
Trong quá trình quản lý mạng, việc lập kế hoạch tối ưu cho mạng lưới là cần thiết để đảm bảo vận hành hiệu quả về chi phí và đáp ứng các yêu cầu chất lượng dịch vụ.
Trong quá trình lập kế hoạch tối ưu mạng lưới, chi phí được chia thành hai loại: chi phí phụ thuộc vào số thuê bao và chi phí liên quan đến lưu lượng truyền tải Việc xác định số lượng thiết bị cần thiết để phục vụ số thuê bao kết nối và lưu lượng qua mạng là rất quan trọng Mục tiêu là duy trì tổng chi phí cho các thiết bị ở mức thấp nhất.
2.2.2 Lập kế hoạch mạng lưới tối ưu về mặt lưu lượng
Mục tiêu của lập kế hoạch tối ưu cho mạng là xác định cấu trúc mạng hiệu quả nhất nhằm đáp ứng nhu cầu với chi phí truyền tải lưu lượng thấp nhất Quá trình này cần diễn ra liên tục, bao gồm các bước như đo lưu lượng, xử lý dữ liệu, dự báo lưu lượng, tính toán kích thước cho các nhóm kênh trung kế, lập chương trình làm việc và điều chỉnh kích thước các nhóm kênh Ngoài các tiêu chuẩn kỹ thuật và chất lượng dịch vụ, mạng cần được thiết kế để đảm bảo chi phí truyền tải lưu lượng ở mức tối thiểu.
Tính toán kích thước các nhóm keânh trung keá
Lập các chương trình làm việc ẹieàu chổnh kớch thước cho các nhóm kênh
Hình 2.4: Chu kỳ hoạch định mạng lưới tối ưu về mặt lưu lượng
2.2.2.1 Đo lưu lượng Đo lưu lượng là quá trình thu thập các số liệu về sản lượng và các đặc tính của lưu lượng được truyền tải qua mạng
Phân tích số liệu đo được và thu thập các số liệu để phục vụ cho công đoạn dự báo và các mô hình tính toán lưu lượng
Dự báo lưu lượng là quá trình ước tính tổng lưu lượng trong các nhóm mạch của mạng lưới Các phương pháp tính toán kích thước nhóm kênh và tối ưu hóa mạng lưới dựa vào những dự báo lưu lượng này.
2.2.2.4 Tính toán kích thước cho các nhóm kênh trung kế
Công đoạn này thực hiện tính toán số kênh trung kế cho các nhóm dựa trên các mô hình tính toán lưu lượng
2.2.2.5 Lập các chương trình làm việc
Trong quá trình này, các chương trình làm việc bao gồm kế hoạch lắp đặt, điều chỉnh số kênh cho tổng đài và phối hợp làm việc với các đơn vị cũng như đối tác liên quan.
2.2.2.6 Định lại kích thước cho các nhóm kênh
Công đoạn này tiến hành thiết lập lại số kênh trung kế cho tổng đài
Sau khi hoàn tất công đoạn trước, quy trình tiếp theo bao gồm việc đo lưu lượng, xử lý dữ liệu đo để giám sát tình hình truyền tải lưu lượng qua mạng, và thực hiện dự báo lưu lượng.
Quá trình lập kế hoạch thường được thực hiện trong các kế hoạch ngắn hạn nhằm tính toán số lượng kênh trung kế, tối ưu hóa chi phí truyền tải lưu lượng qua mạng và cung cấp thông tin đầu vào cần thiết cho việc lập kế hoạch dài hạn.
CÁC KHÁI NIỆM VỀ LƯU LƯỢNG TRONG VIỄN THÔNG
2.3.1 Các khái niệm cơ bản
Lưu lượng viễn thông, hay còn gọi là lưu lượng, là quá trình diễn ra các sự kiện liên quan đến việc yêu cầu sử dụng tài nguyên trong mạng viễn thông.
Tài nguyên trong mạng viễn thông bao gồm các thiết bị được xác định rõ ràng khi sử dụng Một ví dụ về tài nguyên mạng là kênh trung kế trong mạng điện thoại.
Mức độ phục vụ (Grade of Service - GoS) là chỉ số đánh giá tình trạng nghẽn mạch trong mạng, xảy ra khi thiếu tài nguyên để đáp ứng lưu lượng yêu cầu Tình trạng nghẽn mạch thường xuất hiện vào những thời điểm lưu lượng yêu cầu cao GoS được xác định thông qua xác suất từ chối cuộc gọi hoặc khả năng không thực hiện được kết nối.
Mức độ dịch vụ là tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lượng dịch vụ mà mạng cung cấp cho thuê bao, đồng thời cũng là chỉ số thiết yếu trong việc tính toán và xác định kích thước các nhóm mạch cho mạng.
2.3.2 Giới thiệu về lý thuyết lưu lượng
Lý thuyết lưu lượng là ứng dụng của lý thuyết xác suất nhằm giải quyết các vấn đề liên quan đến lưu lượng trong hệ thống viễn thông.
Lý thuyết lưu lượng nhằm xây dựng mô hình tính toán lưu lượng và các mô hình toán học thể hiện mối quan hệ giữa lưu lượng yêu cầu, mức độ phục vụ và khả năng đáp ứng của mạng Những mô hình này đóng vai trò là công cụ hỗ trợ quan trọng trong quá trình hoạch định và vận hành mạng lưới.
2.3.3 Mật độ lưu lượng và đơn vị đo lưu lượng Erlang
Mật độ lưu lượng ở một thời điểm trong một nhóm kênh trung kế được định nghĩa là số kênh trung kế bị chiếm ở thời điểm đó
Mật độ trung bình Y(T) trong khoảng thời gian T được tính từ công thức sau:
T T Y với n(t) là số kênh bị chiếm ở thời điểm t
Biến đổi mật độ lưu lượng theo thời gian và mật độ lưu lượng trung bình trong khoảng thời gian T được đo bằng đơn vị Erlang (E hay Erl), không có thứ nguyên Erlang được đặt theo tên nhà khoa học người Đan Mạch Agner Krarup Erlang (1878-1929), người đã sáng lập các mô hình và phương pháp tính toán cơ bản cho lưu lượng trong mạng điện thoại.
Trong các ứng dụng thực tế, mật độ lưu lượng thường được tính toán dưới dạng mật độ trung bình trong khoảng thời gian T Hình 2.5 minh họa sự biến đổi của mật độ lưu lượng theo thời gian (đường C) và mật độ trung bình trong khoảng thời gian T (đường D).
Mật độ lưu lượng trung bình được tính bằng công thức, trong đó số lượng cuộc gọi đến mạng trong một khoảng thời gian là λ và thời gian phục vụ trung bình cho mỗi cuộc gọi là t.
