Đề xuất hệ số đánh giá cân bằng băng thông mạng

PHƯƠNG PHÁP TẠO THÔNG TIN PHỤ TRỢ CHO MÃ HÓA VIDEO PHÂN TÁN
Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG18 Số 2 (CS.01) 2016
ĐỀ XUẤT HỆ SỐ ĐÁNH GIÁ CÂN BẰNG BĂNG THÔNG MẠNG 
Trần Minh Anh, Phạm Đình Chung, Nguyễn Chiến Trinh 
Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
hiệu suất sử dụng tài nguyên mạng, khả năng của 
mạng trong việc đáp ứng nhu cầu người sử dụng là 
rất thiết thực.
Hình 1. Biểu đồ dự báo tăng trưởng lưu lượng 
thông tin đến 2019 - Nguồn [1]
Bên cạnh đó, việc nâng cấp mạng, tăng cường dung 
lượng, gia tăng kết nối giữa các nút mạng cũng là 
một vấn đề cần giải quyết đối với các nhà quản 
lý khi đưa ra quyết định đầu tư nhằm tối đa hóa 
lợi nhuận, tối thiểu chi phí. Do đó, bên cạnh việc 
nghiên cứu đưa vào thực tế các công nghệ mới, các 
giải pháp qui hoạch mạng mới (tương ứng với các 
thiết bị dự định đầu tư), thì việc đưa ra các phương 
thức đánh giá mạng, đảm bảo băng thông và các 
tham số QoS cũng là một thách thức và đồng thời 
là một nhiệm vụ cần đặt ra.
Đã có nhiều dự án cũng như nhiều phương pháp 
được đề xuất để có thể đánh giá được tính tối ưu, 
hiệu quả, đáp ứng chất lượng dịch vụ cho nhu cầu 
người dùng của mạng. Một số nghiên cứu [2-6] đề 
cập đến việc xây dựng chỉ số đánh giá mạng, liên 
mạng, mạng không dây... đều định hướng đánh giá 
mạng mang tính chung nhất. Tuy vậy, tùy vào từng 
hoàn cảnh và mục tiêu cần có những thông số đánh 
giá phù hợp. 
Tóm tắt: Việc tối ưu hóa băng thông mạng luôn là 
một vấn đề mà các nhà khai thác, quản lý mạng quan 
tâm nhằm tiết kiệm chi phí đầu tư và đảm bảo tốt nhất 
việc đáp ứng nhu cầu khách hàng. Trong bối cảnh 
việc tăng trưởng sử dụng băng thông trên thế giới 
diễn ra với tốc độ nhanh như hiện nay, thì việc tối ưu 
băng thông mạng luôn đặt ra những thách thức mới.
Trên cơ sở nghiên cứu các phương pháp tối ưu hóa 
băng thông và việc tính toán cân bằng băng thông 
trong mạng, bài báo đề xuất phương thức đánh giá sử 
dụng băng thông mạng hiện nay như là một giải pháp 
giúp cho việc đầu tư, tối ưu và khai thác mạng viễn 
thông hiệu quả hơn.
Từ khóa: BBM, băng thông, hiệu năng mạng, cân 
bằng tải1
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong xu thế phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế tri 
thức, nền kinh tế thông tin hiện nay, nhu cầu trao 
đổi thông tin trong thời đại công nghệ là điều kiện 
sống còn của mọi hoạt động và là điều kiện để phát 
triển kinh tế xã hội cũng như sự phát triển các dịch 
vụ viễn thông. Theo nghiên cứu của Cisco [1], lưu 
lượng thông tin trên mạng Internet cho đến năm 
2019 và các năm tiếp theo là một sự bùng nổ rất 
nhanh chóng, với tốc độ tăng trưởng tổng hợp hàng 
năm đạt 23%/năm như biểu đồ dự báo hình 1.
Việc tăng trưởng nhu cầu dữ liệu đã dẫn đến việc 
các nhà cung cấp mạng phải đối mặt với việc đảm 
bảo chất lượng cho người sử dụng. Hơn nữa, với 
yêu cầu phát triển lên mạng thế hệ mới, số lượng 
nút mạng, lưu lượng thông tin rất cao, thì việc tìm 
ra các thông số có thể nhanh chóng đánh giá được 
Tác giả liên hệ: Trần Minh Anh
Email: anhtm.dng@vnpt.vn
Đến tòa soạn: 23/7/2016, chỉnh sửa: 30/8/2016, chấp nhận đăng: 
03/9/2016.
