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
9
trong đó, W là một ma trận trọng, thực d-ơng có kích th-ớc phù hợp, (t
f
- t

0
) là
khoảng thời gian mà trong đó tồn tại dữ liệu.
Trong tr-ờng hợp đơn giản nhất, tr-ờng hợp vô h-ớng, tích phân (2.14) ở trên
chuyển thành tích phân của bình ph-ơng sai số. Rời rạc hoá biểu thức (2.14), hàm
phạt t-ơng ứng trong tr-ờng hợp này là:
J =
2
1
()
N
i
W
i
et


(2.15)
trong đó, chỉ số "i" biểu thị giá trị của vector 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 t
f
đến t
0
.
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 một hệ kín, ở đó do
những lý do khác nhau mà cần phải áp đặt những điều kiện ràng buộc trong quá
trình tối -u.

2.3.2 Phng phỏp ỏnh giỏ c lng
Hầu nh- các ph-ơng pháp đánh giá, -ớc l-ợng tham số mô hình đều đ-ợc xây
dựng trên cơ sở áp dụng nguyên lý về kỹ thuật tham chiếu, trong đó xác định một
hàm sai số để phản ánh sự khác lệch giữa mô hình và hệ động học thực. Tồn tại
năm hàm sai số 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 trình sai số đầu đ-ợc xác định khá t-ơng đồng. Để phân biệt
giữa các hàm sai số đã nêu, cần thiết xem xét một hệ động học mô tả bởi hệ
ph-ơng trình (2.11) phía trên và đ-ợc viết lại nh- 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. (2.17)
Nếu đ-a vào sử dụng các thuật toán sau đây:
10
,
0
= ( )
i
n
j i j
i
i
d
f a t
dt


và
,
0
= ( )
j
i
n
jk i k
i

i
d
g b t
dt


(2.18)
thì từ hệ ph-ơng trình (2.17) thu đ-ợc:
Fy(t) = Gu(t) (2.19)
trong đó, y(t) = [y
1
(t) y
2
(t) y
q
(t)]
T
,
u(t) = [u
1
(t) u
2
(t) u
p
(t)]
T
,
F ở dạng ma trận đ-ờng chéo có các phần tử thành phần f
j
với j = 1, 2,

, q,
G cũng ở dạng ma trận, chứa các thành g
jk
với j = 1, 2, , q; k = 1, 2,
, q.
Thực chất là ma trận F và G chứa những số liệu đo l-ờng cung cấp bởi các
thuật toán hoạt động t-ơng ứng trên vector tín hiệu y(t) và u(t) và hai ma trận chứa
những số liệu đo l-ờng này đ-ợc sử dụng phục vụ mục đích đánh giá, -ớc l-ợng
tham số mô hình.
Một khi hệ động học đ-ợc giả thiết là tuyến tính, có tham số bất biến theo thời
gian thì có thể sử dụng biến đổi Laplace nh- một thuật toán hoạt động trên vector
tín hiệu tại đầu vào và trên vector tín hiệu tại đầu ra của hệ động học với a
i,j
d/dt
i
=
a
i,j
s
i
và
,
j
ik
b
d/dt
i
=
,
j

i
ik
bs
.
Trong tr-ờng hợp nh- vậy, biểu thức (2.19) thành:


( ) ( ) ( ) ( )H s y t K s u t
(2.20)
trong đó,
0

()
n
i
i
i
H t a s



và
0

()
n
i
i
i
K t bs




với a
i
, b
i
, i = 0, 1, , n, là các ma trận hệ số có kích th-ớc
phù hợp với các hệ số thực. Trên cơ sở của ph-ơng trình này có thể lý giải
ph-ơng pháp -ớc l-ợng tham số với ba ph-ơng trình sai số đầu tiên.

