计算机通信网络性能分析与设计(第1章)(精品).ppt

《计算机通信网络性能分析与设计(第1章)(精品).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机通信网络性能分析与设计(第1章)(精品).ppt（61页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、计算机通信网络性能分析计算机通信网络性能分析 2课程定位课程定位定位：定位：1)学会用数学的语言研究计算机通信网学会用数学的语言研究计算机通信网2)学会用随机的思想看待计算机通信网学会用随机的思想看待计算机通信网3)掌握各种计算机通信网的性能分析技巧掌握各种计算机通信网的性能分析技巧4)加深对计算机通信网工作原理的理解加深对计算机通信网工作原理的理解 -不仅要不仅要知其然知其然，还要，还要知其所以然知其所以然内容梗概：内容梗概：本课程主要讲授计算机通信网的性能分析、资源分配与流量控本课程主要讲授计算机通信网的性能分析、资源分配与流量控制理论，传授如何采用应用概率论、随机过程以及排队论的手法解制

2、理论，传授如何采用应用概率论、随机过程以及排队论的手法解决计算机通信网的设计与优化问题决计算机通信网的设计与优化问题3课程章节安排课程章节安排第一章第一章 计算机通信网络概述计算机通信网络概述第二章第二章 随机过程与随机服务过程概论随机过程与随机服务过程概论第三章第三章 重要的概率分布和重要的随机过程重要的概率分布和重要的随机过程第四章第四章 马尔可夫链和马尔可夫过程马尔可夫链和马尔可夫过程第五章第五章 排队论排队论第六章第六章 计算机网络性能分析计算机网络性能分析第七章第七章 计计算机网络模拟算机网络模拟4参考文献参考文献-排队理论排队理论(英文英文)1.L.Kleinrock:Queuei

3、ng Systems：vol.1,Theory.vol.2,Computer Applications，John Wiley and Sons,1975/76.2.R.B.Cooper,“Introduction to Queueing Theory”,2nd ed,North-Holland,19813.D.Gross and C.M.Harris,“Fundamentals of Queueing Theory”,2nd ed John Wiley&Sons,New York,19854.E.Gelenbe and G.Pujolle,“Introduction to queueing n

4、etworks”,Chichester New York Wiley,1987.5.H.Takagi,“Queueing Analysis,A Foundation of Performance Evaluation”,vol.1-3,North-Holland,1993.6.M.F.Neuts:Matrix-Geometric Solutions in Stochastic Models:An algorithmic approach,Dover Publications,Inc.,1981.7.M.F.Neuts,Structured Stochastic Matrices of M/G/

5、1 Type and its applications,Marcel Dekker,1989.8.V.B.Iversen,“Teletraffic Engineering Handbook”,ITU-D,http:/www.tele.dtu.dk/teletraffic,20019.R.Syski,“Introduction to Congestion Theory in Telephone Systems”(2nd ed),North-Holland,1986(1st ed in 1960)10.J.Roberts,“Traffic Theory and the Internet”,IEEE

6、 Commu.Mag.,Jan.2001.11.J.F.Hayes,”Modeling and Analysis of Computer Communications Networks,“448.7 H4175参考文献参考文献-排队理论排队理论(中文中文)1.徐光辉:随机服务系统随机服务系统2.陆凤山:排队论及其应用排队论及其应用,湖南科学技术出版社,19843.孟玉珂:排队论基础及应用排队论基础及应用,同济大学出版社，19894.周炯磐:通信网理论基础通信网理论基础,人民邮电出版社，19915.陆传玺:排队论排队论,北京邮电学院出版社，19936.官建成：随机服务过程及其在管理中的应用随机服

7、务过程及其在管理中的应用，北京航空航天大学出版社，1994.09311 30157.盛友昭:排队论及其在计算机通信中的应用排队论及其在计算机通信中的应用,北京邮电大学出版社，1998.TN919 53458.陈鑫林:现代通信中的排队论现代通信中的排队论,电子工业出版社,19999.Kawashima,Machihara,Takahashi,Saito著，岳五一、吕廷杰译:通信流理论基础与多媒体通信网通信流理论基础与多媒体通信网,清华大学出版社，200010.唐应辉等著：排队论排队论(基础与应用基础与应用)，电子科大出版社，200011.林闯:计算机网络和计算机系统的性能评价计算机网络和计算机系