Với μ là số lượng trung bình các cuộc gọi được phục vụ trong khoảng thời gian ủang xem xeựt (μ = 1/t)
2.3.4 Lưu lượng truyền tải, lưu lượng yêu cầu và lưu lượng tổn thất
Trong mạng điện thoại, số kênh phục vụ nhu cầu là có hạn, dẫn đến việc chỉ một phần lưu lượng yêu cầu A được truyền đi, trong khi một phần lưu lượng A l không được mạng đáp ứng Hình 2.6 minh họa ba loại lưu lượng: lưu lượng yêu cầu A, lưu lượng truyền tải A c và lưu lượng tổn thất A l.
- Lưu lượng truyền tải (carried traffic) A c : là lưu lượng trung bình được các kênh phục vụ truyền tải qua mạng trong suốt khoảng thời gian T
Lưu lượng yêu cầu (offered traffic) A là lưu lượng tối đa có thể được truyền tải khi không có cuộc gọi nào bị từ chối do hạn chế của mạng, như trong trường hợp có số kênh trung kế không giới hạn A là một giá trị lý thuyết và không thể đo lường trực tiếp, nhưng có thể được ước lượng gần đúng từ lưu lượng truyền tải thực tế.
Lưu lượng tổn thất hoặc từ chối (A l) là phần lưu lượng mạng không được đáp ứng, được tính bằng hiệu số giữa lưu lượng yêu cầu và lưu lượng truyền tải, cụ thể là A l = A - A c Để giảm giá trị A l, cần tăng số kênh trung kế của hệ thống.
Lưu lượng yêu cầu A Lưu lượng được truyền tải A c
Hình 2.6: Lưu lượng yêu cầu, truyền tải và tổn thất
2.3.5 Sự biến đổi của lưu lượng theo thời gian và khái niệm giờ cao điểm
Trong các mạng viễn thông, lưu lượng thường thay đổi theo hoạt động xã hội Biến đổi lưu lượng trong mạng điện thoại có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau.
Sự biến đổi lưu lượng cuộc gọi theo chu kỳ 24 giờ cho thấy rằng lưu lượng cao nhất thường xảy ra từ 9 đến 10 giờ sáng, trong khi lưu lượng rất thấp từ giữa đêm đến sáng Biểu đồ 2.7 minh họa sự biến đổi này, với số lượng cuộc gọi được tính trung bình trong các khoảng thời gian 15 phút Trục hoành biểu thị các khoảng thời gian từ 0 giờ đến 24 giờ, và trục tung thể hiện số lượng cuộc gọi trung bình mỗi phút trong các khoảng thời gian tương ứng Các giá trị này được tính dựa trên số liệu đo lưu lượng trong 10 ngày liên tục tại tổng đài Holbek, theo tài liệu Teletraffic Engineering Handbook.
Lưu lượng truy cập theo chu kỳ trong tuần cho thấy sự gia tăng mạnh mẽ vào ngày Thứ Hai, sau đó giảm dần vào các ngày Thứ Ba, Thứ Tư, Thứ Năm và Thứ Sáu Đặc biệt, vào ngày Thứ Bảy và Chủ Nhật, lưu lượng truy cập đạt mức rất thấp.
- Sự biến đổi mang tính mùa vụ: lưu lượng thường thay đổi ở các thời gian có các sự kiện chủ yếu trong năm, lễ, tết,…
- Sự biến đổi theo khuynh hướng: do sự phát triển của công nghệ, kinh tế
Hình 2.7: Sự biến đổi số lượng cuộc gọi / phút trong 24 giờ của ngày
QUÁ TRÌNH POISSON TRONG MẠNG ĐIỆN THOẠI
Quá trình Poisson là một mô hình điểm quan trọng, thường được sử dụng để mô tả các hiện tượng thực tế trong cuộc sống hàng ngày Trong ngành viễn thông, nó đóng vai trò là cơ sở để tính toán lưu lượng trong mạng điện thoại.
2.4.1 Các đặc tính của quá trình Poisson
Các đặc tính chủ yếu của quá trình Poisson trong mạng điện thoại theo Teletraffic Engineering Handbook [17] bao goàm:
Tính độc lập trong xác suất cho thấy rằng khả năng xảy ra của một số yêu cầu trong một khoảng thời gian nhất định không bị ảnh hưởng bởi số lượng yêu cầu đã xảy ra trước đó Ví dụ, số cuộc điện thoại đến trong một phút là độc lập với số cuộc gọi trong phút trước đó.
Tính đơn nhất trong một khoảng thời gian ngắn cho thấy rằng sự xuất hiện của nhiều yêu cầu gần như không xảy ra Nếu các yêu cầu không xuất hiện đồng thời, chúng ta có thể coi dòng yêu cầu đó là có tính đơn nhất.
- Diễn tả số: số các sự kiện đến mạng trong một khoảng thời gian có độ dài cố định được phân bố theo phân phối Poisson
- Diễn tả khoảng thời gian: khoảng thời gian xảy ra giữa các sự kiện kế tiếp nhau phân bố theo hàm số mũ
Nếu tốc độ các sự kiện đến hệ thống không thay đổi theo thời gian thì quá trình Poisson được gọi là quá trình Poisson dừng
2.4.2 Các phân bố của quá trình Poisson
2.4.2.1 Phân phối hàm số mũ
Quá trình Poisson dừng với tốc độ sự kiện λ không thay đổi theo thời gian cho phép tính xác suất p(v,t) cho v sự kiện xảy ra trong khoảng thời gian t Theo Teletraffic Engineering Handbook, xác suất không xảy ra sự kiện nào trong khoảng thời gian t (v = 0) được tính bằng công thức cụ thể.
Xác suất để có ít nhất một sự kiện đến kế tiếp sau khoảng thời gian t (theo
[5], [17]) được tính theo công thức:
Số các sự kiện đến trong một khoảng thời gian có độ dài cố định t tuân theo phân bố Poisson với giá trị trung bình A = λt (theo [5], [17])
Nếu biến ngẫu nhiên là N, thì E[N] = A và Var[N] = A
Theo nghiên cứu trong cuốn Teletraffic Engineering Handbook, khoảng thời gian giữa hai cuộc gọi liên tiếp đến tổng đài điện thoại Holbek tuân theo hàm số mũ, trong khi số lượng cuộc gọi đến tổng đài trong một khoảng thời gian nhất định phân bố theo phân phối Poisson.