Trần Minh Anh, Phạm Đình Chung, Nguyễn Chiến Trinh
Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
Số 2 (CS.01) 2016 19
Đối với mạng viễn thông đang phát triển nhanh 
hiện nay, đặc biệt trong bối cảnh nhà mạng phải 
cam kết đảm bảo chất lượng đường truyền, chất 
lượng dịch vụ với khách hàng, thì cần có những 
thông số đánh giá sát hơn với thực tiễn, giúp các 
nhà khai thác nhanh chóng đưa ra quyết định phát 
triển mạng. Trong đó, việc đánh giá độ ổn định, cân 
bằng hay tối ưu mạng là một khía cạnh cần nhấn 
mạnh. Với một hệ thống mạng phức tạp, cần sự 
đánh giá, so sánh cụ thể giữa nhiều phương án thiết 
kế, thì việc đưa ra một hệ số, tạm gọi là hệ số đánh 
giá cân bằng băng thông mạng sẽ giúp định hướng 
cho việc quyết định chọn phương án tốt nhất trong 
các phương án được đưa ra. 
Đóng góp chính của bài báo là đề xuất hệ số đánh 
giá mạng với các mục tiêu trên. Các kết quả được 
kiểm chứng thông qua số liệu mô phỏng và các 
ứng dụng hệ số đề xuất trong một số mô hình 
mạng cụ thể.
II. NHU CẦU THỰC TẾ VÀ ĐỀ XUẤT HỆ SỐ 
ĐÁNH GIÁ
A. Một số yêu cầu thực tế cần đảm bảo khi đánh giá 
cân bằng băng thông mạng 
Hiện nay, việc mở rộng, nâng cấp mạng trở nên 
thường xuyên hơn, do nhu cầu thông tin của xã hội 
tăng đột biến [7, 8]. Các nhu cầu xã hội tăng cao 
dẫn đến việc đáp ứng chất lượng dịch vụ cho người 
dùng càng trở nên khó khăn và phức tạp hơn rất 
nhiều. Việc đáp ứng băng thông, chất lượng đường 
truyền về độ trễ (Delay), biến thiên trễ (Jitter), 
mất gói (Packet Loss) ... trở nên khắt khe hơn với 
các dịch vụ trực tuyến, dịch vụ thời gian thực như 
truyền hình số, truyền hình theo yêu cầu, truyền 
hình tương tác... hay là các dịch vụ bán vé qua 
mạng, trò chơi trực tuyến...
Giải pháp đảm bảo QoS phổ biến nhất hiện nay vẫn 
là cam kết của nhà mạng về tốc độ (băng thông) tối 
thiểu cho đường truyền của khách hàng (thuê bao), 
tức là cam kết về gói cước của các nhà cung cấp 
dịch vụ đối với người dùng. Tất nhiên, khi băng 
thông dồi dào, lượng thuê bao không quá lớn, thì 
việc cam kết băng thông này là dễ dàng và qua đó, 
chất lượng đường truyền tốt hơn sẽ đáp ứng tốt 
các tiêu chí khác của QoS như độ trễ, mất gói... 
Nhưng khi có hạn chế về băng thông, rõ ràng là 
việc kết nối mạng phải theo một nguyên tắc là thiếu 
thì phải bổ sung, thêm kết nối, tăng dung lượng... 
nhằm đảm bảo được cam kết với người dùng khi 
đăng ký sử dụng dịch vụ. Ngoài ra, cam kết về các 
thông số QoS khác với băng thông như trễ, jitter, 
mất gói... cũng có thể được chuyển đổi sang băng 
thông trong một số trường hợp như phân tích [9].
Vậy vấn đề đặt ra là nâng cấp thế nào, chỗ nào, tiêu 
chí nào để đánh giá việc nâng cấp này, tối ưu hơn 
việc nâng cấp kia... Đồng thời, khi cần xây dựng 
mạng mới, dựa vào đâu để đánh giá tính tối ưu, tính 
hiệu quả của mạng được thiết kế. Trên cơ sở đó, bài 
báo đề xuất một hệ số đánh giá liên quan đến đảm 
bảo băng thông cho khách hàng đối với các trường 
hợp cụ thể, từ đó có thể hỗ trợ đưa ra lựa chọn, 
phương án hiệu quả nhất. 
B. Đề xuất hệ số đánh giá liên quan đến cân bằng 
băng thông trên mạng
Để đạt được tính tối ưu băng thông của một mạng 
cho trước, thì việc chênh lệch băng thông sử dụng 
giữa các đường liên kết (Link) trong mạng đó được 
xem là nhỏ nhất. Để có được giá trị nhỏ nhất đó, 
cần tìm ra một hệ số biểu diễn giá trị chênh lệch 
băng thông toàn cục của mạng đang xét, là hàm số 
của tất cả giá trị băng thông các đường liên kết, hệ 
số sử dụng, hệ số ưu tiên theo nút mạng và yêu cầu 
băng thông của tất cả nút xét trên một mạng đó.
Gọi mạng đang xét là G(N, L) với N nút mạng và 
L đường kết nối thực tế (có các giá trị băng thông 
tương ứng giữa hai nút mạng liền kề a và b là Lab) 
trong mạng G. Nếu giữa hai nút a và b bất kỳ không 
có kết nối trực tiếp, thì Lab = 0. Tương ứng với các 
nút mạng là yêu cầu băng thông tại các nút đó, ký 
hiệu là N
i
, i = {1,N}.