2.4 Phng phỏp sai s u vo
11
Trong ph-ơng pháp sai số đầu vào không sử dụng trực tiếp dữ liệu đo l-ờng về
đạo hàm các bậc theo thời gian của tín hiệu đầu vào hệ động học, nên không cần
quan tâm đến đặc tính kích thích liên tục.
2.4.1 nh ngha v b
Định nghĩa 1: Mô hình ng-ợc chiều với hệ động học lấy đầu ra và đầu vào
của hệ làm đầu vào và đầu ra của mô hình thì đ-ợc gọi là mô hình ng-ợc.
Định nghĩa 3: Đối với một hệ động học, có thể xác định đ-ợc tham số của mô
hình nếu biết tr-ớc tham số của mô hình ng-ợc và ng-ợc lại.
Định nghĩa 5: Biết đáp ứng y(t) tr-ớc tín hiệu kích thích u(t) tại đầu vào của
một mô hình bậc cao. Một mô hình bậc thấp đ-ợc gọi là mô hình giảm bậc của mô
hình bậc cao đã cho nếu mô hình bậc thấp có cùng đáp ứng y(t) tr-ớc tín hiệu kích
thích xấp xỉ với u(t) hoặc có đáp ứng xấp xỉ với y(t) tr-ớc cùng tín hiệu kích thích
u(t).
Bổ đề 1: Mẫu khả hiện vật lý mô hình ng-ợc là tối giản khi và chỉ khi mô hình
ng-ợc có tính 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 3.1, đối với mô hình đã nói sẽ tồn tại mô hình ng-ợc mô tả bởi:
,,
0 1 0
()
()


( ) ( )
II
k
i
i
nn
q
j
k
i k i j
ii
i j i
d y t
d u t
tt
dt dt





, với k = 1, , p. (2.26)
trong đó, các chữ số Hy lạp có mũ ký hiệu tham số cần đánh giá, -ớc l-ợng.
Nếu biết bậc và tham số của mô hình ng-ợc thì theo định nghĩa 1 và 3, sẽ thu
đ-ợc AM. Từ đó, thu đ-ợc tín hiệu kích thích tại đầu vào k của AM nh- sau:

,,
1 0 0
()

()

( ) ( ) ( )
II
k
i
i
nn
q
j
k
k i j i k
ii
j i i
d y t
d u t
u t t t
dt dt





(2.27)
12
với k = 1, , p.
trong đó, giá trị của các tham số đã biết tr-ớc, y
j
(t) với j = 1, 2, , q là đáp
ứng tại đầu ra thứ j của hệ động học.
Trong tr-ờng hợp nh- vậy, vector sai số đầu vào thu đ-ợc bằng cách xác định
sai số ở đầu vào thứ k tr-ớc, sau đó lấy t-ơng tự đối với toàn bộ k:
e
i
(t) = u(t) -

()ut
(2.28)
trong đó, e
i
(t) = [e
i1
(t) e
ip
(t)]
T
,
u(t) = [u
1
(t) u
p

(t)]
T



()ut
= [
1

( ) ut

()
p
ut
]
T
.
2.4.2.2 Dựng tớch chp
Biểu diễn đáp ứng của hệ động học và mô hình AM theo phép biến đổi Hankel
với giả thiết cả hệ và AM đều có thuộc tính giới hạn đầu vào giới hạn đầu ra (BIBO).
Sử dụng điều kiện trùng khít ở đầu ra với một vài biến đổi toán học, ta thu đ-ợc sai số
giữa

()ut
tín hiệu đầu vào của hệ động học và u(t) tín hiệu đầu vào của AM:
00


[ ( ) - ( )] ( - )[ ( - ) - ( - )] ( )
tt

u u d H t H t H t u d




(2.30)
trong đó,

(.)H
biểu diễn ma trận đáp ứng xung của hệ động học,

H

(.) ký hiệu ma trận tựa nghịch đảo đáp ứng xung của AM
(xác định duy nhất do có tính BIBO).
2.4.3 V nhiu x ngu nhiờn v quy trỡnh ti u
2.4.3.1 Sai s u vo ngu nhiờn
Tuỳ thuộc vào cấu trúc của mô hình ng-ợc, hàm truyền đạt của phần nhiễu xạ
G
n
(s) có dạng khác nhau và ứng với mỗi dạng có một loại tiêu chí đ-ợc sử dụng
phục vụ cho quy trình tối -u hoá. Đối với tr-ờng hợp một đầu vào, một đầu ra, ta
thu đ-ợc biểu thức xác định sai số nhiễu xạ đầu vào nh- sau:
w
*
(t)=LD{L
-1
[(LD)
-1
[

-1 * *
( ).( ( ) - ( ))
nM
G s U s U s
]]} (2.32)
trong đó, "*" và "
-1
" ký hiệu giá trị đo l-ờng và phép lấy ng-ợc của thuật
toán t-ơng ứng.
L và LD ký hiệu biến đổi Laplace và thuật toán động học tuyến tính.