2.4.3 Các tính chất của quá trình Poisson
Theo Teletraffic Engineering Handbook [17], giá trị trung bình và phương sai của một biến ngẫu nhiên tuân theo phân phối Poisson là hai giá trị bằng nhau:
E[N] = Var[N] = A (2.6) và tỉ số xác suất của hai giá trị liên tiếp của biến ngẫu nhiên bằng:
−Sự chồng hai quá trình Poisson độc lập với mật độ tương ứng λ 1 và λ 2 sẽ cho kết quả là một quá trình Poisson với mật độ λ 1 + λ 2
2.4.4 Quá trình Poisson phụ thuộc thời gian
Nếu tốc độ các sự kiện đến biến đổi theo thời gian (λ = λ(t) ≥ 0, ∀t ∈ R +), thì quá trình Poisson trở thành không dừng và được gọi là quá trình Poisson phụ thuộc theo thời gian Để áp dụng các công thức tính toán của quá trình Poisson dừng cho quá trình Poisson phụ thuộc thời gian, tốc độ các sự kiện đến được xác định dựa trên giá trị trung bình trong một khoảng thời gian, theo tài liệu trong Teletraffic Engineering Handbook.
Xác suất để có sự kiện đến đầu tiên sau thời điểm t được tính theo công thức:
F = − − λ và số sự kiện đến trong khoảng thời gian (0,t) tuân theo phân phối Poisson với giá trị trung bình A = λ t
Trong mạng điện thoại, số lượng yêu cầu gọi đến thay đổi theo thời gian, vì vậy λ thường được tính theo giá trị trung bình trong một khoảng thời gian nhất định Để xây dựng các mô hình tính toán lưu lượng, dòng yêu cầu này được giả định tuân theo quá trình Poisson theo thời gian, thường được gọi là dòng Poisson.
BÀI TOÁN XẾP HÀNG - HỆ THỐNG TỪ CHỐI ERLANG
2.5.1 Các yếu tố cơ bản của bài toán xếp hàng trong mạng điện thoại
Hệ thống phục vụ trong mạng điện thoại được xác định bởi các yếu tố cơ bản của bài toán xếp hàng với cơ chế từ chối phục vụ.
Dòng ra đã được phuùc vuù
Dòng ra bị từ chối n keânh phuùc vuù
Hình 2.8: Hệ thống phục vụ từ chối của tổng đài điện thoại
Dòng vào là các cuộc gọi đến tổng đài nhằm kết nối với số máy được gọi Những cuộc gọi này được coi là các biến cố ngẫu nhiên và tuân theo phân phối Poisson.
Kênh phục vụ là số kênh trung kế của tổng đài, đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý các yêu cầu gọi đến hệ thống Những kênh này thực hiện chức năng kết nối giữa người gọi và người nhận cuộc gọi, đảm bảo sự liên lạc hiệu quả.
Thời gian phục vụ là một đặc trưng quan trọng của các kênh phục vụ Khoảng thời gian giữa các yêu cầu liên tiếp được coi là một đại lượng ngẫu nhiên và có phân phối theo hàm số mũ.
Dòng ra trong hệ thống bao gồm tất cả các yêu cầu ra khỏi hệ thống, bao gồm cả những yêu cầu đã được phục vụ và những yêu cầu chưa được phục vụ, tức là bị từ chối.
Nguyên tắc phục vụ của hệ thống tổng đài quy định rằng khi một yêu cầu đến, nếu có kênh rỗi, yêu cầu sẽ được phục vụ ngay lập tức cho đến khi thỏa mãn Ngược lại, nếu tất cả các kênh đều bận, yêu cầu sẽ bị từ chối và phải ra khỏi hệ thống Tuy nhiên, trong mạng có định tuyến thay thế, yêu cầu bị từ chối có thể được định tuyến sang một hướng khác nếu có khả năng phục vụ.
Tổng đài là hệ thống bao gồm nhiều kênh phục vụ (kênh trung kế), với giả định rằng thời gian phục vụ t tuân theo phân phối hàm số mũ Quá trình đến của các cuộc gọi được mô tả bằng quá trình Poisson, với tốc độ sự kiện đến trung bình là λ.
Lưu lượng yêu cầu A được coi là lưu lượng truyền tải khi số kênh phục vụ là vô hạn Trong hệ thống từ chối Erlang với quá trình đến Poisson, lưu lượng yêu cầu được xác định bằng tỷ số giữa số trung bình các cuộc gọi đến mạng (λ) và số lượng trung bình các cuộc gọi được phục vụ trong khoảng thời gian nhất định (μ).
Hình 2.9: Sơ đồ chuyển trạng thái của hệ thống
Trạng thái [i] của hệ thống được định nghĩa là trạng thái có i kênh bận (i 0,1,2,…) Hình 2.9 trình bày sơ đồ chuyển trạng thái của hệ thống
Nếu hệ thống có n kênh, xác suất p(i) để hệ thống ở trạng thái i được xác định theo công thức:
Số kênh bận ở một thời điểm bất kỳ có giá trị trung bình và phương sai bằng A (mật độ lưu lượng yêu cầu đến hệ thống)
Xác suất để tất cả n kênh đều bận được dẫn ra từ công thức (2.11) với i = n:
= Đây là công thức rất nổi tiếng của Erlang đã được Ông xây dựng vào năm
1917 và thường được gọi là công thức Erlang B hay công thức đầu tiên của Erlang
Công thức Erlang B phản ánh mối quan hệ giữa ba yếu số:
- Mức độ phục vụ hay khả năng đáp ứng các yêu cầu của mạng, phản ánh qua xác suất từ chối cuộc gọi E n (A);
- Nhu cầu lưu lượng đến mạng (A);
- và đòi hỏi về thiết bị, số kênh trung kế cần thiết lập (n)
Trong công thức Erlang B (2.12), giá trị A n và n! tăng nhanh khi n tăng, dẫn đến nguy cơ tràn bộ nhớ khi tính toán Để giải quyết vấn đề này, công thức Erlang B có thể được biểu diễn dưới dạng đệ quy.
2.5.4 Các đặc tính về lưu lượng của công thức Erlang B
Nếu lưu lượng yêu cầu đến mạng là A và số kênh phục vụ là n, thì:
- Lưu lượng bị từ chối:
Theo công thức (2.14) và (2.12), xác suất nghẽn mạch (B = E n (A)) chỉ bằng 0 khi n tiến tới vô cùng Do đó, không thể thiết lập mạng để đáp ứng tất cả các yêu cầu với xác suất phục vụ đạt 100% Với số kênh hữu hạn, mạng buộc phải chấp nhận mức độ phục vụ GoS với B khác 0.