8、统的性能评价,清华大学出版社，200112.田乃硕:休假随机服务系统休假随机服务系统，北京大学出版社,200113.孙荣恒,李建平：排队论基础排队论基础，科学出版社，20026参考文献参考文献-计算机网络中的应用计算机网络中的应用1.D.Bertsekas and R.Gallager,“Data Networks”,Prentice Hall,1992（中文翻译：数据网络，人民邮电出版社，2004）2.McDysan,“QoS and Traffic Management in IP and ATM networks”,McHill,1999.3.M.Schwartz:“Telecommun

9、ication Networks：Protocols，Modeling，and Analysis”，Addison-Wiley，1987.（中译本：“电信网：协议，建模与分析”,人民邮电出版社,1991）4.M.Schwartz,“Mobile Wireless Communications”,Cambridge Univ.Press,20055.P.G.Harrison,N.M.Patel:Performance Modeling of Communication Networks and Computer Architectures,Addison-Wesley,1992.6.Minoli

10、,Broadband Network Analysis and Design,Arche-House,1993.7.Thomas G.Robertazzi,“Computer networks and systems:queueing theory and performance evaluation”.New York:Springer-Verlag,1990.8.John N.Daigle,“Queueing theory for telecommunications”,Addison-Wesley Pub.Co.,1992.7主要参考科技期刊与国际会议主要参考科技期刊与国际会议1.“Qu

11、eueing Systems:Theory and Applications(QUESTA)”,Baltzer Publisher(Netherland)2.“Performance Evaluations”,North-Holland3.“Stochastic Models”,Marcel Dekker4.“J.of Operation Research Society of America(ORSA)”5.“J.of Operation Research Society of Japan(ORSJ)”6.“The Bell System Technical Journal”7.“IEEE

12、Trans.Commun.”8.“IEEE J.Selected Area on Commun.(JSAC)”9.“IEEE/ACM Trans.Networking”10.“International Teletraffic Congress(ITC)”and ITC Seminars 11.“International Federation of Operation Research Societies(IFORS)World Congress”12.“Asian Federation of Operation Research Societies(AFORS)”13.TIMS(The I

13、nstitute of Management Science)14.IEEE Infocom,Globecom,ICC,etc8学术期刊和会议文献学术期刊和会议文献1 电子学报电子学报2 通信学报通信学报3 IEEE Trans.on Communications4 IEEE Trans.on Networks5 Computer Communications 6 ICC7 INFOCOM8 GLBCOM9第一章第一章 计算机通信网概述计算机通信网概述1.1 计算机网络概述 1.1.1 计算机网络计算机网络的发展与分类 1.1.2 计算机网络的业务特性与性能需求1.2 计算机网络计算机网络理论

14、概述 1.2.1 通信话务理论（通信流理论）1.2.2 排队论 主主要要内内容容:计计算算机机通通信信网网的的基基本本工工作作原原理理；计计算算机机通通信信网网理理论论分析的重要性；计算机通信网理论的范畴及其发展史分析的重要性；计算机通信网理论的范畴及其发展史10第二章第二章 随机过程与随机服务过程概论随机过程与随机服务过程概论主要内容（主要内容（2、3、4章）章）:1.通信业务的分类及其业务特性通信业务的分类及其业务特性;2.通信业务源的概率模型化（纯随机业务通信业务源的概率模型化（纯随机业务/平滑业务平滑业务/突发业务突发业务/相关业务的概率描述；相关业务的概率描述；3.负指数分布负指数分

15、布/爱尔兰分布爱尔兰分布/超指数分布超指数分布/几何分布几何分布/泊松分布的特性；泊松分布的特性；4.泊松过程泊松过程/间歇泊松过程间歇泊松过程/交互泊松过程交互泊松过程/ON-OFF模型模型/马尔可夫调制泊松过程的特性；马尔可夫调制泊松过程的特性；5.更新过程的基本概念；更新过程的基本概念；6.方差系数方差系数/分散指数分散指数/相关系数的概念；相关系数的概念；7.自相关业务模型；自相关业务模型；8.通信网络的排队模型化（排队模型的基本组成；马尔可夫与非马尔可夫排队模型；生通信网络的排队模型化（排队模型的基本组成；马尔可夫与非马尔可夫排队模型；生灭过程；电路交换灭过程；电路交换/分组交换分组