13











Hình 2.4.3.1 và biểu thức (2.32) giải thích rằng có thể coi giá trị [U
*
(s) -
*
()
M
Us

] khác nhau giữa tín hiệu U
*
(s) tại đầu vào của hệ động học với giá trị đầu
vào
*
()
M
Us
để hệ có đặc tính ứng xử tiền định là do nhiễu trắng hoạt động, trên một
hệ động học gồm các bộ thuật toán động học tuyến tính (LD) và
-1
()
n
Gs
. Nh- vậy,
có thể coi bất kể nhiễu nào cũng đều là đáp ứng của một 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 vào đối với bài toán -ớc l-ợng
tham số và giảm bậc mô hình tr-ớc các ph-ơng pháp tồn tại trong các tài liệu khoa
học chuyên ngành.
Với mô hình biểu diễn bởi hệ ph-ơng trình vi phân thì luôn có hai yếu tố
th-ờng trực gây nhiều phiền toán và làm ảnh h-ởng tới tính chính xác của giá trị
-ớc l-ợng. Yếu tố có ảnh h-ởng nhất là các dữ liệu đo l-ờng cung cấp bởi các
thuật toán động học tuyến tính LD và yếu tố thứ hai khởi nguồn từ sự nhậy cảm
cao của dữ liệu, kể cả việc làm tròn số trong các thuật trình đánh giá -ớc l-ợng
()

*
Us

*
S
()Ys

Hệ thống thực


LD
LD
+
U
s
(s)
Y
s
(s)
R
1
(s)
E(s)
W(s)
W(t)
W
*
(t)
()
*

M
Us

F(s)=
()
()
As
Bs

(LD)
-1
1
(s)
n
G


L
-1
LD
+
Hỡnh 2.4.3.1: S khi dựng nh ngha sai s u vo ngu nhiờn.
14
tham số. Việc lựa chọn thuật trình thích hợp để đánh giá -ớc l-ợng tham số mô
hình, tránh sự nhậy cảm cao của các dữ liệu không nằm ngoài tầm kiểm sát của
chúng ta nh-ng, điều đó không đúng với các thuật toán động học tuyến tính LD.
2.5 H cỏc phng trỡnh quy chiu ti u
2.5.1 V cỏc phng trỡnh quy chiu ti u (OPEQ)
Cả ph-ơng pháp tiếp cận trên cơ sở mô hình thích nghi và ph-ơng pháp trên
cơ sở tính toán mềm, đều có thể phát triển để tạo các hệ ph-ơng trình quy chiếu tối

-u (OPEQ). Nhờ phát hiện sự tồn tại phép chiếu tối -u (OPM) trong các quy trình
tối -u hoá mà các điều kiện cần bậc nhất để tính tối -u của bài toán đạt đ-ợc, 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 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 vào
(S)
n
x

= A
n
x
n
+ B
n
u
n
(2.37)
y
n
= C

n
x
n
và
(AM)
m
x

= A
m
x
m
+ B
m
u
n
(2.38)
y
m
= C
m
x
m

trong đó, các vector u
n
, y
n
và y
m

có t-ơng ứng p, q và q chiều, các ma trận A
n
,
B
n
, C
n
, A
m
, B
m
và C
m
đ-ợc kích th-ớc hoá một cách phù hợp.
Bổ đề 1: Cho vector x
n
chứa n trạng thái độc lập tuyến tính của (S). Giả sử
chọn đ-ợc (AM) có vector x
m
chứa m trạng thái độc lập tuyến tính với m < n. Luôn
15
tồn tại phép biến đổi không đồng dạng T
xmn
R
hạng m lên vector x
n
để thu đ-ợc
vector x
m
sao cho nếu số đầu ra q của (S) nhỏ hơn hoặc bằng bậc m của (AM) (q



m), thì T
+
x
m
đ-a đến chuẩn tối thiểu trong số những bình ph-ơng tối thiểu sai số
đầu ra.
Bổ đề 2: Giả sử vector x
n
của (S) thu đ-ợc qua phép biến đổi không đồng dạng
lên vector x
m
của (AM) thì có thể thừa số hoá phép biến đổi đó nh- sau:
T = EG = HE (2.39)
trong đó, E = E[x
m
(x
n
)
T
]
xmn
R
là một đẳng cự thành phần, G = E[x
n
(x
n
)
T

