Chương 1: Lý thuyết độ duy trì của mạng và dịch vụ viễn thông 1. GIỚI THIỆU Nhằm giảm chi phí đầu tư ban đầu và tăng hiệu suất sử dụng các phương tiện truyền thông đắt đỏ, các mạng viễn thông được xây dựng trên nguyên tắc chia sẻ tài nguyên để đáp ứng mọi nhu cầu khai thác các dịch vụ truyền thông của xã hội ở nhiều cấp độ khác nhau. Song song với việc mở rộng dịch vụ thì vấn đề chất lượng dịch vụ (Quanlity of Service – QoS) ngày càng được quan tâm nhiều hơn và trở thành một vũ khí cạnh tranh thiết yếu của các nhà cung cấp dịch vụ. QoS được xác định bằng các chỉ tiêu định tính và định lượng.
Chỉ tiêu định tính thể hiện mức độ hài lòng của khách hàng, còn chỉ tiêu định lượng được thể hiện bằng các số liệu đo cụ thể. Mức độ hài lòng của người sử dụng dịch vụ là những cảm nhận của khách hàng về thực hiện dịch vụ ở các mặt: hỗ trợ dịch vụ, khai thác dịch vụ, mức độ an toàn dịch vụ, và khả năng phục vụ. Trong đó khả năng phục vụ là phần phụ thuộc vào đặc tính mạng nhiều nhất và bao gồm: khả năng truy nhập tới dịch vụ, khả năng duy trì dịch vụ, và mức độ hoàn hảo của dịch vụ. Mặt khác, khách hàng luôn mong muốn nhà cung cấp dịch vụ có sự công nhận cụ thể về chất lượng của các dịch vụ mà họ cung cấp.
Theo quan điểm của nhà cung cấp dịch vụ, khái niệm chất lượng mạng là một chuỗi tham số mạng có thể được xác định, được đo và được điều chỉnh để đạt mức độ hài lòng của người sử dụng về chất lượng dịch vụ. Nhà cung cấp dịch vụ có trách nhiệm tổ hợp các tham số chất lượng mạng khác nhau thành một bộ chỉ tiêu để vừa đảm bảo các lợi ích kinh tế của mình đồng thời thoả mãn một cách tốt nhất cho người sử dụng dịch vụ. Ta có thể hiểu việc đánh giá chất lượng mạng chính là đánh giá các chỉ tiêu, các thông số kỹ thuật có liên quan tới khả năng truyền thông tin của mạng với các chủng loại thiết bị thuộc mạng đó. Các chỉ tiêu được sử dụng phổ biến như: độ tin cậy, độ khả dụng, hiệu suất sử dụng, độ duy trì.
Luận văn sử dụng lý thuyết độ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 2 duy trì của mạng và dịch vụ làm cơ sở khoa học cho các kỹ thuật hồi phục mạng thông tin quang WDM. Một số khái niệm liên quan đến chất lượng mạng 1. Độ tin cậy (reliability) Khái niệm về độ tin cậy gồm có: độ tin cậy thành phần, độ tin cậy dịch vụ, độ tin cậy đầy đủ; chúng được đặc trưng bằng các tham số mang tính thống kê và được tính toán bằng phương pháp ước lượng gần đúng.800) định nghĩa “độ tin cậy của một đối tượng là xác suất mà đối tượng có thể thực hiện chức năng yêu cầu trong một khoảng thời gian nhất định dưới những điều kiện làm việc xác định” [7]. Nếu T là thời gian thực hiện thì: Rt Pr T t (P.1) R(t) là hàm thời gian t với những tính chất sau : R0 1 0 t1 t 2 R t 1 R t 2 (P.2) R 0 Các tham số cơ bản để đánh giá độ tin cậy gồm có: hàm tin cậy hay xác suất làm việc không hỏng R(t), xác suất hỏng Q(t), mật độ xác suất hỏng f(t), tỷ lệ hỏng (t), thời gian trung bình giữa các sai hỏng MTBF, thời gian trung bình dành cho sửa chữa MTTR (phụ lục A.
Người ta thường áp dụng các tham số này để tính độ tin cậy của một khối chức năng. Trong luận văn này tôi áp dụng tính độ tin cậy của một số cấu trúc bảo vệ mạng (mục 2. Nếu xét trên quan điểm dịch vụ thì độ tin cậy được định nghĩa như sau: “độ tin cậy dịch vụ RS là xác xuất có điều kiện để hệ thống thực sự có khả năng tích luỹ đủ thời gian để thực hiện r đơn vị thời gian mà dịch vụ s yêu cầu, với giả thiết hệ thống đã khởi động dịch vụ s ở thời điểm t”. Độ tin cậy đầy đủ được định nghĩa như sau: “độ tin cậy đầy đủ là xác xuất có điều kiện của một kết nối c yêu cầu r đơn vị thời gian để hoàn tất việc lưu TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 3 chuyển thông tin, được mạng hoàn tất ở thời điểm t’ t+r, với giả thiết kết nối c được mạng chấp nhận ở thời điểm t”.