16、交换/ATM网络的建模）网络的建模）11第二章第二章 随机过程与随机服务过程概论随机过程与随机服务过程概论2.1 概率空间概率空间2.2 条件概率条件概率2.3 随机变量和随机过程随机变量和随机过程2.4 随机变量的分布函数和随机过程的概率分布随机变量的分布函数和随机过程的概率分布2.5 数学期望值与母函数数学期望值与母函数2.6 随机服务过程的基本概念随机服务过程的基本概念2.7 随机服务系统的组成部分随机服务系统的组成部分2.8 随机服务过程的几个主要数量指标随机服务过程的几个主要数量指标12第三章第三章 重要的概率分布和重要的随机过程重要的概率分布和重要的随机过程3.1 负指数分布负指数

17、分布3.2 k阶爱尔朗阶爱尔朗(Erlang)分布分布Ek3.3 二项式分布、几何分布和负二项式分布二项式分布、几何分布和负二项式分布3.4 泊松分布泊松分布(Possion)、泊松过程、泊松过程3.5 贝努利过程贝努利过程3.6 生灭过程生灭过程13第四章第四章 马尔可夫链与马尔可夫过程马尔可夫链与马尔可夫过程4.1 马尔可夫链的定义与转移概率马尔可夫链的定义与转移概率4.2 马尔可夫链的状态分类马尔可夫链的状态分类4.3 常返状态及其极限概率常返状态及其极限概率4.4 周期状态及其极限概率周期状态及其极限概率4.5 马尔可夫过程定义马尔可夫过程定义4.6 纯不连续马尔可夫过程纯不连续马尔可

18、夫过程4.7 齐次可数的纯不连续马尔可夫过程齐次可数的纯不连续马尔可夫过程4.8 转移概率函数的极限特性和状态分类转移概率函数的极限特性和状态分类14第五章第五章 排队论排队论5.1 排队论的领域与特征排队论的领域与特征5.2 排队模型排队模型5.3 马尔可夫排队模型马尔可夫排队模型5.4 非马尔可夫排队模型非马尔可夫排队模型15第五章第五章 排队论排队论 主主要要内内容容:排排队队模模型型与与Kendall记记号号；排排队队模模型型的的参参数数及及性性能能指指标标；Little定定理理；PASTA定定理理；到到达达时时刻刻与与退退去去时时刻刻状状态态概概率率等等效效性性定定理；理；#上述三个

19、定理的证明及其推广上述三个定理的证明及其推广.马尔可夫型排队模型的性能分析马尔可夫型排队模型的性能分析:全局平衡与局域平衡的概念；全局平衡与局域平衡的概念；M/M/1,M/M/s,M/M/s(k)排队模型的队排队模型的队长分布及等待时间；长分布及等待时间；Erlang-B公式的物理意义及其在电路交换网中的公式的物理意义及其在电路交换网中的应用；应用；M/M/s排队系统的退去过程与排队系统的退去过程与Burke定理；定理；*Engest公式；公式；*多维多维马尔可夫排队系统解析；马尔可夫排队系统解析；#马尔可夫排队系统的瞬态分析马尔可夫排队系统的瞬态分析 非马尔可夫型排队模型的性能分析非马尔可夫

20、型排队模型的性能分析:M/G/1和和GI/M/1的的嵌嵌入入马马尔尔可可夫夫链链分分析析法法；M/G/1模模型型的的P-K公公式式；M/G/1(k)模模型型阻阻塞塞率率的的求求解解；M/G/1型型群群到到达达排排队队系系统统的的分分析析；GI/M/s模模型型的的几几何何形形式式解解；*M/G/1与与GI/M/1模模型型的的辅辅助助函函数数分分析析法法；*M/G/1优优先先权权排排队队模模型型的的解解析析；#M/G/1模模型型的的忙忙期期(busy period);#GI/G/1排排队队模型的模型的Lindley积分分析法；积分分析法；16第六章第六章 计算机网络性能分析计算机网络性能分析6.1