]

xnn
R
và H = E[x
m
(x
m
)
T
]
xmm
R
là các ma trận xác định 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 các tham số biết
tr-ớc. Thì tồn tại một ma trận chiếu trực giao tối -u

= EE
T

xmm
R
hạng n và
hai ma trận xác định không âm Q = HEW
c

E
T

xmm
R
, P = H
+
EW
o
E
T

xmm
R
đều
hạng n sao cho tham số phần điều khiển, quan sát đồng thời của S đ-ợc cho bởi:
A
n
= E
T
H
+
A
m
HE, B
n
= E
T
H
+

B
m
, C
n
= KC
m
HE (2.40)
thoả mãn các điều kiện sau đây:

[H
+
A
m
Q + Q(A
m
)
T
H
+
+ H
+
B
m
V(B
m
)
T
H
+
]


T
= 0 (2.41)


T
[H(A
m
)
T
P + PA
m
H + H(C
m
)
T
K
T
RKC
m
H]

= 0
trong đó,
E = E[x
m
(x
n
)
T

]
xmn
R
là một đẳng cự thành phần,
H = E[x
m
(x
m
)
T
]
xmm
R
là ma trận xác định d-ơng,
W
c
và W
o
là các gramian điều khiển và quan sát của S,
K là ma trận biến đổi đồng dạng dùng để 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 W
c


và W
o
của hệ động học S mà không cần sử dụng các dữ liệu đo l-ờng về W
c
và W
o

của hệ S
Mô tả mô hình giảm bậc: Từ ph-ơng diện các bài toán thuộc lý thuyết hệ
thống, giảm bậc mô hình là một trong những bài toán điển hình xử lý theo t- duy
hệ hở. Bài toán giảm bậc mô hình đ-ợc phát biểu nh- sau:
Cho một hệ động học (S) bậc n mô tả trong không gian biến trạng thái nh- các
biểu thức (3.3.1) với các tham số biết tr-ớc. Hãy dùng ph-ơng pháp tối -u trạng
thái để xác định tham số của mô hình có bậc r, r n (giảm bậc).
Định lý: Đối với một hệ tuyến tính, bất biến theo thời gian, bậc n có tham
số biết trc, luôn tồn tại ma trận đẳng cự thành phần E kích th-ớc (r x n) và ma
trận xác định không âm H kích th-ớc (n x n) sao cho tham số tối -u của mô hình
giảm bậc có thể biểu diễn theo tham số của mô hình gốc nh- sau
A
r
= EHA
n
H
+
E
T
; B
r
= EHB
n

; C
r
= CH
+
E
T
(2.46)
và luôn tìm đ-ợc phép chiếu tối -u

kích th-ớc (n x n), hai ma trận xác định
không âm
~

P v
~

Qcùng kích th-ớc (n x n) sao cho các điều kiện sau đây phải thoả
mãn nếu mô hình giảm bậc tối -u có tính điều khiển và quan sát đồng thời:
[HA

n
~

Q +
~

QA

n
T


H + HB

n
V

l
B

n
T

H ] = 0 (2.47)
[ H
+

A

n
T

~

P +
~

PA

n
H

+

+ H
+

C

n
T

R

2
C

n
H
+

] = 0 (2.48)
trong đó, V
1
= lim[u(t)u
T
(t)]dt
xpp
R
; R
2


xqq
R
là ma trận trọng số tại
đầu ra.
17
Ph-ơng trình (2.47) và (2.48) là các ph-ơng trình Lyapunov biến dạng, ma
trận H không làm thay đổi đặc tính của ma trận A
n
, các ma trận
~

