Hội nghị khoa học lần thứ IX
Kỷ niệm 10 năm thành lập Học viện công nghệ bu chính viễn thông
194
K THUT Mễ PHNG V
NG DNG TRONG O TO, NGHIấN CU VIN THễNG
Simulation and Applications in Reseaching and Training Telecommunicatons

ThS Nguyn Xuõn Hong, Khoa Vin Thụng 1,
Hc vin cụng ngh Bu chớnh Vin thụng

Túm tt: Trong nhng nm gn õy, trờn 50% cỏc nghiờn cu c cụng b trờn cỏc tp chớ
vin thụng l kt qu ca mụ phng. iu ú núi lờn tm quan trng v mc ng dng
rng rói ca mụ phng trong nghiờn cu v vin thụng. Mụ phng cho phộp ỏnh giỏ c
hiu nng ca mt h thng mng v
i cỏc iu kin, cu hỡnh khỏc nhau trong trng hp
cỏc phng phỏp ỏnh giỏ trc tip trờn cỏc h thng tht hoc qua phõn tớch tớnh toỏn bng
toỏn hc khụng kh thi. c bit, trong mụi trng o to hin nay, mụ phng l mt la
chn tt cho quỏ trỡnh tỡm hiu hot ng ca cỏc h thng cng nh nghiờn cu th nghim
cỏc h thng, cỏc giao thc mng mi. Tuy nhiờn, cú th thc hin mụ ph
ng hiu qu,
chớnh xỏc v ỏng tin cy l iu khụng h d dng. Bi bỏo ny s trỡnh by tng quan v k
thut mụ phng, cỏc vn t ra trong quỏ trỡnh thc hin mụ phng. Sau ú cỏc phn mm
mụ phng thụng dng s c xem xột v ỏnh giỏ ng dng ca chỳng trong nghiờn cu,
o to v vin thụng.

1. Gii thiu chung
Trong quỏ trỡnh nghiờn cu, thit k mt
mng vin thụng, hoc ỏnh giỏ hi
u qu ca
vic ỏp dng mt giao thc, mt cụng ngh
mi trờn mng vin thụng sn cú, cú th s

cỏc h thng tng i chuyn mch kờnh, ti
u v s dng ti nguyờn cho cỏc mng gúi,
ỏnh giỏ hiu qu ca mt giao thc mi,
hoc so sỏnh hiu qu ca cỏc phng phỏp
mó húa kờnh trờn mt mụi trng kờnh vụ
tuyn. c bit trong mụi tr
ng o to,
thụng qua mụ phng, ngi hc s hiu c
rt sõu v hot ng ca mt h thng cng
nh s liờn kt hot ng ca cỏc phn t,
cỏc giao thc trong mt h thng.
Bi bỏo ny s cú cu trỳc nh sau. Phn 2
s trỡnh by v cỏc bc trong mụ phng mt
h thng v cỏc vn cn quan tõm. Phn 3
s
ỏnh giỏ cỏc cụng c mụ phng c s
dng ph bin cho vin thụng hin nay. Phn
4 s l kt lun.

2. Tng quan v ký thut mụ phng
Nh ó cp trờn, mc ớch cui cựng
ca mụ phng l giỳp ỏnh giỏ hiu nng ca
mt h thng thụng qua mt mụ hỡnh ca h
thng ú. Trc ht, ta xem xột mi liờn
quan gia cỏc khỏi nim h th
ng (system),
mụ hỡnh (model) v mụ phng.
2.1 H thng, mụ hỡnh v mụ phng
Hội nghị khoa học lần thứ IX
Kỷ niệm 10 năm thành lập Học viện công nghệ bu chính viễn thông


Hỡnh 1: Cỏc phng thc nghiờn cu mt
h thng
Cú 2 loi h thng l liờn tc v ri rc. H
thng liờn tc l h thng cú cỏc bin tr
ng
thỏi thay i liờn tc theo thi gian. Vớ d
nh bin v nhiu trờn kờnh truyn. H thng
ri rc l h thng cú cỏc bin trng thỏi ch
thay i ti cỏc thi im ri rc v mt thi
gian. Vớ d ca loi ny l h thng tng i
ta núi ti trờn, trng thỏi ca h thng ch
thay i khi cú cuc gi mi t
khỏch hng
ra trung k hoc mt cuc gi qua trung k
c gii phúng. H thng ri rc l loi
c s dng ph bin trong mụ phng v
mng vin thụng.
nghiờn cu, ỏnh giỏ mt h thng, cú
cỏc cỏch tip cn nh trờn hỡnh v 1.