21、 协议与设备协议与设备6.2 时分复用（时分复用（TDM）网络性能分析）网络性能分析6.3 具有优先级的环形网络性能分析具有优先级的环形网络性能分析6.4 轮询系统性能分析轮询系统性能分析6.5 拥挤和流控制分析拥挤和流控制分析6.6 基于路由流分配性能分析基于路由流分配性能分析6.7 QoS性能分析性能分析计算机网络资源分配、路由选择及流量控制理论计算机网络资源分配、路由选择及流量控制理论17第一章第一章 计算机网络概述计算机网络概述 信息内容信息内容:电话网、计算机网、电视网/CATV 复用方式复用方式:频分、时分、码分、波分 交换方式交换方式:电路、报文交换、分组(帧中继、IP、ATM)

22、传输方式：传输方式：模拟/数字、有线/无线、光纤/电缆1.1 1.1 通信网的基本构成及其分类通信网的基本构成及其分类通信网的基本构成及其分类通信网的基本构成及其分类18电路交换网络电路交换网络Connection oriented:Connection set up end-to-end before information transferResources reserved for the whole duration of connectionInformation transfer as continuous streamBefore information transferDela

23、y(to set up the connection)During information transferNo overheadNo extra delays19无连接的分组交换网络无连接的分组交换网络Connectionless:No connection set up No resources reservationInformation transfer as discrete packetsVarying lengthGlobal address(of the destination)Before information transferNo delayDuring informat

24、ion transferOverhead(header bytes)Packet processing delaysQueueing delays(since packets compete for joint resources)20面向连接的分组交换网络面向连接的分组交换网络Connection oriented:virtual connections set up end-to-end before information transfer No resources reservationInformation transfer as discrete packetsVarying le

25、ngthlocal address(logical channel index)Before information transferDelay(to set up the virtual connection)During information transferOverhead(however,less than in connectionless mode)Packet processing delays(less,due to the shorter address)Queueing delays(since packets compete for joint resources)21

26、面向连接的信元交换面向连接的信元交换Connection oriented:virtual connections set up end-to-end before information transfer resources reservation possible but not mandatoryInformation transfer as discrete packets(cells)Fixed(small)lengthlocal addressBefore information transferDelay(to set up the virtual connection)Duri

27、ng information transferOverhead(per packet even more than in connectionless mode)Packet processing delays(less,due to the shorter address and the fixed length of cells)Queueing delays(if resources not reserved beforehand)22固定复用与统计复用固定复用与统计复用 固定复用固定复用固定复用固定复用(Deterministic Multiplexing,e.g.,TDM/FDM)(

28、Deterministic Multiplexing,e.g.,TDM/FDM)统计复用统计复用统计复用统计复用(Statistical Multiplexing,e.g.,ATM)(Statistical Multiplexing,e.g.,ATM)23Applications Demands24Optical Circuit SwitchingFor each request,For each request,Set-up a static circuit(lightpath)Transfer dataRelease connectionPros:Pros:Suitable for smo

29、oth,longer-term,high-bandwidth applicationsCons:Cons:Long circuit set-up latencyInefficient for short-term bursty applications25Optical Circuit Switching(cont.)26Optical Packet SwitchingA photonic packet contains a header and the A photonic packet contains a header and the payloadpayloadPacket heade

30、r is processed all-optically at each node and switched to the next hopPros:Pros:Statistical multiplexing of dataSuitable for bursty trafficCons:Cons:buffer27Optical Burst SwitchingMultiple IP packets assembled into a burstMultiple IP packets assembled into a burstAn out-of-band control header transm

31、itted ahead of each data burstPros:Pros:Statistical multiplexing of dataSuitable for bursty trafficLow data-transfer latencyElectronic control plane(practically feasible)Optical data plane(high-speed)28Motivation for OBS29Layered Network Model30OBS Network Architecture31OBS Node Architecture32Questi