Q và
~

P là các tựa
gramian của mô hình gốc với nghĩa tựa, ở đây chứng tỏ rằng mô hình gốc có thể
chứa cả các phần không có khả năng điều khiển và kiểm tra đồng thời.
2.5.3.3 Cỏc bi toỏn in hỡnh theo t duy h kớn
2.6 Kt lun chng 2
Lý thuyt mụ t toỏn hc cỏc h ng hc ngy cng phỏt trin cú th
ỏnh giỏ c tớnh ti u ca h thng cng nh tớnh toỏn c kh nng ỏp
ng ca h thng khi vựng phc v khụng ngng m rng v phỏt trin.
Đáng chú ý là những đóng góp của việc phát triển các ph-ơng pháp xây
dựng các hệ ph-ơng trình quy chiếu tối -u OPEQ và của ph-ơng pháp tối -u
theo trạng thái vào việc tìm kiếm nghiệm duy nhất đối với bài toán tối -u.
18
Chương 3 – MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM, MẠNG VIỄN THÔNG
HÀ NỘI VÀ XU THẾ PHÁT TRIỂN
Chương này sẽ trình bày tổng quan mạng viễn thông đang triển khai tại Việt
Nam cũng như xu thế phát triển. Sau đó sẽ tìm hiểu sâu về mạng viễn thông Hà

Nội, mà chủ yếu tập trung nghiên cứu về sơ đồ mạng lưới.
3.1 Tổng quan mạng viễn thông Việt Nam
3.2 Xu thế phát triển mạng viễn thông Việt Nam
Công nghệ NGN (Next Generation Network - NGN) với khả năng tích hợp
nhiều dịch vụ giá trị gia tăng đang là một xu hướng phát triển mới của ngành viễn
thông thế giới.

Để cung cấp được các dịch vụ băng rộng trong NGN đến khách hàng thì yếu
tố cần thiết là phát triển mạng truy nhập băng rộng. Các công nghệ truy nhập trong
mạng BcN bao gồm:
- Truy nhập hữu tuyến băng rộng: gồm các công nghệ xDSL, cáp, FTTH/PON
(FTTx/PON). Khi mạng BcN hoàn chỉnh, FTTH sẽ là công nghệ truy nhập hữu
tuyến chủ yếu.
Các dịch vụ ứng dụng
Băng rộng
IPv6
Bảo mật
QoS
Hữu tuyến-Vô tuyến

FTTH hữu
tuyến

Vô tuyến
Thoại-Dữ liệu

Điện thoại

Internet
Viễn thông-Quảng bá


CATV

DMB


Mạng trong nhà Mạng u-Sensor Mạng thông tin đa mục đích
API mở
Hình 3.2.1: Mô tả hội tụ dịch vụ BcN
Lớp
dịch
vụ
Lớp
truyền
tải
Lớp
mạng
truy
nhập
Các
thiết
bị
đầu/cuối
19
- Truy nhập di động tốc độ cao: GSM/GPRS & EDGE, CDMA 1x EVDO &
1x EVDV, UMTS/W-CDMA (họ các WAN vô tuyến).
- Các công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng khác: Wi-Fi (họ LAN vô tuyến
802.11), WiMax (họ MAN vô tuyến 802.16) và 802.20, UWB “WiMedia” (họ
PAN vô tuyến 802.15).
3.3 Mạng viễn thông Hà Nội