Lập ma trận Md, với các chỉ số dijM được xác định 
như sau:
Xét hai nút mạng i, j bất kỳ trên mạng G. Giả sử 
giữa hai nút trên có v đường kết nối khả dĩ. Gọi 
minhop
ij
 là số chặng (hop) ít nhất khi nối hai nút 
i và j và d là độ sâu của đường kết nối. Xét tập 
ĐỀ XUẤT HỆ SỐ ĐÁNH GIÁ CÂN BẰNG BĂNG THÔNG MẠNG
Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG20 Số 2 (CS.01) 2016
Vd(1... v) gồm có v đường kết nối giữa hai nút 
trên có số hop không vượt quá (minhop
ij
+ d). Các 
đường kết nối được hiểu là các đường nối không có 
nút lặp, minhop ≥ 1, 0 ≤ d≤(N ‒ 2). 
Với mỗi đường kết nối dkV , k = {1,v}, gọi minBdk 
là giá trị băng thông bé nhất trong các đường liên 
kết cấu thành dkV . Giá trị dijM chính là giá trị lớn 
nhất của minBdk xét trong tập V
d, với độ sâu là d. 
Nghĩa là: 
minBdk = min(Lih1,Lh1h2,... Lhsj) (1) 
với đường nối thứ k của tập Vd gồm các nút i, h1, 
h2... hs, j và 0 ≤ s ≤ (minhop
ij 
+ d ‒ 2); s = 0 khi nút 
i và j nối trực tiếp nhau.
d
ijM = max(minB
d
k), với k={1,v} (2)
Để đơn giản hóa, dijM chính là là giá trị băng thông 
nhỏ nhất trong các đường kết nối tốt nhất giữa hai 
nút mạng i và j (trong trường hợp xem như bỏ qua 
độ trễ truyền dẫn và trễ hàng đợi) và đường nối này 
có số hop không vượt quá (minhop
ij
+d).
Áp dụng thuật toán Dijkstra như tại [10], ta dễ dàng 
tìm được giá trị minhop và giá trị này thường được 
ứng dụng trong các thuật toán tìm đường, các giao 
thức định tuyến... Với giá trị độ sâu d, nếu tăng d 
thì số lượng đường kết nối để so sánh tìm ra dijM 
là càng lớn. Trong khuôn khổ bài báo này, ta lựa 
chọn d = 0 (chính là tập các đường ngắn nhất) và 
d = (N - 2) (gọi là giá trị tối đa) để minh họa trong 
các trường hợp cụ thể.
Ta có ma trận Md như sau:
d
ijM 1 2 .. N Pj aj γj
1 0 d21M ..
d
N1M 1
1
N
d
i
i
M
=
∑ a1 γ1
2 d
12M
0 .. dN2M 2
1
N
d
i
i
M
=
∑ a2 γ2
.. .. .. .. .. ..
N d1NM
d
2NM .. 0
1
N
d
iN
i
M
=
∑ aN γN
Gọi: 
m: giá trị trung bình của băng thông khả dụng 
theo số nút
B: Trung bình băng thông toàn mạng (bằng 
tổng băng thông chia tổng link)
b: Giá trị trung bình băng thông khả dụng theo 
số kết nối.
P
j
: Tổng giá trị băng thông khả dụng tại mỗi nút.
Khi đó P
j
 là tổng dijM , với mọi i, tức là :
1
N
d
j ij
i
P M
=
= ∑
 (3)
1
N
j i j
j
P
m
N
g
=
∞
=
∑
 (4)
1 1
N N
i j ijLB
L
= == ∑ ∑ (5)
1
2( )
N
j j j jPb
N N
g= ∞=
−
∑ (6)
Với α
j
, γ
j
 là các hệ số ưu tiên cho nút thứ j, liên 
quan đến mức độ sử dụng và khả năng phát triển 
mạng. Trong một mạng có các mức độ ưu tiên tại 
các nút như nhau thì các hệ số α
j
, γ
j
 bằng nhau và 
bằng 1.
Với các định nghĩa trên, ta sẽ thấy được độ chênh 
lệnh sử dụng băng thông qua toàn mạng, tương ứng 
với trung bình quân phương của tổng băng thông 
khả dụng theo từng nút P
j
.
 Để có thể áp dụng cho các mạng thực tế, với các hệ 
số ưu tiên đối với từng nút mạng α
j
, γ
j
, thì ta có thể 
đề xuất hệ số BBM (Balanced Bandwidth Metric) 
được tính bằng công thức sau:
 2N
j j jN j 1
j j jj 1
γ P
γ P
N
B 
b(N 1) N 1
=
=
    ∝   ∝ −         =
− −
∑
∑
BBM
 (7)
BBM có thể được viết gọn lại như sau: 
Trần Minh Anh, Phạm Đình Chung, Nguyễn Chiến Trinh
Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
Số 2 (CS.01) 2016 21
Mạng trên có N = 6 nút và L = 8 đường nối thực 
tế với các giá trị băng thông đi kèm. Giả sử các 
nút mạng có mức ưu tiên α
j
, γ
j
 và các giá trị bộ 
định tuyến, độ trễ như nhau. Giao thức định tuyến 
theo kiểu chỉ chọn đường có băng thông rộng nhất 
từ nguồn đến đích (tương ứng với trường hợp 
d = N ‒ 2).