32、on33 JET协议比别的协议有更高的通过率协议比别的协议有更高的通过率,更低的丢包率更低的丢包率,信道利用率较高信道利用率较高JET 协协议议的的路路由由具具有有自自己己的的特特点点,在在发发送送控控制制包包时时就就应应该该知知道道要要经经过过多多少少个个节点节点,这就需要源地址选路这就需要源地址选路,而不能像一般而不能像一般IP 分组交换进行逐步的路由选路分组交换进行逐步的路由选路。341.2 通信网业务特性与性能指标通信网业务特性与性能指标用户对通信网的基本要求用户对通信网的基本要求用户对通信网的基本要求用户对通信网的基本要求连通性：任意、快速可靠性：迂回路由、自愈恢复、信息安全灵活性：

33、突发业务、新业务经济性：价格性能比、最优化不同的通信网有着不同的性能要求不同的通信网有着不同的性能要求不同的通信网有着不同的性能要求不同的通信网有着不同的性能要求电话交换网(delay-sensitive)低延迟、高接通性（迂回中继）；允许一定的信息丢失数据交换网(loss-sensitive)低丢失率、高通过率（缓存）；允许一定程度的延迟多媒体网络(delay-and-loss sensitive)低丢失率、低延迟、低抖动、高通过率；业务差分网络性能分析、优化设计与流量控制至关重要网络性能分析、优化设计与流量控制至关重要网络性能分析、优化设计与流量控制至关重要网络性能分析、优化设计与流量控制

34、至关重要35性能分析、优化设计与流量控制性能分析、优化设计与流量控制Performance evaluationGiven the system and the incoming traffic,whats the QoS experienced by the user?Traffic controlGiven the system and QoS requirements,whats the maximum traffic load?System designGiven the incoming traffic and the required QoS,how should the syst

35、em be dimensioned?36性能分析、优化设计与流量控制性能分析、优化设计与流量控制37计算机网络主要性能指标计算机网络主要性能指标主要性能指标主要性能指标阻塞率：阻塞率：阻塞率：阻塞率：用户连接建立请求被拒绝的概率(面向连接网络)丢失率：丢失率：丢失率：丢失率：信息传输过程中被丢失的概率(链路误码、网络拥塞）通过率：通过率：通过率：通过率：信息被成功传送的概率（吞吐量）连接建立延迟：连接建立延迟：连接建立延迟：连接建立延迟：建立通信连接所需的时间(面向连接网络)信息传送延迟信息传送延迟信息传送延迟信息传送延迟：信息在网络中的滞留时间节点（交换、路由）处理延迟排队等待延迟排队等待延

36、迟传播延迟等38影响计算机网络性能的主要因素影响计算机网络性能的主要因素网络的拓扑结构网络的拓扑结构网络的拓扑结构网络的拓扑结构好的拓扑结构应该有利于负载均衡网络的路由机制与流量控制（信令）网络的路由机制与流量控制（信令）网络的路由机制与流量控制（信令）网络的路由机制与流量控制（信令）网络越来越复杂，网管信令开销的影响不可忽视网络可提供的资源（带宽、缓存、功率等）网络可提供的资源（带宽、缓存、功率等）网络可提供的资源（带宽、缓存、功率等）网络可提供的资源（带宽、缓存、功率等）网络资源（带宽/缓冲器）是有限的、共享的业务量业务量业务量业务量网络的设计（平均）容量永远大于（平均）需求（如果业务需求

37、是确定性的，网络不会发生拥塞）业务模式（随机性）业务模式（随机性）业务模式（随机性）业务模式（随机性）业务需求的随机性、特别是突发性会造成网络资源的浪费39业务的随机性是网络性能恶化的主要原因业务的随机性是网络性能恶化的主要原因考虑一个简单的随机服务系统。顾客以随机的方式到达，平均间隔为4分钟。服务者以随机的方式为顾客提供服务，平均时间为3分钟。到达间隔和服务时间均为定长分布时，L=?到达间隔和服务时间均为负指数分布时，L=?到达间隔为负指数分布、但服务时间为定长分布时，L=?40普通电话呼叫的随机特性普通电话呼叫的随机特性The mean number of calls per minute

38、 to a switching centre taken as an average for periods of 15 minutes during 10 working days(Monday Friday).At the time of the measurements there were no reduced rates outside working hours(Iversen,197336).41拨号上网请求的随机特性拨号上网请求的随机特性Number of calls per 15 minutes to a modem pool of Tele Danmark Internet