Công thức Erlang B được sử dụng để xác định số kênh trung kế trong mạng, dựa trên lưu lượng yêu cầu trong giờ cao điểm và mức độ nghẽn cho phép Tuy nhiên, công thức này chỉ áp dụng cho trường hợp dòng vào là dòng Poisson.
LÝ THUYẾT VỀ LƯU LƯỢNG TRÀN TRONG MẠNG ĐIỆN THOẠI
2.6.1 Khái niệm về lưu lượng tràn
Trong các mạng điện thoại, số kênh giữa hai tổng đài thường bị giới hạn để phục vụ phần lớn lưu lượng nhu cầu Lưu lượng tràn không được đáp ứng sẽ được chuyển sang nhóm khác Hình 2.10 minh họa quá trình định tuyến lưu lượng từ A đến B và từ A đến C, với số kênh trực tiếp từ A đến B là n1 và từ A đến C là n2 Khi số kênh từ A đến B và A đến C không đủ, lưu lượng tràn sẽ được định tuyến qua hướng T, với số kênh chung từ A đến T cho cả hai dòng lưu lượng là nT.
Hình 2.10: Định tuyến lưu lượng tràn từ A đến B và C qua T
Trong hệ thống từ chối Erlang, lưu lượng yêu cầu được xem là ngẫu nhiên hoàn toàn và tuân theo phân phối Poisson Ở các mạng điện thoại với định tuyến thay thế, lưu lượng bị từ chối từ nhóm 1 sẽ được chuyển đến nhóm tràn, và dòng lưu lượng này có những đặc điểm khác biệt so với lưu lượng thông thường Các kết quả nghiên cứu liên quan đã được trình bày trong các tài liệu.
Dòng lưu lượng này không tuân theo quá trình Poisson, do đó không thể áp dụng công thức Erlang B để thực hiện tính toán Để tính số kênh của nhóm tràn, có thể sử dụng phương pháp Wilkinson.
2.6.2 Giá trị trung bình và phương sai của dòng lưu lượng tràn
Hình 2.11: Lưu lượng tràn từ hệ thống n kênh
Giả sử dòng lưu lượng yêu cầu đến mạng tuân theo phân phối Poisson với mật độ A và mạng có n kênh Khi có n kênh phục vụ, hệ thống sẽ từ chối dòng lưu lượng trung bình là m và phương sai là v, được gọi là dòng tràn (overflow) Các giá trị m và v được tính theo công thức Riordan.
A E A m n và theo [13], [15], [17], [28], dòng tràn có tỉ số v / m > 1
2.6.3 Phương pháp Wilkinson Để tính toán số kênh cần thiết cho nhóm tràn trong mạng có định tuyến thay thế, Wilkinson xây dựng mô hình lưu lượng tương đương như trên hình (2.12)
Phương pháp này còn được gọi với tên khác là phương pháp lưu lượng ngẫu nhieõn tửụng ủửụng (ERT-method) n T
Hình 2.12: Mô hình lưu lượng tương đương theo phương pháp Wilkinson
Trong phương pháp của Wilkinson, K dòng lưu lượng Poisson được phân tích đến K nhóm trực tiếp khác nhau Lưu lượng tràn từ các nhóm này có giá trị trung bình là m i và phương sai là v i (i = 1, K), được tính theo công thức cụ thể.
(2.17) và (2.18) Tất cả các dòng tràn từ các nhóm này sẽ được đưa đến nhóm tràn gồm n T kênh
Giả sử các dòng lưu lượng tràn là độc lập, giá trị trung bình và phương sai của dòng lưu lượng tổng cộng đến nhóm tràn được tính theo các công thức cụ thể.
Dòng tràn tổng cộng được đưa đến nhóm tràn có giá trị trung bình M và phương sai V, không thể áp dụng công thức Erlang B do không phải là dòng Poisson Để tính toán số kênh cho nhóm mang lưu lượng tràn, nhóm tương đương được giả định là nhóm gồm n* kênh với dòng lưu lượng yêu cầu là dòng Poisson có mật độ A*, nhằm đảm bảo rằng dòng tràn bị từ chối từ nhóm tương đương này có giá trị trung bình và phương sai tương ứng bằng M và V.
Hệ thống tương đương ở phần dưới hình 2.12 được sử dụng để thay thế hệ thống phía trên, với số kênh phục vụ là n ov = n* + n T và lưu lượng yêu cầu A*.
Xác suất từ chối B của hệ thống tương đương được tính dựa theo công thức Erlang B (do dòng tương đương A* là dòng Poisson) như theo công thức sau:
Dựa vào công thức đã cho, chúng ta có thể tính giá trị của n ov tương ứng với một xác suất từ chối (B) đã biết Giá trị n T được xác định từ n ov thông qua công thức: n T = n ov − n * (2.24).
Giá trị A* được xác định thông qua các thủ tục lặp trên máy tính bằng phương pháp thử và sai Yngvé Rapp đã đề xuất một công thức để tính xấp xỉ cho A*, và giá trị n* có thể được tính dựa trên A* theo công thức đã nêu.
Hầu hết các nhà điều hành mạng hiện nay áp dụng phương pháp Wilkinson để xác định số kênh trung kế cho nhóm mang lưu lượng tràn, dựa trên số kênh của các nhóm trực tiếp Từ đó, họ có thể thiết kế mạng theo phương pháp định tuyến thay thế một cách hiệu quả.
DỰ BÁO LƯU LƯỢNG QUỐC TẾ
Trong vận hành mạng điện thoại quốc tế, việc dự báo lưu lượng truyền tải là rất cần thiết để hỗ trợ đầu tư thiết bị, hoạch định mạng lưới và xác định số lượng kênh trung kế Quá trình này cung cấp dữ liệu quan trọng để ước lượng số kênh cần thiết cho từng giai đoạn dự báo.
2.7.2 Hai phương pháp dự báo lưu lượng quốc tế
Trong quá trình dự báo và tính toán lưu lượng, các kỹ thuật chuyển đổi dữ liệu dự báo sang lưu lượng tính theo Erlang ở giờ cao điểm (BHT) được áp dụng để xác định số lượng kênh trung kế cho tổng đài Việc dự báo và tính toán lưu lượng có thể thực hiện theo phương pháp kết hợp (composite) hoặc trực tiếp (direct), như được giới thiệu trong Rec E-506 của ITU-T.
Phương pháp trực tiếp sử dụng dữ liệu đo lưu lượng từ tổng đài (theo Erlang) để điều chỉnh và chuyển đổi thành lưu lượng yêu cầu, từ đó dự báo lưu lượng yêu cầu đến mạng Để thực hiện phương pháp này, cần lưu trữ chi tiết các số liệu đo lưu lượng của tổng đài.