Lập ma trận băng thông kết nối, cụ thể:
Bảng I. Ma trận kết nối 1
d
ijM 0 1 2 3 4 5 Pj BBM
0 0 3 10 5 10 10 38
3,02
1 3 0 3 3 3 3 15
2 10 3 0 11 20 11 55
3 5 3 11 0 11 11 41
4 10 3 20 11 0 11 55
5 10 3 11 11 11 0 46
Theo công thức tính (8) thì mạng trên có BBM = 
3,02. Có nghĩa là, hệ số băng thông cân bằng chỉ 
đạt mức 3,02, chứng tỏ nhiều nút mạng chịu tải có 
mức băng thông cao hơn hoặc thấp hơn rất nhiều so 
với mức trung bình. 
Giả sử ta đổi kết nối 2-3 thành 1-3. Mạng lúc này 
sẽ là:
Hình 3. Mạng giả định 2
Lập ma trận băng thông kết nối, cụ thể bảng II:
Theo công thức tính (8) thì mạng trên có BBM = 
2,14. Có nghĩa là, hệ số băng thông cân bằng mới 
 ( )N 2j j jj 1 γ P mB
b(N 1) N 1
=
 ∝ − 
 =
− −
∑
BBM (8)
Các giá trị α
j
:
N
ii 1
j
j
N
á 
N.N
==
∑ (9)
Còn giá trị γ
j
 được tính tương ứng với dự kiến nhu 
cầu băng thông tại các nút. Phân tích cụ thể về việc 
xác định giá trị ưu tiên γ
j
 tại các nút sẽ được đưa ra 
trong mục II.E.iii dưới đây.
Giá trị BBM thu được tại (7) hay (8) nói lên mức độ 
cân bằng tải băng thông qua mạng, so với mức băng 
thông trung bình toàn mạng, từ đó thể hiện mức độ 
tối ưu trong việc sử dụng nguồn lực mạng cho nhu 
cầu thực tế. Giá trị BBM càng nhỏ tương ứng việc 
sử dụng băng thông toàn mạng càng cao và dĩ nhiên 
giá trị tốt nhất vẫn là BBM = 0, khi đó mạng được 
gọi là cân bằng về băng thông toàn mạng.
Với cách tính trên, rõ ràng, hệ số BBM này có thể 
áp dụng cho các hệ thống mạng phức tạp hơn như 
hệ thống mạng có các đường liên kết có băng thông 
khác nhau, hay các nút mạng vẫn có tốc độ tương 
tự nhau nhưng chưa đảm bảo cung cấp lượng băng 
thông với khách hàng... 
Để làm rõ hơn việc ứng dụng BBM vào mạng thực 
tế, chúng ta xét ví dụ với hai trường hợp d = 0 và 
d = N ‒ 2. Giả định với một mạng như sau:
Hình 2. Mạng giả định 1
a
ĐỀ XUẤT HỆ SỐ ĐÁNH GIÁ CÂN BẰNG BĂNG THÔNG MẠNG
Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG22 Số 2 (CS.01) 2016
đạt mức 2,14 < 3,02 so với mô hình đầu, với giá trị 
trung bình băng thông khả dụng theo số kết nối b là 
9,33M. Rõ ràng, so với mô hình đầu, chỉ với việc 
thay đổi kết nối (hoàn toàn như nhau) thì khả năng 
đáp ứng của mạng sau đã tốt hơn trước. Và rõ ràng, 
chỉ số BBM đã phản ánh rõ điều này.