39、.42电话持续时间的随机特性电话持续时间的随机特性Mean holding time for trunk lines as a function of time of days.The measurements exclude local calls43拨号上网用户占线时间的随机特性拨号上网用户占线时间的随机特性Mean holding time in seconds as a function of time of days for calls arriving inside the period considered.Tele Danmark Internet.Tuesday 1999.0

40、1.19.44拨号上网用户的特性高度依赖于收费政策拨号上网用户的特性高度依赖于收费政策Traffic Intensity(erl)=sessionLength x arrivals/second45Two-step Tariff and its EffectTime of Day46描述业务的随机性需要引入概率模型描述业务的随机性需要引入概率模型通信网性能分析需要概率模型通信网性能分析需要概率模型通信网性能分析需要概率模型通信网性能分析需要概率模型业务需求的产生是随机的、突发的；业务所需要的服务时间也是随机的;有时甚至可得到的网络资源也是随机的通信网性能分析需要随机过程分析通信网性能分析需要随

41、机过程分析通信网性能分析需要随机过程分析通信网性能分析需要随机过程分析业务的随机性可能会随时间变化当然，概率模型只是对实际业务的理想化当然，概率模型只是对实际业务的理想化当然，概率模型只是对实际业务的理想化当然，概率模型只是对实际业务的理想化/近似近似近似近似“Errors using inadequate data are much less than those using no data at all”But caution is needed when conclusions are drawn47我们真的需要我们真的需要QoS吗？吗？No:Over-ProvisioningOver-

42、Provisioning（扩容）可以解决所有问题（扩容）可以解决所有问题（扩容）可以解决所有问题（扩容）可以解决所有问题光传输和光交换技术的发展带来无限的传输带宽，不会再有拥塞发生 业务的特性难以预测，而且越来越复杂业务的特性难以预测，而且越来越复杂业务的特性难以预测，而且越来越复杂业务的特性难以预测，而且越来越复杂概率模型要么不准确（过于近似）不实用、所建的数学模型要么太复杂无法求解 实际上，实际上，实际上，实际上，QoSQoS更多的是用户的感觉、难以量化更多的是用户的感觉、难以量化更多的是用户的感觉、难以量化更多的是用户的感觉、难以量化基于效用和博弈论的资源管理模型 计算机仿真太耗时、且难

43、以得出一般性结论计算机仿真太耗时、且难以得出一般性结论计算机仿真太耗时、且难以得出一般性结论计算机仿真太耗时、且难以得出一般性结论48我们真的需要我们真的需要QoS吗？吗？Yes:骨干网的传输成本会指数下降，但交换、管理成本不会指骨干网的传输成本会指数下降，但交换、管理成本不会指骨干网的传输成本会指数下降，但交换、管理成本不会指骨干网的传输成本会指数下降，但交换、管理成本不会指数下降，而且还有上升的趋势数下降，而且还有上升的趋势数下降，而且还有上升的趋势数下降，而且还有上升的趋势 End-to-endEnd-to-end的带宽不会无穷大，总会有瓶颈节点存在的带宽不会无穷大，总会有瓶颈节点存在的

44、带宽不会无穷大，总会有瓶颈节点存在的带宽不会无穷大，总会有瓶颈节点存在 历史已经告诉我们：业务对带宽的需求以及不断出现的新历史已经告诉我们：业务对带宽的需求以及不断出现的新历史已经告诉我们：业务对带宽的需求以及不断出现的新历史已经告诉我们：业务对带宽的需求以及不断出现的新业务永远会对网络带宽造成压力（带宽需求的贪婪性）业务永远会对网络带宽造成压力（带宽需求的贪婪性）业务永远会对网络带宽造成压力（带宽需求的贪婪性）业务永远会对网络带宽造成压力（带宽需求的贪婪性）即使是在很低的负载下，业务的突发性和自相似特性还会即使是在很低的负载下，业务的突发性和自相似特性还会即使是在很低的负载下，业务的突发性和