Dự báo Đổi sang lưu lượng yêu cầu
Dữ liệu đo của tổng đài Đổi sang lưu Dự báo lượng yêu cầu
Dự báo Đổi sang lưu lượng yêu cầu
Hình 2.13: Phương pháp kết hợp và phương pháp trực tiếp
Phương pháp kết hợp (composite) bắt đầu bằng việc dự báo số phút thanh toán, sau đó chuyển đổi sang lưu lượng yêu cầu trong giờ cao điểm dựa trên Erlang hoặc theo trình tự ngược lại Phương pháp này thường được sử dụng để dự báo lưu lượng cho tổng đài.
2.7.3 Dữ liệu cho dự báo lưu lượng quốc tế
Trong cả hai phương pháp dự báo kết hợp và trực tiếp, bước đầu tiên là thu thập dữ liệu thô, sau đó điều chỉnh dữ liệu để xây dựng mô hình dự báo lưu lượng Dữ liệu thô có thể được thu thập theo các khoảng thời gian khác nhau như giờ, ngày, tháng, quý hoặc hàng năm Thông thường, các nhà điều hành mạng sử dụng số liệu lưu lượng tính theo phút và thanh toán theo tháng để thực hiện dự báo.
Các phương pháp chuyển đổi lưu lượng truyền tải sang lưu lượng yêu cầu có thể sử dụng dữ liệu bên ngoài để làm biến giải thích cho mô hình dự báo Cụ thể, phương pháp chuyển đổi trực tiếp được thực hiện theo hướng dẫn trong Rec E-501, trong khi phương pháp kết hợp được tham khảo từ phụ lục A của Rec E-506.
Phương pháp dự báo kết hợp sử dụng dữ liệu lưu lượng cơ sở theo phút thanh toán hàng tháng trong quá khứ để điều chỉnh sang lưu lượng yêu cầu tính theo Erlang ở giờ cao điểm Việc điều chỉnh này dựa trên các đặc tính lưu lượng như phân bố lưu lượng giờ cao điểm trong ngày, phân bố lưu lượng của một ngày trong tuần so với cả tuần và mức độ hiệu quả của mạng Những đặc tính này thường ổn định theo thời gian do phụ thuộc vào thói quen của thuê bao và đặc điểm riêng của mạng.
2.7.4 Các bảng phân bố lưu lượng và thừa số hiệu quả
2.7.4.1 Bảng phân bố lưu lượng 24-giờ và 7-ngày
Lưu lượng mạng điện thoại có sự biến đổi theo chu kỳ 24 giờ trong ngày và 7 ngày trong tuần Phân bố lưu lượng theo giờ trong bảng 24 giờ được xác định bằng tỷ lệ phần trăm lưu lượng tại giờ đó so với tổng lưu lượng trong cả ngày Tương tự, phân bố lưu lượng theo ngày trong tuần được tính bằng tỷ lệ phần trăm lưu lượng vào giờ cao điểm của ngày đó so với tổng lưu lượng cao điểm trong toàn tuần.
Bảng phân bố lưu lượng 24-giờ và 7-ngày là yếu tố quan trọng trong việc phân tích hướng lưu lượng, phản ánh sự tập trung của lưu lượng theo giờ trong ngày và theo ngày trong tuần Mặc dù mật độ lưu lượng có thể thay đổi theo thời gian, giá trị phân bố lưu lượng cho từng giờ hay ngày thường ổn định và ít biến động Nhờ vào đặc điểm này, các bảng phân bố có thể được xây dựng dựa trên giá trị phân bố trung bình từ các mẫu đo có kích thước phù hợp.
Bảng phân bố lưu lượng trong suốt 24 giờ thường bị ảnh hưởng bởi khoảng cách địa lý giữa hai tổng đài Hình 2.14 minh họa hai bảng phân bố lưu lượng cho hai hướng cách nhau 4 giờ và 10 giờ, theo nghiên cứu của ITU-T trong Rec E-523 Thêm vào đó, lưu lượng cuộc gọi cũng phụ thuộc vào tỷ lệ số lượng cuộc gọi từ các thuê bao thuộc khu vực kinh tế, hành chính và khu vực gia đình.
Hình 2.14: Hai bảng phân bố lưu lượng 24-giờ của hai hướng có vị trí địa lý cách xa nhau 4 giờ và 10 giờ 2.7.4.2 Thừa số hiệu quả
Thừa số hiệu quả của một hướng thể hiện tỉ lệ giữa tổng thời gian thanh toán (tính cước) và tổng thời gian các kênh trung kế của hướng đó bị chiếm giữ trong cùng một khoảng thời gian.
Trong mạng điện thoại, thời gian tính cước cuộc gọi luôn nhỏ hơn thời gian kênh trung kế bị chiếm giữ, do cước chỉ được tính khi người nhận nhấc máy và cuộc gọi thông mạch Ngoài thời gian thoại, tổng đài còn cần thời gian để kết nối và báo chuông chờ Vì vậy, thừa số hiệu quả e luôn nhỏ hơn 1, thường dao động từ 0.8 đến 0.9 trong các tổng đài tự động (theo Rec E-506).
2.7.5 Chuyển đổi số phút thanh toán sang lưu lượng yêu cầu ở giờ cao điểm
Trong phương pháp kết hợp, thời gian thanh toán được chuyển đổi sang mật độ lưu lượng trung bình yêu cầu trong giờ cao điểm theo công thức (2.27) được trình bày trong phụ lục A của Rec E.506 [20].
A: mật độ lưu lượng trung bình yêu cầu ở giờ cao điểm (Erlang) A bằng 1
Erlang sẽ tương đương với 1 kênh trung kế sẽ bị chiếm trong suốt 60 phút
M: số phút yêu cầu của tháng Số phút này được lấy xấp xỉ bằng với số phút thanh toán của tháng d: tỉ lệ lưu lượng ngày/tháng Tỉ lệ này phản ánh tổng số lưu lượng thực hiện trong một ngày tượng trưng của tháng so với tổng số toàn bộ lưu lượng được thực hiện trong tháng
Lưu lượng trung bình của tháng được xác định dựa trên 5 ngày có lưu lượng cao nhất trong tuần, theo bảng phân bố lưu lượng 7-ngày Các ngày còn lại, có lưu lượng thấp, sẽ không được tính vào chỉ số này.