Bảng II. Ma trận kết nối 2
d
ijM
0 1 2 3 4 5 Pj BBM
0 0 5 10 10 10 10 45
2,14
1 5 0 5 5 5 5 25
2 10 5 0 11 20 11 57
3 10 5 11 0 11 11 48
4 10 5 20 11 0 11 57
5 10 5 11 11 11 0 48
C. Tính toán hệ số BBM khi có quan tâm đến số 
lượng hop của đường truyền
Trong thực tế, việc sử dụng thuật toán tìm đường 
ngắn nhất vẫn được sử dụng thường xuyên trong 
các giao thức Internet hiện nay, để định tuyến với 
việc chọn đường có số chặng (hop) là nhỏ nhất, 
tương ứng với trường hợp d = 0 và các bước chờ 
tại các nút là nhỏ nhất. Với cách tính này và với mô 
hình mạng được xét ở phần 2.2 trên, ta sẽ có hệ số 
BBM cụ thể như sau:
Với mô hình đầu ma trận kết nối là:
Bảng III. Ma trận kết nối 3
d
ijM
0 1 2 3 4 5 Pj BBM
0 0 2(1) 10(1) 5(2) 6(1) 10(2) 33
3,15
1 2(1) 0 3(1) 3(2) 3(2) 3(2) 14
2 10(1) 3(1) 0 5(1) 20(1) 11(1) 49
3 5(2) 3(2) 5(1) 0 5(2) 11(1) 29
4 6(1) 3(2) 20(1) 5(2) 0 11(2) 45
5 10(2) 3(2) 11(1) 11(1) 11(2) 0 46
(chỉ số trong ngoặc là số hop bé nhất)
Và hệ số BBM sau khi đổi kết nối 2-3 thành 1-3 là: 
Bảng IV. Ma trận kết nối 4
d
ijM 0 1 2 3 4 5 Pj BBM
0 0 2(1) 10(1) 2(2) 6(1) 10(2) 30
2,97
1 2(1) 0 3(1) 5(1) 3(2) 5(2) 18
2 10(1) 3(1) 0 11(2) 20(1) 11(1) 55
3 2(2) 5(1) 11(2) 0 11(3) 11(1) 40
4 6(1) 3(2) 20(1) 11(3) 0 11(2) 51
5 10(2) 5(2) 11(1) 11(3) 11(2) 0 48
Kết quả cũng tương đối giống trường hợp trên, tuy 
nhiên với cách tính khi d = 0 thì hệ số BBM đã 
cao hơn, chứng tỏ việc ứng dụng định tuyến đường 
ngắn nhất yêu cầu về cân bằng băng thông cao hơn. 
Tóm lại, việc áp dụng hệ số BBM này để đánh giá 
sẽ thấy rất rõ ràng việc nâng cấp, thay đổi cấu hình 
mạng đem lại ý nghĩa thế nào với việc đảm bảo 
băng thông cho người dùng.
D. Ảnh hưởng của việc sử dụng các hệ số α, γ
Như đã giới thiệu trong mục II.B, α, γ là các hệ số 
đánh giá mức độ quan trọng của từng nút mạng 
trong mạng đã cho. Vì trong thực tế, khi một nút 
mạng bố trí tại một khu vực thì nó phải chịu tải 
tương ứng với nhu cầu tại khu vực đó, do đó, mức 
yêu cầu càng cao thì mức độ quan trọng càng cao.
α: là hệ số đánh giá mức độ yêu cầu băng thông 
tại nút so với trung bình toàn mạng.
γ: là hệ số ưu tiên khu vực. Đây là hệ số mang 
tính tương lai. Nếu một nút được cho là có 
khả năng chịu tải cao hơn trong tương lai thì 
nó có giá trị cao và ngược lại.
Trong các ví dụ trên, α, γ đều được đặt bằng 1 để dễ 
tính toán. Trên thực tế, thì cần tính toán chi tiết trên 
cơ sở số liệu cụ thể. Trong đó, α
j
 là hệ số yêu cầu 
băng thông nút j tương ứng bằng tổng băng thông 
trung bình toàn mạng trên tổng nhu cầu băng thông 
tại nút j. Và γ
j
 là mức độ ưu tiên khu vực tại nút j.
Các giá trị α
j
, γ
j
 cần được tính toán chi tiết để có thể 
đưa ra hệ số BBM sát với thực tế, đánh giá đúng thực 
chất mạng để có quyết định đầu tư hiệu quả nhất.
Trần Minh Anh, Phạm Đình Chung, Nguyễn Chiến Trinh
Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
Số 2 (CS.01) 2016 23
E. Ví dụ cho việc ứng dụng các thông số BBM và α, 
γ trong việc tính toán mạng
1) Xét trường hợp mọi nút có độ ưu tiên như nhau 
(γ = 1) 
Xét mạng viễn thông khu vực gồm 9 nút mạng, với 
các dung lượng băng thông các hướng, lượng thuê 
bao thực tế tại các nút chịu tải, tương ứng là hệ số α 
của các nút đó. Các nút có độ ưu tiên γ là như nhau 
và bằng 1 (như hình 4)
Hình 4. Mạng khu vực điển hình
Vấn đề đặt ra là giữa hai chọn lựa kết nối 2 - 7 và 
3 - 4, nên chọn cách nào thì tốt hơn. Ta xét ma trận 
kết nối (chọn đường ngắn nhất) khi có kết nối 2 - 7.
