Kỹ thuật mô phỏng và ứng dụng trong đào tạo, nghiên cứu viễn thông

Héi nghÞ khoa häc lÇn thø IX

Kû niÖm 10 n¨m thµnh lËp Häc viÖn c«ng nghÖ b−u chÝnh viÔn th«ng 194

KỸ THUẬT MÔ PHỎNG VÀ

ỨNG DỤNG TRONG ĐÀO TẠO, NGHIÊN CỨU VIỄN THÔNG

Simulation and Applications in Reseaching and Training Telecommunicatons

ThS Nguyễn Xuân Hoàng, Khoa Viễn Thông 1,

Học viện công nghệ Bưu chính Viễn thông

Tóm tắt: Trong những năm gần đây, trên 50% các nghiên cứu được công bố trên các tạp chí

viễn thông là kết quả của mô phỏng. Điều đó nói lên tầm quan trọng và mức độ ứng dụng

rộng rãi của mô phỏng trong nghiên cứu về viễn thông. Mô phỏng cho phép đánh giá được

hiệu năng của một hệ thống mạng với các điều kiện, cấu hình khác nhau trong trường hợp

các phương pháp đánh giá trực tiếp trên các hệ thống thật hoặc qua phân tích tính toán bằng

toán học không khả thi. Đặc biệt, trong môi trường đào tạo hiện nay, mô phỏng là một lựa

chọn tốt cho quá trình tìm hiểu hoạt động của các hệ thống cũng như nghiên cứu thử nghiệm

các hệ thống, các giao thức mạng mới. Tuy nhiên, để có thể thực hiện mô phỏng hiệu quả,

chính xác và đáng tin cậy là điều không hề dễ dàng. Bài báo này sẽ trình bày tổng quan về kỹ

thuật mô phỏng, các vấn đề đặt ra trong quá trình thực hiện mô phỏng. Sau đó các phần mềm

mô phỏng thông dụng sẽ được xem xét và đánh giá ứng dụng của chúng trong nghiên cứu,

đào tạo về viễn thông.

1. Giới thiệu chung

Trong quá trình nghiên cứu, thiết kế một

mạng viễn thông, hoặc đánh giá hiệu quả của

việc áp dụng một giao thức, một công nghệ

mới trên mạng viễn thông sẵn có, có thể sử

dụng phương pháp phân tích bằng các mô

hình toán học, hoặc thử nghiệm trực tiếp trên

hệ thống thực. Tuy nhiên, đối với các hệ

thống phức tạp, việc phân tích bằng các mô

hình toán nhiều khi không khả thi. Việc thử

nghiệm trực tiếp trên các hệ thống thực cũng

rất khó, hoặc là do đang trong quá trình thiết

kế, chưa tồn tại hệ thống thật, hoặc các hệ

thống đang hoạt động trên mạng lưới, việc

thử nghiệm có thể gây nên những hiệu quả

không lường trước được cho toàn mạng.

Trong các trường hợp đó, sử dụng kỹ thuật

mô phỏng là một giải pháp thích hợp nhất.

Mô phỏng (simulation), nói một cách tổng

quát là quá trình thiết kế một mô hình của

một hệ thống thật, và thực hiện các thử

nghiệm trên mô hình đó nhằm mục đích hiểu

được hoạt động và/hoặc đánh giá các cấu

hình, tham số khác nhau của hệ thống [1].

Mô hình được sử dụng cho mô phỏng được

xây dựng bằng phần mềm, là mô hình động,

có nghĩa là có bao gồm các tham số ngẫu

nhiên thay đổi theo thời gian. Nó khác với

mô hình tĩnh là mô hình được mô tả bằng các

công thức toán học, không có biến thay đổi

theo thời gian.

Đối với mạng viễn thông, mô phỏng được sử

dụng rất rộng rãi, từ tính toán tắc nghẽn cho

các hệ thống tổng đài chuyển mạch kênh, tối

ưu về sử dụng tài nguyên cho các mạng gói,

đánh giá hiệu quả của một giao thức mới,

hoặc so sánh hiệu quả của các phương pháp

mã hóa kênh trên một môi trường kênh vô

tuyến. Đặc biệt trong môi trường đào tạo,

thông qua mô phỏng, người học sẽ hiểu được

rất sâu về hoạt động của một hệ thống cũng

như sự liên kết hoạt động của các phần tử,

các giao thức trong một hệ thống.

Bài báo này sẽ có cấu trúc như sau. Phần 2

sẽ trình bày về các bước trong mô phỏng một

hệ thống và các vấn đề cần quan tâm. Phần 3

sẽ đánh giá các công cụ mô phỏng được sử

dụng phổ biển cho viễn thông hiện nay. Phần

4 sẽ là kết luận.

2. Tổng quan về ký thuật mô phỏng

Như đã đề cập ở trên, mục đích cuối cùng

của mô phỏng là giúp đánh giá hiệu năng của

một hệ thống thông qua một mô hình của hệ

thống đó. Trước hết, ta xem xét mối liên

quan giữa các khái niệm hệ thống (system),

mô hình (model) và mô phỏng.

2.1 Hệ thống, mô hình và mô phỏng