DỰ BÁO VỚI MÔ HÌNH CHUỖI THỜI GIAN ARIMA
Một phương pháp rất phổ biến trong việc lập mô hình chuỗi thời gian để dự báo là phương pháp trung bình trượt kết hợp tự hồi quy (AutoRegessive
Integrated Moving Average - ARIMA), thường được gọi là phương pháp luận
Mục tiêu của phương pháp ARIMA (Autoregressive Integrated Moving Average) là xác định và ước lượng mô hình thống kê tối ưu cho dữ liệu mẫu của hiện tượng nghiên cứu Mô hình ARIMA kết hợp giữa tự hồi quy (AR) và trung bình trượt (MA), trong đó p là số lượng các số hạng tự hồi quy, d là số lần chuỗi thời gian cần được tính sai phân để đạt tính dừng, và q là số lượng các số hạng trung bình trượt.
Phương pháp luận BJ được trình bày trong các tài liệu tham khảo [2], [3], [6],
[9] Trình tự cơ bản của phương pháp này bao gồm bốn bước: nhận dạng, ước lượng các tham số của mô hình, kiểm tra chẩn đoán và dự báo
Bước đầu tiên trong việc xác định các giá trị thích hợp cho p, d và q là xem xét tính dừng của chuỗi dữ liệu gốc Nếu chuỗi dữ liệu có yếu tố xu thế, cần tách yếu tố này bằng cách thực hiện sai phân một hoặc nhiều lần để tạo ra chuỗi dữ liệu dừng theo thời gian Sau khi chuỗi đã được dừng, việc nhận dạng mô hình sẽ được tiến hành thông qua phân tích các hàm số tự tương quan (SAC) và hàm tự tương quan riêng phần (SPAC).
2.8.1.2 Ước lượng các tham số của mô hình
Sau khi xác định được mô hình dự kiến, việc ước lượng các tham số sẽ được thực hiện thông qua các phần mềm máy tính với quy trình lặp Các phần mềm này chủ yếu áp dụng phương pháp bình phương tối thiểu để xác định giá trị ước lượng cho các tham số.
Sau khi chọn mô hình ARIMA và ước lượng các tham số, cần kiểm tra tính phù hợp của mô hình với dữ liệu Một phương pháp đơn giản là phân tích các phần dư ước lượng; nếu chúng có tính ngẫu nhiên thuần túy, mô hình được chấp nhận Ngược lại, nếu không, quá trình lựa chọn mô hình cần được lặp lại.
Khi đã xác định được mô hình phù hợp với dữ liệu, mô hình này sẽ được sử dụng để dự báo cho các khoảng thời gian tương lai Do mô hình được tìm thấy dưới dạng chuỗi dừng, cần phải đưa yếu tố xu thế trở lại mô hình, biến đổi chuỗi dừng thành chuỗi gốc trước khi thực hiện dự báo điểm và khoảng tin cậy.
MÔ TẢ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
GIỚI THIỆU VỀ TRUNG TÂM VIỄN THÔNG QUỐC TẾ KHU VỰC 2
3.1.1 Sơ lược về quá trình hình thành Công ty Viễn thông Quốc tế và Trung Tâm Viễn thông Quốc tế Khu vực 2
Công ty Viễn thông Quốc tế (Vietnam Telecom International - VTI) là đơn vị thành viên của Tổng Công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) Là doanh nghiệp Nhà nước hoạt động trên toàn quốc, VTI là công ty duy nhất được VNPT ủy quyền khai thác mạng lưới viễn thông quốc tế của Việt Nam.
VTI, có trụ sở tại Hà Nội, quản lý khai thác mạng qua ba đơn vị trực thuộc tại các khu vực Miền Bắc, Miền Nam và Miền Trung, bao gồm Trung tâm Viễn thông Quốc tế Khu vực 1 (ITC1), Trung tâm Viễn thông Quốc tế Khu vực 2 (ITC2) và Trung tâm Viễn thông Quốc tế Khu vực 3 (ITC3).
VTI hiện đã ký kết hợp tác với các tổ chức viễn thông quốc tế tại 25 quốc gia, đảm bảo đáp ứng nhu cầu viễn thông quốc tế cho khách hàng tại Việt Nam Tại khu vực phía Nam, ITC2 phụ trách hoạt động sản xuất kinh doanh và khai thác mạng lưới viễn thông quốc tế từ Ninh Thuận trở vào, nơi có nền kinh tế năng động và nhu cầu thông tin liên lạc với nước ngoài cao Theo báo cáo sơ kết 6 tháng đầu năm 2001, ITC2 đã đạt tổng sản lượng điện thoại quốc tế lên tới 189,497,508 phút, chiếm 70% tổng sản lượng điện thoại quốc tế của cả nước, khẳng định vai trò quan trọng của ITC2 trong sự phát triển chung của Công ty.
Hình 3.1: Tỉ lệ tổng lưu lượng truyền tải quốc tế qua 3 Trung tâm của VTI
3.1.2 Chức năng và nhiệm vụ
Trung tâm Viễn thông Quốc tế Khu vực 2, thuộc Công ty Viễn thông Quốc tế, đảm nhận nhiều chức năng và nhiệm vụ quan trọng trong lĩnh vực viễn thông.
Công ty đảm nhiệm tổ chức, xây dựng, quản lý và vận hành mạng lưới viễn thông quốc tế, cũng như cho thuê kênh viễn thông quốc tế để phục vụ kinh doanh và phát triển các tỉnh phía Nam Đảm bảo thông tin liên lạc phục vụ sự chỉ đạo của các cơ quan Đảng và Chính quyền, đồng thời đáp ứng các yêu cầu thông tin trong đời sống kinh tế, xã hội của các ngành và nhân dân theo quy định của Công ty và Tổng Công ty.
• Tư vấn, khảo sát thiết kế, xây lắp chuyên ngành thông tin liên lạc
• Bảo trì các trang thiết bị chuyên ngành thông tin liên lạc
• Xuất nhập khẩu và kinh doanh các vật tư thiết bị chuyên ngành viễn thoâng
Trung tâm Viễn thông Quốc tế Khu vực 2 bao gồm 15 đơn vị trực thuộc Giám Đốc, trong đó có 6 đơn vị chức năng và 9 đơn vị kỹ thuật-khai thác Cơ cấu tổ chức của Trung tâm được thể hiện trong hình 3.2.
ISMC ITMC IOC PTDV IDMC BDU VTU Nguoàn IT
P.HC-QT P.TC-CB P.TC-KT P.KD-TT P.KTNV P.KH-VT
Hình 3.2: Cấu trúc tổ chức ITC 2
• PGĐ KT - Phó Giám Đốc phụ trách về kỹ thuật;
• PGĐ KD - Phó Giám Đốc phụ trách về kinh doanh - nội chính;
• P KT-NV - Phòng Kỹ Thuật – Nghiệp vụ: có chức năng quản lý chung các công việc có liên quan đến mạng lưới và kỹ thuật;
• P.KD-TT - Phòng Kinh doanh – Tiếp thị: thực hiện các chức năng liên quan đến lĩnh vực kinh doanh và tiếp thị của Trung Tâm;
P.TC-KT - Phòng Tài Chính – Kế toán – Thống kê có nhiệm vụ thực hiện các công việc liên quan đến tài chính, kế toán và thống kê, đảm bảo quản lý tài chính hiệu quả và cung cấp thông tin thống kê chính xác.