Lập ma trận băng thông kết nối khi có kết nối 2 - 7, 
cụ thể: 
Bảng V. Ma trận kết nối 5
d
ijM 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Pj αj
0 0 1 2 2 1 1 1 2 2 12 3.07
1 1 0 1 1 2 1 4 1 1 12 3.07
2 2 1 0 10 10 4 2 4 2 35 0.57
3 2 2 10 0 10 2 2 2 2 32 0.73
4 1 2 10 4 0 4 2 2 2 27 0.37
5 1 1 4 4 4 0 1 2 1 18 3.07
6 1 4 2 2 2 1 0 1 1 14 1.92
7 2 1 2 2 2 2 1 0 1 13 0.85
8 2 2 2 2 2 1 2 1 0 14 2.19
Và ma trận khi có kết nối 3 - 4 là : 
Bảng VI. Ma trận kết nối 6
d
ijM 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Pj αj BBM
0 0 1 2 2 1 1 1 2 2 12 3.07
2.55
1 1 0 1 2 2 1 4 1 2 14 3.07
2 2 1 0 10 10 4 2 2 2 33 0.57
3 2 2 10 0 4 4 2 2 2 28 0.73
4 1 2 10 4 0 4 2 2 2 27 0.37
5 1 1 4 4 4 0 1 2 1 18 3.07
6 1 4 2 2 2 1 0 1 2 15 1.92
7 2 1 2 2 2 2 1 0 1 13 0.85
8 2 2 2 2 2 1 2 1 0 14 2.19
Từ các hệ số BBM trong ví dụ nói trên, chúng ta rút 
ra một số nhận xét: 
1. Sự khác biệt giữa hai giải pháp kết nối là không 
lớn, thể hiện qua các hệ số BBM là 2,37 và 2,55;
2. Các hệ số BBM trên đều lớn so với 0, chứng tỏ hiện 
tại có sự bất cân bằng trong mạng này;
3. Khi chọn lựa bổ sung đường truyền dẫn, cách kết 
nối nút (2-7) sẽ tốt hơn so với cách sau.
Mạng trên chỉ có 9 nút, nên có thể dễ dàng ước 
lượng và đưa ra lựa chọn đem lại hiệu quả sử dụng 
mạng tốt hơn. Tuy nhiên, nếu là mạng khu vực có 
nhiều nút mạng và hàng triệu thuê bao trở lên và 
cần thiết phải di dời, thay đổi, bổ sung hàng loạt 
nút mạng, đường truyền, thì việc tính toán, ước 
lượng sẽ trở nên khó khăn hơn và nhiều khi không 
hiệu quả. Đồng thời việc tính toán sẽ giúp tiết kiệm 
những đường truyền không hiệu quả, có quyết định 
đầu tư tốt hơn.
2) Xét trường hợp các nút có độ ưu tiên khác nhau
Việc ứng dụng hệ số γ vào tính toán BBM cho toàn 
mạng được áp dụng tương tự hệ số α có nghĩa là nó 
cũng được nhân trực tiếp như α. Tuy nhiên, ý nghĩa 
của γ sẽ khác là nó sẽ giúp cho công tác hoạch định, 
dự báo quy hoạch tại các nút chịu tải “tương lai” sẽ 
cao hơn các nút khác.
ĐỀ XUẤT HỆ SỐ ĐÁNH GIÁ CÂN BẰNG BĂNG THÔNG MẠNG
Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG24 Số 2 (CS.01) 2016
Ví dụ: Tại nút Quận X đang có lượng chịu tải là T, 
hệ số α là a, tương ứng với số thuê bao (hay yêu 
cầu băng thông) tại nút là Tb. Tuy nhiên trong dự 
báo, tỷ lệ băng thông yêu cầu (tương ứng với số 
thuê bao dự kiến) sẽ là hệ số b. Vậy hệ số γ sẽ là 
b/a. Từ đó, chúng ta sẽ tính BBM toàn mạng theo 
các hệ số α, γ mới. Tại các nút không có các chỉ số 
ưu tiên thì áp dụng bằng 1.
3) Ứng dụng trong việc quyết định đầu tư
Do BBM chỉ là hệ số đánh giá mạng sau khi đã 
tính toán, dự tính dung lượng đường truyền... nên 
BBM chỉ giúp cho biết là với cách tính đó, thì tính 
hiệu quả đạt được như thế nào. Để ứng dụng trong 
thực tế, chúng ta cần dự trù trước với mạng cụ thể 
A, thì khi bổ sung đường truyền thì tính cân bằng 
như thế nào và cách bố trí nào là hợp lý nhất (so với 
khả năng đầu tư). Vì thế, hệ số BBM được xem như 
là một giải pháp giúp cho việc đánh giá cân bằng 
băng thông mạng từ đó giúp đưa ra quyết định đầu 
tư cuối cùng.
III. MÔ PHỎNG SỬ DỤNG HỆ SỐ BBM
Để có thể kết luận một mạng có hệ số BBM thấp 
hơn có chất lượng truyền dẫn như độ trễ đầu cuối-
đầu cuối tốt hơn, ta xét một mạng tương ứng với ví 
dụ thực tế ở phần 2.5.1, hình 4.
Sử dụng phần mềm OpNet RiverBed Modeler 
17.5, mô phỏng một mạng có 9 nút và các bộ định 
tuyến như ví dụ trên (giả định có độ ưu tiên như 
nhau, tương ứng với mức nhu cầu băng thông như 
nhau), do đó trên mỗi nút ta đặt số máy trạm như 
nhau để dễ theo dõi.