2.1.1 Th nghim trờn h thng thc v
th nghim trờn mụ hỡnh ca h thng: V
nguyờn tc, cú th thc hin cỏc thớ nghim

2.1.3 Phng phỏp phõn tớch (analytical)
v mụ phng: Sau khi ó xõy dng c
mụ hỡnh toỏn hc, chỳng ta cn phi xem xột
mụ hỡnh ú cú th tr li c cỏc cõu hi
m ta quan tõm v h thng hay khụng. Nu
ú l mụ hỡnh n gin, cú th da trờn cỏc
mi quan h logic c
a mụ hỡnh a n
mt kt qu chớnh xỏc thụng qua phng
phỏp phõn tớch, thc ra l thụng qua vic gii
cỏc phng trỡnh toỏn hc. õy l phng
phỏp a li kt qu chớnh xỏc v ớt tn kộm
nht, tuy nhiờn trong rt nhiu trng hp
khụng th ỏp dng c vỡ nú quỏ phc tp,
vớ d nh trong trng hp cn gii bi toỏn
H thng
Th nghim
trờn h thng
tht
Th nghim
trờn mụ hỡnh
ca h thng
Mụ hỡnh
vt lý
Mụ hỡnh
toỏn hc
Phng
phỏp phõn
tớch


nhiờn (stochastic). Mụ hỡnh ny cng cho kt
qu l cỏc giỏ tr ngu nhiờn. Cỏc mụ hỡnh
xp hng trong vin thụng u l cỏc mụ
hỡnh ngu nhiờn.
+ Mụ hỡnh liờn tc v mụ hỡnh ri rc: Cng
tng t nh i vi nh ngha ca hờ
thng. Thụng thng mt mụ hỡnh ca mt
h thng cú th c coi l liờn tc hoc ri
rc tựy thuc vo cỏc i tng c th ca h
thng cn nghiờn c
u.
Cỏc mụ hỡnh mụ phng c s dng trong
vin thụng ch yu l ri rc, ng, ngu
nhiờn, v c gi l cỏc mụ hỡnh mụ phng
s kin ri rc (discrete event simulation
models).
2.2 Cỏc bc trong mụ phng mt h
thng
Khi s dng mụ phng nghiờn cu, ỏnh
giỏ mt h thng, cn phi tri qua cỏc bc
sau [1][2].
2.2.1 Xỏc nh rừ bi toỏn mụ phng
Trc khi thc hin xõy dng mụ hỡnh ca
bt c h thng no, cn nm rừ hot ng
cng nh mi quan h bờn trong ca h
thng ú. Cng cn phi xỏc nh rừ cỏc mc
tiờu cn t c ca thc hin mụ phng.
2.2.2 Xõy dng mụ hỡnh
Sau khi xỏc nh rừ c bi toỏn, bc tip
theo l xõy dng nờn mụ hỡnh mụ phng.

ra, vớ d nh li bit trờn kờnh truyn cht
lng tt, do ú th
i gian mụ phng rt lõu,
s dng chui cỏc con s ngu nhiờn rt ln
nờn vic lp li chui ngu nhiờn l d xy
ra.
2.2.3 Biờn dch mụ hỡnh
õy chớnh l quỏ trỡnh lp trỡnh, xõy dng
nờn phn mm biu din mụ hỡnh mụ phng.
Cú th s dng cỏc ngụn ng lp trỡnh bc
cao nh C, C++ hoc s dng kt hp vi
cỏc cụng c mụ phng l cỏc phn mm sn
cú nh OPNET, NS-2, OMNET++ xõy
d
ng nờn mụ hỡnh.
2.2.4 Kim tra (verification)
m bo quỏ trỡnh lp trỡnh biờn dch mụ
hỡnh l chớnh xỏc. Thc ra bc ny ging
Hội nghị khoa học lần thứ IX
Kỷ niệm 10 năm thành lập Học viện công nghệ bu chính viễn thông
197
nh quỏ trỡnh tỡm li (debug), da trờn cỏc
u vo khỏc nhau, da trờn lu ca mụ
hỡnh kim tra tớnh chớnh xỏc ca quỏ trỡnh
biờn dch mụ hỡnh sang chng trỡnh phn
mm. Ngoi hu qu l lm sai kt qu, vic
biờn dch khụng tt cú th dn n thi gian
thc hin mụ phng s l rt lõu, khụng kh
thi thc hin.
2.2.5 Xỏc minh tớnh chớnh xỏc ca mụ