Phòng Kế hoạch – Vật tư – Xây dựng cơ bản (P.KH-VT) có nhiệm vụ lập kế hoạch tổng thể cho Trung Tâm và quản lý các công việc liên quan đến vật tư cũng như xây dựng cơ bản.
P.TC-CB - Phòng Tổ Chức – Cán bộ – Lao động và Tiền lương chịu trách nhiệm quản lý nhân sự, tổ chức đội ngũ và phân phối thu nhập cho nhân viên.
• P.HC-QT - Phòng Hành chính – Quản trị: có nhiệm vụ quản lý chung các công việc hành chính;
• ISMC - Đài Chuyển mạch quốc tế: vận hành, khai thác tổng đài Gateway HCM;
• ITMC - Đài Truyền dẫn quốc tế: vận hành, khai thác mạng truyền;
• IOC - Đài Điện thoại quốc tế: khai thác đài 110 và 142;
• PTDV - Đội Phát triển dịch vụ viễn thông quốc tế: thiết kế và phát triển dịch vụ cho khách hàng;
• IDMC - Đài Mặt đất thông tin vệ tinh HCM: vận hành, khai thác trạm mật đất VSAT, mạng phát hình và kênh thuê riêng;
• BDU - Đài Mặt đất Thông tin Vệ tinh Bình Dương: vận hành, khai thác trạm Mặt đất Thông tinh Vệ tinh Bình Dương;
• VTU - Đài Cáp biển Vũng Tàu: vận hành, khai thác trạm Cáp biển Vũng Tàu;
• Nguồn - Đội nguồn điện lạnh: vận hành toàn bộ hệ thống điện và điện lạnh;
• IT - Tổ Tin học: phụ trách tính cước, rà soát số liệu lưu lượng và mạng máy tính.
MẠNG LƯỚI ĐIỆN THOẠI QUỐC TẾ
Mạng viễn thông quốc tế tại Việt Nam được kết nối với các quốc gia khác thông qua các tuyến cáp quang biển như T-V-H, SEA-ME-WE 3, cùng với các kênh vệ tinh, như thể hiện trong hình 3.3.
Các tuyến cáp quang biển cung cấp đường truyền chất lượng cao từ Việt Nam đến các quốc gia trong khu vực, đồng thời cho phép kết nối với các tuyến cáp quang khác để mở rộng khả năng kết nối đến nhiều nước khác.
Các đường truyền qua vệ tinh kết nối Việt Nam với nhiều quốc gia trên thế giới, mang lại chi phí thấp hơn so với cáp quang, mặc dù chất lượng dịch vụ không đạt yêu cầu cao.
Hình 3.3: Các đường truyền dẫn quốc tế
Mạng viễn thông quốc tế tại ba khu vực trong nước được kết nối qua tuyến cáp quang Bắc - Nam, cho phép quy hoạch và chia sẻ các tuyến truyền dẫn quốc tế một cách hiệu quả cho ba Trung Tâm.
3.2.2 Mạng điện thoại quốc tế cho các tỉnh phía Nam
Các cuộc gọi quốc tế từ các tỉnh phía Nam được thực hiện thông qua tổng đài Gateway quốc tế (AXE-105) của ITC2 tại Thành phố Hồ Chí Minh.
Sơ đồ kết nối tổng đài với các tuyến truyền dẫn quốc tế và mạng điện thoại của Bưu điện Tp Hồ Chí Minh cùng mạng điện thoại liên tỉnh được thể hiện trong hình 3.4 Để đảm bảo an toàn thông tin và xử lý sự cố, tổng đài Gateway HCM được liên kết với tổng đài Gateway quốc tế tại Đà Nẵng và Hà Nội thông qua tuyến cáp quang Bắc-Nam, cho phép chuyển tiếp các cuộc gọi quốc tế giữa ba khu vực khi cần thiết.
Các kênh trung kế kết nối tổng đài Gateway HCM với quốc tế được thiết lập qua các đường truyền dẫn quốc tế, được quản lý và tính toán riêng cho từng chiều đi và đến Chiều lưu lượng đi được phía Việt Nam lên kế hoạch và tính toán, trong khi chiều ngược lại do đối tác nước ngoài thực hiện.
Hình 3.4: Mạng điện thoại quốc tế cho các tỉnh phía Nam
QUÁ TRÌNH THIẾT LẬP CUỘC GỌI ĐIỆN THOẠI QUỐC TẾ
3.3.1 Cách thiết lập cuộc gọi điện thoại quốc tế từ phía người sử dụng Để gọi điện thoại đi các nước, các thuê bao có thể quay số trực tiếp (IDD) từ máy thuê bao hoặc gọi qua đài 110 để được điện thoại viên trợ giúp Sau khi quay số xong, người sử dụng thường phải chờ một khoảng thời gian để tổng đài thực hiện chuyển mạch Cuộc gọi chỉ bị tính cước bắt đầu từ lúc phía được gọi nhấc máy
Trạm Mặt Đất Đài Truyền dẫn quoác teá - ITMC
Cáp biển Sea-Me-We 3
Tổng đài Gateway quoác teá HCM
Mạng Điện thoại Bửu ẹieọn Tp HCM
Mạng Điện thoại Lieõn tổnh
Tổng đài Gateway quoác teá ĐÀ NẴNG
Tổng đàiGateway quoác teáHÀ NỘI
3.3.2 Quá trình thiết lập một cuộc gọi quốc tế trong mạng điện thoại
Khi một thuê bao gọi đi quốc tế bằng cách nhấn số 00, cuộc gọi sẽ được chuyển đến tổng đài Gateway quốc tế qua tổng đài trung tâm của các tỉnh thành phố và liên tỉnh Nếu thuê bao sử dụng dịch vụ gọi quốc tế nhân công qua Đài 110, việc chuyển kết nối sẽ được thực hiện với sự hỗ trợ của điện thoại viên.
Khi nhận yêu cầu gọi đi nước ngoài, tổng đài Gateway quốc tế sẽ kiểm tra số gọi và tách mã nước để định tuyến cuộc gọi Sau khi chọn kênh trung kế phù hợp, tổng đài Gateway sẽ gửi mã vùng và số máy đến tổng đài Gateway của đối tác nước ngoài để hoàn tất kết nối.