Nói chung ta rất khó đánh giá cụ thể độ tin cậy dịch vụ và độ tin cậy đầy đủ nên phải sử dụng các công cụ tính toán khác như độ khả dụng của dịch vụ, độ duy trì của mạng, hiệu suất sử dụng thiết bị [2, 7]. Ý nghĩa thực tế của việc đánh giá độ tin cậy nhằm xây dựng bộ chỉ tiêu kỹ thuật trong các tài liệu chào thầu, đấu thầu cung cấp thiết bị để đánh giá chất lượng và giá thành thiết bị; lập kế hoạch đầu tư, quản lý khai thác: xác định thời gian trung bình cho sửa chữa và chu kỳ bảo dưỡng phù hợp, thời gian khấu hao cho mỗi thiết bị cần nhỏ hơn hoặc bằng MTBF, số lượng dự trữ thiết bị [2]. Độ khả dụng (availability) Theo khuyến nghị M.911 (1993) của ITU-T định nghĩa “độ khả dụng của một đối tượng là trạng thái thực hiện chức năng yêu cầu tại thời điểm bất kỳ trong khoảng thời gian quy định”. A = P {hệ thống đang ở trạng thái hoạt động tại thời điểm t} (P.3) Giả sử trong chu kỳ quan sát có N lần bị sự cố, TTF(i) là khoảng thời gian giữa hai sự cố liên tiếp thứ i-1 và thứ i, TTR(i) là khoảng thời gian để sửa chữa sự cố thứ i, MTTR là thời gian trung bình dành cho sửa chữa, = 1/MTTR là tốc độ sửa chữa và = 1/MTTF là cường độ hỏng (phụ lục A.
N N TTFi i 1 TTFi i 1 MTTF A N (P.4) Tobs N MTTF MTTR TTFi TTRi i 1 i 1 Các tham số cơ bản để đánh giá độ khả dụng như: hàm độ khả dụng A(t), độ không khả dụng U = 1 - A, độ tổn thất liên lạc trung bình ELT (expected loss of traffic), xác suất để bị n lần ngừng chạy trong 1 năm (phụ lục A. Khi xem xét vấn đề độ khả dụng trong mạng viễn thông, ta rất khó đánh giá được độ khả dụng tổng thể của cả một hệ thống mạng viễn thông nhưng nếu đứng TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 4 từ quan điểm của khách hàng thì sẽ có những đối tượng gần gũi hơn. Ví dụ khách hàng muốn thuê một kết nối từ một mạng có độ khả dụng là 0,95 hay 0,999 thì độ khả dụng của dịch vụ được cung cấp sẽ tiến tới độ đo mức khả dụng của tuyến dịch vụ đó; nó phụ thuộc vào chiều dài của tuyến hay cụ thể là các chặng và các nút mà tuyến đó đi qua. Sự cần thiết của phép đo độ duy trì Phần trên đã nêu lên các khái niệm độ tin cậy và độ khả dụng, chúng có liên hệ gần gũi với nhau nhưng không bị trùng lặp.
Trong một khoảng thời gian nhất định, dưới điều kiện làm việc xác định, độ tin cậy đặc trưng cho khả năng có thể thực hiện chức năng yêu cầu của đối tượng; độ khả dụng đặc trưng cho trạng thái thực hiện chức năng yêu cầu của đối tượng [2, 7]. Thông thường người ta có thể ước lượng thống kê được độ tin cậy của các thành phần thiết bị rồi từ đó tính được độ tin cậy của một khối chức năng hay một cấu trúc khối hệ thống. Thống kê được độ khả dụng của các nút và các chặng rồi từ đó tính được độ khả dụng của một tuyến dịch vụ cụ thể. Nhưng rất khó đánh giá chính xác độ tin cậy hay độ khả dụng của toàn mạng.
Bởi vì việc đánh giá được độ tin cậy của một cấu trúc khối hệ thống và độ khả dụng của một tuyến dịch vụ trong điều kiện mạng hoạt động bình thường chưa thể đảm bảo được khả năng duy trì các dịch vụ cho khách hàng trong những điều kiện mạng bị sự cố. Do vậy cần thiết phải có một phép đo khác để phân tích đánh giá khả năng duy trì chức năng cung cấp dịch vụ của mạng thì phù hợp với thực tiễn hơn [2, 3, 7, 11, 19, 21, 22]. Cùng với sự ra đời của các công nghệ và dịch vụ viễn thông băng rộng, với các đường truyền dung lượng cao, thì sự cố hỏng hóc của chỉ một liên kết đơn thôi là đã có thể dẫn đến những hậu quả rất nghiêm trọng, trong các trường hợp như vậy người ta cần quan tâm đến khả năng duy trì, bảo vệ và hồi phục thông tin của mạng lưới. Từ nhu cầu đó việc đánh giá độ duy trì (survivability) đã được nhiều tổ chức nghiên cứu viễn thông khác nhau trên thế giới quan tâm và nhanh chóng trở thành một trong những vấn đề quan trọng nhất của mạng viễn thông hiện đại.
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Khái niệm độ duy trì của mạng và dịch vụ viễn thông Theo các tài liệu của Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa kỳ ANSI [8] thì độ duy trì của mạng được định nghĩa như sau: “Độ duy trì của mạng là khả năng duy trì hoặc phục hồi hoạt động ở mức có thể chấp nhận được khi mạng có sự cố do áp dụng các kỹ thuật hồi phục khác nhau và giảm nhẹ hoặc ngăn ngừa việc mất dịch vụ từ các sự cố mạng do áp dụng các kỹ thuật phòng ngừa.” “Độ duy trì của mạng được xác định bằng tỷ lệ lưu lượng (traffic), dung lượng (capacity) hoặc số lượng các kết nối (connections) còn giữ lại được, được duy trì và hồi phục khi xảy ra sự cố so với trước khi xảy ra sự cố hỏng hóc.” Trong một khoảng thời gian nhất định dưới những điều kiện làm việc bị sự cố, độ duy trì đặc trưng cho khả năng duy trì việc thực hiện chức năng yêu cầu. Đứng từ góc độ của người sử dụng, ta có thể đánh giá độ duy trì dịch vụ dựa trên các chỉ tiêu cơ bản như: sự mất dịch vụ, khoảng thời gian mất dịch vụ, và mức độ ảnh hưởng.