Tốc độ giả lập trên mỗi máy trạm là: 
10Kbytes/0,5ms, tương ứng với mức 10.000 (byte/
packet)* 8 (bit/byte) * (1/0,0005)=160Mb/s.
Dung lượng trên toàn mạng (45 máy trạm) là 7,2 Gb/s.
Để so sánh kết quả mô phỏng, ta lập mối liên kết 
SW3-SW4.
Các thông số so sánh bao gồm:
- Global statistics: Delay Ethernet, Traffic 
Received (bit/s), End-End Delay...
- Node Statistics: Delay Ethernet, Traffic 
Received (bit/s), Load (bit/s).
Mạng mô phỏng như hình 5.
Hình 5. Mạng mô phỏng 1
Sau đó nhân bản hoạt cảnh trên, xóa bỏ nối kết 
SW3-SW4, thay vào đó là liên kết SW2-SW7 hoàn 
toàn tương tự mối liên kết vừa xóa, ta có mạng mô 
phỏng thứ 2 như hình 6.
Việc thiết lập các giao thức, các tham số tương ứng 
cho hai hoạt cảnh được thực hiện trước khi nhân 
bản hoạt cảnh và được ứng dụng hoàn toàn như 
nhau khi so sánh kết quả mô phỏng.
Hình 6. Mạng mô phỏng 2
Quá trình mô phỏng cho ta các kết quả sau:
1) Thông số trễ toàn mạng
Rõ ràng hai phương án tương ứng với 2 mạng mô 
phỏng đều gây trễ trong một khoảng nhất định, 
trong đó, phương án 2 (mạng mô phỏng thứ 2) sẽ ít 
gây hiệu ứng trễ hơn.
Trần Minh Anh, Phạm Đình Chung, Nguyễn Chiến Trinh
Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
Số 2 (CS.01) 2016 25
Hình 7. So sánh thông số trễ toàn mạng
2) Thông số lưu lượng nhận toàn mạng
Hình 8. So sánh lưu lượng nhận toàn mạng
Về tổng thể, so với lưu lượng phát là như nhau 
nhưng phương án 2 tốt hơn và đảm bảo lượng 
thông tin thu nhận cao hơn.
3) Thông số trễ nội bộ các nút
Hình 9. So sánh thông số trễ nội bộ các nút
(Ghi chú: Trong cả ba hình 7, hình 8 và hình 9 
về so sánh kết quả mô phỏng, đường màu xanh là 
phương án 1, màu đỏ là phương án 2)
Rõ ràng việc nhận thông tin tại các nút theo phương 
án 2 là tốt hơn (ít trễ hơn).
Các thông số khác về cơ bản là như nhau, thể hiện 
qua thông số BBM của chúng cũng xấp xỉ nhau.
4) Kết luận và đánh giá 
Trễ của mạng vẫn đáng kể, đặc biệt trong giai đoạn 
giữa chu trình. Việc gây trễ nội bộ nút cũng gây 
ảnh hưởng đến việc truyền dữ liệu trong giai đoạn 
giữa chu trình truyền số liệu. Và với các kết quả 
xác lập từ việc mô phỏng trên, ta có thể nhận thấy 
phương án 2 (mạng mô phỏng 2 với kết nối SW2-
SW7) tốt hơn một chút so với phương án 1 (mạng 
mô phỏng 1 với kết nối SW3-SW4), tương ứng với 
hệ số BBM đã tính trong phần 2.5, với phương án 
2 có giá trị hệ số BBM thấp hơn.
Để cải thiện các thông số trên, cần thiết phải bố 
trí cân bằng hơn trong toàn mạng để giảm giá trị 
BBM, tương ứng giảm các thông số trễ, tổn thất gói 
tương ứng trong mạng. 
IV. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
Việc đánh giá và xây dựng phương pháp đánh giá 
mạng viễn thông luôn là bài toán đặt ra cho nhà 
quản lý, nhà khai thác mạng. Việc xây dựng một hệ 
số đánh giá dựa trên thông số cân bằng băng thông 
trong một mạng khu vực bất kỳ sẽ đem lại một hiệu 
quả lớn cho nhà quản lý trong việc xây dựng kế 
hoạch đầu tư ngắn hạn, thậm chí là dài hạn.
Trong khuôn khổ bài báo, việc xây dựng và đưa ra 
hệ số BBM liên quan đến đảm bảo cân bằng băng 
thông trong mạng sẽ hỗ trợ cho nhà quản lý, khai 
thác mạng công cụ hiệu quả, nhanh chóng để có thể 
xây dựng quyết sách trong việc đầu tư, tái đầu tư... 
nhằm đảm bảo cho nhu cầu của khách hàng.