45、自相似特性还会即使是在很低的负载下，业务的突发性和自相似特性还会导致网络拥塞导致网络拥塞导致网络拥塞导致网络拥塞 况且，传输成本永远不会无穷小！况且，传输成本永远不会无穷小！况且，传输成本永远不会无穷小！况且，传输成本永远不会无穷小！49我们需要什么样的我们需要什么样的QoS?“最优最优”的概念需要更新的概念需要更新业务源特性不再容易精确预测业务源特性在不断动态变化网络拓扑结构也有可能是动态的网络优化设计应与网络动态控制紧密结合 网络的优化目标应该是可以动态调节的网络的优化目标应该是可以动态调节的通过Traffic Management实现网络优化 确定性确定性QoSQoS和统计性和统计性Qo

46、SQoS（Soft Qos)Soft Qos)PLR10-5 10-3EPTD3ms 10-350计算机网络性能分析的重要性（例计算机网络性能分析的重要性（例1）电话交换网的线路设计（大规模效应）问：1）如果N=2N,S 2S?2）如果N=N/2,S S/2?51计算机网络性能分析的重要性（例计算机网络性能分析的重要性（例2）综合网络/集中排队分散网络/集中排队分散网络/独立排队52计算机网络性能分析的重要性（例计算机网络性能分析的重要性（例3）53计算机网络性能分析的重要性（例计算机网络性能分析的重要性（例4）54计算机网络性能分析的重要性（例计算机网络性能分析的重要性（例5）55计算机网络

47、性能分析的重要性（例计算机网络性能分析的重要性（例6）561.3 计算机网络性能分析的三种主要手段计算机网络性能分析的三种主要手段现场试验现场试验现场试验现场试验(Trial Implementation)(Trial Implementation)最贴近实际网络，可以直接推广应用多用于商业化运作之前的实际检验但开销巨大，试验周期长计算机仿真计算机仿真计算机仿真计算机仿真(Computer Simulation)(Computer Simulation)简便易行，比较接近实际网络多用于复杂网络性能的评估和验证但难以得到一般性结论，且稀疏事件难以仿真理论分析理论分析理论分析理论分析(Perfor

48、mance Evaluation)(Performance Evaluation)简便易行，且容易抓住问题的实质多用于简单网络的性能预测和评估规划但需要引入近似，且难以应用到大规模复杂网络但无论是现场试验还是计算机仿真，都需要理论分析作为指导但无论是现场试验还是计算机仿真，都需要理论分析作为指导但无论是现场试验还是计算机仿真，都需要理论分析作为指导但无论是现场试验还是计算机仿真，都需要理论分析作为指导57计算机网络理论的范畴计算机网络理论的范畴网络拓扑学网络拓扑学网络拓扑学网络拓扑学网络的连通性，最短树，最大流等静态理论一般不考虑网络实际流量的随机特性基础理论为图论网络控制理论网络控制理论网络

49、控制理论网络控制理论控制论/正反馈/负反馈/动态控制/动态路由网络优化理论网络优化理论网络优化理论网络优化理论:网络资源分配与流量控制等问题基础理论为线性/非线性规划法等最优化理论网络性能分析理论网络性能分析理论网络性能分析理论网络性能分析理论:主要讨论网络的阻塞率、延迟时间、通过率等用户的主要讨论网络的阻塞率、延迟时间、通过率等用户的主要讨论网络的阻塞率、延迟时间、通过率等用户的主要讨论网络的阻塞率、延迟时间、通过率等用户的服务质量服务质量服务质量服务质量(QoS)(QoS)主要考虑业务的随机性对网络性能的影响主要考虑业务的随机性对网络性能的影响主要考虑业务的随机性对网络性能的影响主要考虑业

50、务的随机性对网络性能的影响 基础理论为应用概率论、运筹学及排队论基础理论为应用概率论、运筹学及排队论基础理论为应用概率论、运筹学及排队论基础理论为应用概率论、运筹学及排队论58计算机网络的排队模型化计算机网络的排队模型化59计算机网络性能分析理论计算机网络性能分析理论电信流量理论电信流量理论电信流量理论电信流量理论(Teletraffic Theory)(Teletraffic Theory)又称电信话务量理论，主要研究电信网的优化设计起源于1909年和1917年A.K.Erlang的论文，首次用概率论的手法解决了电信交换机容量的设计问题，且一致沿用至今A.K.Erlang:“Probabil