c cng nhiu thụng tin cn thit m phi
th
c hin cng ớt ln chy mụ phng cng tt
2.2.6 Phõn tớch kt qu thu c
Trong vin thụng, kt qu mụ phng thng
l cỏc tham s nh t l li bit (BER), t l
mt gúi, tr, xỏc sut tc nghnThụng
qua mụ phng, ta cú th cú c giỏ tr
thng kờ (trung bỡnh, phng sai), phm vi
bin thiờnca cỏc tham s trờn. Nu s
dng cỏc phn mm mụ phng nh OPNET,
OMNET++, vic phõn tớch mt s
kt qu
c bn ó c tớch hp sn. Nu chng
trỡnh mụ phng c xõy dng trờn ngụn
ng lp trỡnh C, C++.., thỡ t kt qu thu
c, cú th phi s dng thờm cỏc phn
mm nh Excel h tr v kt qu, ỏnh
giỏ xu hng tng, gimMt vn rt
cn chỳ ý trong phn ny l xỏc nh mc
chớnh xỏc, n
nh ca kt qu. Vớ d nh
m bo kt qu BER ca mt kờnh truyn
chớnh xỏc, cn phi thc hin mt s
vũng lp ti thiu no ú.
3. Cỏc phn mm mụ phng
Nh ó cp phn trc, ngoi vic s
dng cỏc ngụn ng lp trỡnh nh C, C++
xõy dng mụ hỡnh mụ phng thỡ cú th s
dng cỏc ch

trng na l cú sn cỏc module quan trng
nh cỏc mụ hỡnh kờnh c bn, cỏc giao thc
quan trngv cỏc phn mm mụ phng
phi cú cỏc tớnh nng cho phộp m rng, sa
i cỏc module sn cú. i vi mụi trng
o to, mt s yờu cu cn phi ý thờm
l mc h tr v k thut v ti liu ca
phn mm, phn mm ú l m, min phớ
hay l ph
n mm thng mi.
Hội nghị khoa học lần thứ IX
Kỷ niệm 10 năm thành lập Học viện công nghệ bu chính viễn thông
198
Hin nay cú khỏ nhiu phn mm mụ phng
cú th s dng trong mụ phng mng vin
thụng, tuy nhiờn cú cỏc phn mm c trỡnh
by túm tt sau õy l ph bin nht
Phn mm OPNET [3]
OPNET (Optimized Network Engineering
Tools), l mt cụng c mụ phng thng mi
c phỏt trin bi OPNET Technologies
Inc, dựng mụ hỡnh húa v mụ phng cỏc
thit b, giao thc trong mng truyn thụng.
c phỏt trin cỏch õy trờn 15 nm, nú l
mt cụng c mụ phng mng rt m
nh, c
s dng bi rt nhiu trng i hc v cụng
ty ln trờn th gii. OPNET cú th dựng
mụ phng hu ht cỏc mng vụ tuyn v hu
tuyn, ngoi ra nú cũn cho phộp thc hin


Phn mm OMNET++ [5]
OMNET++ (Objective Modular Network
Testbed in C++), l mt phn mm mụ
phng s kin ri rc, hng i tng, da
trờn mó ngun m v min phớ. Nú cú th s
dng mụ phng lu lng trờn cỏc mng
vin thụng, cỏc giao th
c, v rng hn l bt
k mt h thng s kin ri rc. Mt im
khỏc so vi 2 phn mm mụ phng trờn l
OMNET++ c thit k ban u khụng
phi cho mng vin thụng m l vi mc tiờu
rng hn. Ngoi ra, so vi phn mm thng
mi nh OPNET thỡ th vin cỏc mụ hỡnh
sn cú ca OMNET++ cng ớt hn. Tuy
nhiờn, hin nay OMNET++ cng ó cú rt
nhi
u mụ hỡnh quan trng nh MPLS,
Ipv6Cỏc u im khỏc ca OMNET++
bao gm kh nng h tr v ha, cu trỳc
hng i tng nờn d dng thay i, m
rng cỏc mụ hỡnh, v cho phộp thc hin mụ
phng song song. Kh nng m rng mng
v tc mụ phng ca OMNET++ cng rt
tt. Nhc im ỏng k ca OMNET++
hin nay l cỏc mụ hỡnh cú sn ch
a y ,
v dn n khú khn khi mụ phng mt s
mụ hỡnh mng.