Nội dung và đóng góp của bài báo mới chỉ xây 
dựng hệ số BBM liên quan đến cân bằng băng 
thông, một trong các thông số của QoS. Trong 
tương lai, khi mà nhu cầu khách hàng tăng cao, 
việc đảm bảo đủ các chỉ số như trễ, jitter... cho 
ĐỀ XUẤT HỆ SỐ ĐÁNH GIÁ CÂN BẰNG BĂNG THÔNG MẠNG
Tạp chí KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG26 Số 2 (CS.01) 2016
khách hàng trở nên bức thiết, thì việc xây dựng các 
hệ số khác như BDM (Balanced Delay Metric), 
hay BQM (Balanced QoS Metric) sẽ trở nên quan 
trọng hơn và đảm bảo đánh giá cụ thể mức độ đáp 
ứng của mạng với nhu cầu của khách hàng trong 
thời gian tới.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] 
collateral/service-provider/visual-networking-
index-vni/VNI_Hyperconnectivity_WP.html
[2] J. L. Sobrinho. Network routing with path 
vector protocols: Theory and applications,. in 
Proc. ACM SIGCOMM, September 2003.
[3] N. Javaid, A. Bibi, K. Djouani. Interference 
and bandwidth adjusted ETX in wireless multi-
hop networks. GLOBECOM Workshops (GC 
Wkshps), 2010 IEEE, vol., no., pp.1638-1643, 
6-10 Dec. 2010.
[4] Jing Deng, Ping Guo, Qi Li, Haizhu Chen. A Load 
Balancing Strategy with Bandwidth Constraint 
in Cloud Computing, The Open Cybernetics & 
Systemics Journal, 2014, 8: 115-121 
[5] H. Abdulbaset, Mohammad. A new localized 
network based routing model in computer and 
communication networks. International Journal 
of Computer Networks & Communications 
(IJCNC) Vol.3, No.2, March 2011.
[6] A.S. Sairam and G. Barua. Bandwidth 
Management using Load Balancing. Proc.1st 
International Conf. on Communication System 
Software and Middleware (COMSWARE 
2006), 2006.
[7] 
[8] David Clark, Karen Sollins, John Wroclawski, 
Dina Katabi, Joanna Kulik, Xiaowei Yang. 
New Arch: Future Generation Internet 
Architecture. MIT Computer Science & 
Artificial Intelligence Lab. Dec 2003.
[9] K. Kar, M. Kodialam, T. V. Lakshman. 
Minimum Interference Routing of Bandwidth 
Guaranteed Tunnels with MPLS Traffic 
Engineering Applications. IEEE Journal on 
Selected Areas in Communications, Vol. 18, 
No. 12, December 2000.
[10] Data Structures and Algorithms, Dijkstra’s 
Algorithm. https://www.cs.auckland.ac.nz/
software /AlgAnim /dijkstra.html 
PROPOSAL OF A METRIC TO EVALUATE 
NETWORK BANDWIDTH BALANCE
Abstract: Network quality evaluation is always 
a problem for which the network providers and 
managers care to save investment cost and to satisfy 
the demand of customers. Accompanied with the 
fast development of telecommunication (telecom) 
network presently, telecom services require the 
assurance of network quality more and more strictly. 
On the base of researching the bandwidth 
equilibration, the paper proposes a new metric 
which helps to evaluate the network quality by 
calculating the bandwidth equilibrium, and also 
helps to invest, research and exploit telecom 
networks more efficiently.
Keywords: Bandwidth; BBM; load balancing; network 
effectiveness; 
ThS. Trần Minh Anh tốt nghiệp đại học 
chuyên ngành Điện tử Viễn thông năm 
1995 tại Trường ĐHBK Đà Nẵng và tốt 
nghiệp cao học Trường ĐHBK Hà Nội, hiện 
đang công tác tại Viễn thông Đà Nẵng. 
Hướng nghiên cứu: mạng thế hệ mới, QoS 
mạng viễn thông, kỹ thuật Viễn thông, cân 
bằng tải trên mạng, kỹ thuật định tuyến. 
ThS. Phạm Đình Chung tốt nghiệp đại 
học và cao học năm 2005 và 2007 tại Học 
viện Kỹ thuật Quân sự, hiện đang công tác 
tại Trung tâm Nghiên cứu Phát triển băng 
rộng và cố định, Viện Khoa học Kỹ thuật 
Bưu điện. Hướng nghiên cứu: lý thuyết 
thông tin, truyền thông vô tuyến băng 
rộng, mạng định nghĩa mềm, kỹ thuật lưu 
lượng và Internet of Things.
TS. Nguyễn Chiến Trinh tốt nghiệp 
đại học năm 1989 tại Trường Đại 
học Điện tử - Truyền thông Odetxa, 
Ukraina và tốt nghiệp cao học và 
nhận bằng tiến sỹ tại Đại học Điện 
tử - Truyền thông Tokyo, Nhật Bản vào 
các năm 1999 và 2005. Hiện công tác tại 
Khoa Viễn thông 1, Học viện Công nghệ 
Bưu chính Viễn thông. Hướng nghiên 
cứu: các công nghệ mạng thế hệ mới, 
mô hình hóa và phân tích lưu lượng 
mạng, phân bổ tài nguyên mạng, QoS 
mạng viễn thông và bảo mật mạng.