3.3.1 Mạng chuyển mạch truyền dẫn
3.3.2 Mạng băng rộng MAN-E

Mạng MAN-E của VTHN được tổ chức theo nguyên tắc sau:
- Cấu trúc Ring ở lớp core: gồm 4 switch lớn. Các core switch này được kết
nối theo cấu trúc RING bằng một đôi sợi cáp quang trực tiếp, băng thông lên đến
50Gbps
- Cấu trúc cây có bảo vệ 2 hướng ở lớp aggregation: gồm 20 switch thực
hiện chức năng thu gom lưu lượng và đáp ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng từ các
thiết bị mạng truy nhập , trung chuyển nội mạng hoặc chuyển lên BRAS
- Cấu trúc cây ở lớp access: gồm 67 switch 7606 kết nối bằng 2 luồng cáp
quang với băng thông 2x10G lên node chuyển mạch
3.4 Kết luận chương 3
Mạng viễn thông VNPT có thể nói đã đáp ứng đươc nhu cầu ngày càng cao
của khách hàng về sự đa dạng của các dịch vụ viễn thông, như chất lượng, băng
thông Trong đó ưu điểm nhất phải nói là mạng MAN-E với đường truyền tốc độ
cao, khả năng sử dụng linh hoạt, hiệu quả cao, dịch vụ cung cấp đa dạng và nhiều
tính năng.
20
Chương 4 –MÔ TẢ ĐÁNH GIÁ TÍNH TỐI ƯU MẠNG VIỄN THÔNG HÀ
NỘI BẰNG MẠNG ĐA TÁC TỬ.

4.1 Mô tả mạng băng rộng công ty Điện thoại Hà Nội 2
Trước tiên ta xét mô hình kết nối thực tế mạng MAN_E của viễn thông Hà
Nội như sau:
N x
10
GE
N x
10

GE
RNC Mỹ Dình
(3G VNP)
RNC Yên Hòa
(3G VMS)
6509 Switch /
7609 PE
3
x
10
GE
N x GE
6509
Switch
3
x
10
GE
N x GE
PE
VTN
N x
10
GE
N x
10
GE
N x GE
10
GE

10
GE
10
GE
10
GE
10
GE
10
GE
10
GE
N x
GE
N x GE
Đinh Tiên Hoàng
RING 50 Gbps
ĐỨC
GIANG
CẦU
GIẤY
Đức Giang
Trâu Quỳ
10
GE
10
GE
10
GE
10

GE
10
GE
10
GE
10
GE
10
GE
10
GE
10
GE
10
GE
10
GE
10
GE
10
GE
10
GE
10
GE
10
GE
10
GE
10

GE
10
GE
10
GE
10
GE
10
GE



BRAS- ĐTH
1&2&3

BRAS - DGG
1&2&3
N x
GE
Hệ thống quản lý
2
x
10
GE
2
x
10
GE
BRAS - CGY
1&2&3

BRAS - TDH
1&2&3
1
x
10GE
1
x
10
GE
THƯỢNG
ĐÌNH
ĐINH
TIÊN
HOÀNG
Ng Hữu Huân
RLU Yên Phụ
Quán Thánh
Hàng Hành
Gia Lâm Phố
Sài Đồng
Phúc Tân
2
x
10
GE
2
x
10
GE
Ring 20Gb

10Gb
10Gb
10Gb
10Gb
10Gb
10Gb
Sơn
Tây
Hòa
Lạc
Ứng
Hòa
Hoài
Đức
Đan
Phượng
Ngãi
Cầu
Hòa
Lạc
Xuân
Mai
Sơn
Lộc
Tản
Lĩnh
Sơn
Tây
Ba Vì
Mỹ

Đức
Bình
Đà
Ứng
Hòa
Thường
Tín
Tía
Phú
Xuyên
Ng Công Trứ
Lạc Trung
Cung Văn Hóa
Minh Khai
Mai Động
Trần Khát Chân
Bách Khoa
Tân Mai
Giáp Bát
Nội Bài
KCN Nội Bài
Phủ Lỗ
Lộc Hà
Đông Anh
Ring 10Gb
Ring 10Gb
Ring 10Gb
Ring 10Gb
Sóc Sơn
Cầu Bươu

Nhân Chính
Th. Xuân Bắc 2
Th. Xuân Nam
Định Công
Ring 10Gb
Thượng Đình
Hoàng Cầu B
Văn Chương
Đg. Tiến Đông
Ring 10Gb
Ô Chợ Dừa
Trung Tự
Khương Đình
Bạch Mai
Ring 10Gb
Phương Mai
Thái Thịnh
Trần Phú
Ngọc Hồi
Ring 10Gb
Thanh Trì
Cầu Diễn
Yên Hòa
Nhổn
Ring 10Gb
Cầu Giấy
Hg Hoa Thám
Hoàng Cầu A
Láng Thượng
Đội Cấn B