3.4 PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN Ở TỔNG ĐÀI GATEWAY HCM
Tổng đài Gateway HCM hiện kết nối trực tiếp với 25 quốc gia trên toàn cầu Các cuộc gọi từ thuê bao trong nước đến các quốc gia này chủ yếu được thiết lập qua các kênh trung kế giữa tổng đài Gateway của hai bên Đối với những quốc gia chưa có kênh kết nối trực tiếp, các cuộc gọi sẽ được chuyển tiếp qua một quốc gia thứ ba đã có kênh Lưu lượng cuộc gọi đến các quốc gia này thường nhỏ và trong quá trình tính toán, lưu lượng sẽ được tính chung với quốc gia nhận cuộc gọi quá giang.
Tổng đài Gateway HCM sử dụng phương pháp định tuyến thay thế để kết nối các cuộc gọi quốc tế, giúp giảm tình trạng nghẽn mạng và dự phòng cho các sự cố Điều này không chỉ nâng cao hiệu suất cuộc gọi mà còn giảm chi phí cho người dùng khi không thể thiết lập cuộc gọi.
Bảng định tuyến của tổng đài được xây dựng hàng năm bởi Công ty, với việc xem xét và phối hợp cùng các đối tác để thiết lập bảng định tuyến cho năm tiếp theo Các cuộc gọi đến sẽ được định tuyến theo hướng chọn 1, nếu hướng này bận, tổng đài sẽ chuyển sang hướng chọn 2, và nếu hướng chọn 2 cũng bận, cuộc gọi sẽ tiếp tục được định tuyến đến hướng chọn 3.
Hướng chọn 2 là hướng có khả năng kết nối đến hướng đang bị tràn, với chi phí chuyển tiếp thấp Hướng này thường được lựa chọn ở những quốc gia có vị trí địa lý khác biệt về múi giờ so với Việt Nam, nhằm tránh tình trạng khi hướng chọn gặp vấn đề.
Trong giờ cao điểm, tổng đài Gateway HCM cung cấp hai hướng chọn 2, bao gồm Australia và USA, theo bảng định tuyến năm 2001 Cả hai quốc gia này đều nằm ở các múi giờ khác biệt so với Việt Nam và sở hữu mạng viễn thông quốc tế hiện đại, giúp kết nối với hầu hết các nước trên thế giới.
Hướng chọn 3 được thiết lập như một phương án dự phòng khi cả hai hướng chọn 1 và chọn 2 gặp tình trạng nghẽn Hai hướng này được thiết kế để đảm bảo truyền tải tối thiểu 99% lưu lượng yêu cầu, trong khi lưu lượng bị từ chối (dưới 1%) sẽ được chuyển sang hướng chọn 3 Mô hình trong đề tài chỉ tập trung vào việc tính toán lưu lượng cho hướng chọn 1 và chọn 2, nhằm đảm bảo phục vụ ít nhất 99% lưu lượng yêu cầu đến mạng.
Để phục vụ khách hàng tốt hơn trong tương lai, cần nâng tỷ lệ này lên trên 99% Ngoài ra, cần nghiên cứu và tính toán thêm cho hướng chọn 3, nhằm khả năng tải phần lớn lưu lượng từ hướng chọn 2.
Dựa vào hướng chọn 2, các hướng có thể được phân chia thành hai nhóm: nhóm hướng định tuyến tràn qua Australia và nhóm hướng định tuyến tràn qua USA Trong phạm vi này, hai nhóm hướng này sẽ được xem xét riêng biệt trong quá trình tính toán số kênh trực tiếp đến từng hướng.
3.4.2.2 Nhóm có định tuyến lưu lượng tràn qua Australia
Nhóm có lưu lượng tràn quá giang hướng Australia bao gồm Australia và 11 quốc gia: Campuchia, Trung Quốc, Pháp, Hồng Kông, Lào, New Zealand, Na Uy, Singapore, Đài Loan, Thái Lan và Vương quốc Anh Các hướng định tuyến cho nhóm này được trình bày chi tiết trong bảng 3.1.
Bảng 3.1: Bảng định tuyến lưu lượng đi cho 11 hướng có chọn 2 là Australia
STT Tên nước gọi đi Chọn 1 Chọn 2 Chọn 3
6 New Zealand New Zealand Australia USA
Nguồn: theo kế hoạch định tuyến lưu lượng chiều đi năm 2001 cho gateway HCM của VTI
3.4.2.3 Nhóm có định tuyến lưu lượng tràn qua Hoa Kỳ
Nhúm cú lưu lượng tràn quỏ giang qua hướng USA (hỡnh 3.5b) gồm USAứ và
12 nước Canada, Germany, India, Indonesia, Japan, Korea, Malaysia, Philippine, Poland, Russia, Swittzerland, Ukraina Các hướng định tuyến cho các hướng trong nhóm này được trình bày trên bảng 3.2
Bảng 3.2: Bảng định tuyến lưu lượng đi 12 hướng cú chọn 2 là USAứ
STT Tên nước gọi đi Chọn 1 Chọn 2 Chọn 3
1 Japan Japan USA Hà Nội
2 Korea Korea USA Hà Nội
3 Canada Canada USA Hà Nội
12 Ukraina Ukraina USA Hà Nội
Nguồn: theo kế hoạch định tuyến lưu lượng chiều đi năm 2001 cho gateway HCM của VTI
Lưu lượng A i từ các hướng đến Gateway HCM Hướng do tổng đài chuyển tiếp T chọn để đến nước có chọn 1 đang bị tràn
Hướng chọn 1 đến một nuớc
Hướng chọn 2 cho các hướng chọn 1
Hình 3.5: Hai nhóm định tuyến thay thế của tổng đài Gateway HCM
Đề tài không xem xét lưu lượng đến hướng chọn 3, cho phép hai nhóm trên được nghiên cứu và xây dựng mô hình tính toán độc lập Hình 3.5 chỉ ra rằng hai nhóm này có cách định tuyến lưu lượng tương tự, vì vậy có thể phát triển mô hình tính toán cho một nhóm trước, sau đó áp dụng cho nhóm còn lại.
Mô hình tối ưu hóa truyền tải lưu lượng qua mạng được xây dựng dựa trên nhóm lưu lượng tràn qua Australia Sau khi hoàn thiện mô hình này, có thể phát triển và áp dụng cho các nhóm lưu lượng khác.
3.4.3 Chi phí truyền tải lưu lượng đi các hướng
Theo phương pháp định tuyến, chi phí truyền tải lưu lượng đến các quốc gia bao gồm hai thành phần: chi phí thuê kênh và chi phí quá giang cho các phần lưu lượng tràn.