Ngọc Khánh
Ring 10Gb
Láng Trung
Đội Cấn A
Ng Thái Học
Ring 10Gb
Ông Ích Khiêm
Bưởi (Bái Ân)
RSU
Nam Th. Long
Ng Phong Sắc
Ring 10Gb
Nghĩa Tân
Nam Thăng Long
Mai Hương
2
x
10
GE
Thạch
Thất
Quốc
Oai
Xuân
Mai
Hà
Đông
Hà
Đông
Chương

Mỹ
10Gb
1Gb
IP/MPLS
BackBone
VNP-3G
10
GE
10
GE
VMS-3G
10
GE
10
GE
: MEN Switch Cisco 7606
: MEN Switch Cisco 7609
Mã số:
Ngày/tháng/năm
Người thực hiện
TL. TGĐ Tập đoàn VNPT
Trưởng Ban Viễn thông
VNPT Hà Nội
Ban Viễn thông VNPT Hà Nội
Cấu trúc mạng MAN-E VNPT Hà Nội
giai đoạn 2011 – 2012

Hình 4.1.1: Sơ đồ mạng MAN-E viễn thông Hà Nội

Tuy nhiên, ở đây ta xét nút mạng là các bộ định tuyến là các core-switch, khi

đó mô hình được rút gọn thành như sau:
21

Dựa trên lý thuyết đã nghiên cứu ở trên, ta có mô tả toán học mỗi nút mạng
bằng các phường trình vi phân
Đối với nút Đinh Tiên Hoàng ĐTH ta có 9 đầu vào ứng với u
1
đến u
9
và p=9,
có 1 đầu ra ứng với q=1, khi đó phương trình có dạng:
với i = 1 9 (4.1)
tương tự như vậy ta có các phương trình mô tả cho từng nút mạng CGY có
p=13, q=1; nút TĐH có p=10, q=2; nút ĐCG có p=7, q=2.
với i=1 13 (4.2)
với i=1 10, j=1,2 (4.3)
với i=1 7, j=1,2 (4.4)
4.2 Mô tả mạng băng rộng Công ty điện thoại Hà Nội 3
u

1
. . u

7

u

11

u


1
. . u

7

y

1

y

2

y

2

y

1

u

13

y

1


u

10

y

1

u

9

50
ĐTH
CGY
TĐH
ĐCG
HĐG
VTN
50
50
50
10
10
u

8

u


1
. . u

10

u

1
. . u

10

u

12

Hình 4.1.2: mô hình toán học mạng băng rộng Công ty ĐTHN 2
22
Sơ đồ mạng băng rộng MAN-E của công ty Điện thoại Hà Nội 3 như sau:

Tuy nhiên, ở đây ta xét nút mạng là các bộ định tuyến là các Agg-switch, khi
đó mô hình được rút gọn thành như sau:

Dựa trên lý thuyết đã nghiên cứu ở trên, ta có mô tả toán học mỗi nút mạng
bằng các phường trình vi phân
y
2

u
5


u

1
. . u
3

y

1

y

2

y

2

y

1

y
1

u
4

u

4

y
1

STY
UHA
XMI
HLC
HĐG
u

8

Hình 4.2.2: mô hình hóa toán học mạng băng rộng Công ty ĐTHN 3
u

1
u
3

u

1
. . u
3

u

1

. . u
3

u

1
u
2

y

1
, y
2

y

1
, y
2



Hình 4.2.1: Sơ đồ mạng MAN-E Công ty Điện thoại Ha Nội 3
23
Đối với nút Sơn Tây STY ta có 3 đầu vào ứng với u
1
đến u
3
và p=3, có 2 đầu

ra ứng với q=2, khi đó phương trình có dạng:
với i = 1 3, j=1 2
tương tự như vậy ta có các phương trình mô tả cho từng nút mạng HĐG có
p=5, q=2; nút UHA có p=2, q=2; nút HLC có p=3, q=2.
với i=1 5, j=1,2
với i=1 2, j=1,2
với i=1 3, j=1,2
Đối với mô tả này ta thường dùng số liệu đo là lưu lượng đầu vào và lưu lượng
đầu ra tại mỗi nút mạng. Dữ liệu này có thể lấy được qua các chương trình phần
mềm giám sát lưu lượng trên mỗi nút mạng thông thường là 30 phút.