通信网性能分析
--排队系统和爱尔兰系统的分析
排队系统的分析
通信网络提供的电信服务在现代社会中有极其重要的影响，并且成为现代社会的重要组成部分，同时，日益增长的需求也极大地促进了通信网络的进步。
通信网络的服务对象具有随机性的特点。对通信网络进行分析时，首先需要对通信信源进行建模，描述进入网络的语音呼叫流和数据流特征；其次描述业务的服务时间特征；最后使用排队系统对系统对交换机进行模拟分析。排队系统顾客到来的时间和服务时间都是随机的，对于不同的电信业务交换系统模拟不同的电信业务交换进行分析。
描述一个排队系统，主要需要描述三个方面的内容：输入过程、服务时间、排队方式。不同排队系统的记法采用肯德尔的记号A/B/C/D/E。A表示输入过程；B表示服务时间；C表示服务员数目；D表示系统容量；E表示排队规则，其中D/E的缺省表示容量无限大和FIFO方式。例如：M/M/s表示输入过程中，到达过程为泊松过程；服务时间为负指数分布；有s个服务员，系统容量无限大，排队方式为FIFO。常见的表示方式还有G，表示普通概率分布;D表示定长分布。
对于排队系统，有两个重要的统计指标：到达率和离去率。到达率表示单位时间内到达排队系统的顾客数，而一个服务员的排队系统
的离去率表示平均服务时间的倒数，离去率也被称为服务率。 对于排队系统的分析，主要希望得到三类指标：
（1）队长。队长分布或其各种统计值及其估计。
（2）等待时间。等到时间分布或其各种统计值及其估计。
（3）忙期。即服务机构连续繁忙的时期。
在排队系统中，有一个重要的公式，Little 公式。对于一个任意的排队系统，定义A(t)为（0，t ）内到达的顾客数；B(t)内离开的顾客数；那么在t 时刻系统内的顾客数为N(t)=A(t)-B(t)。λ为顾客的到达率，则最终可以得到N=λT 。Little 公式定理：如果N 表示系统中的平均顾客数，T 表示顾客在系统中的平均时间（系统时间），λ表示单位时间到达系统的顾客数，则对于任意排队系统，有N=λT 。
M/M/1排队系统的分析。
假设一个排队系统的到达过程是一个参数为λ的泊松过程，1个服务员服务时间是参数为μ的负指数分布，等待的位置无穷多个，排队的方式是FIFO ，则这个系统为M/M/1。顾客停留在系统中的平均时间为E 【s 】=）（λμ--1
。M/M/1是最简单的排队系统，M/M/1排队系统的稳态时，系统时间s 服从参数为μ-λ的负指数分布。
爱尔兰系统的分析
通信网络的终端有多种类型，每个终端进入网络的信息流具有时间不确定因素，不会有什么规律性；但是大量终端的信息流经过接入网进入网络后，会表现出一定的统计规律性。许多公共网络资源被不
同的终端竞争使用，由于信息流排队系统的随机性可能在一定时候使用达到高峰，网络资源无可用，网络或者拒绝使用请求或出现排队现象。实际的通信系统中，呼叫遇到无资源可用时，有两种典型的处理方式：第一种是立即拒绝该呼叫，如电话交换系统；第二种方法为让该呼叫等待，直到又可用的资源是再接受服务，如数据交换系统。
对于外界到达交换系统的呼叫流，一种为无限话源，这类信源可以用泊松过程来描述，成为爱尔兰系统；另一种为有限话源，这类信源用纯生过程来描述，成为恩格谢特系统。
电话交换系统中，如果λ为呼叫到达率，并且每个呼叫可以到达任意一个空闲的中继线。假设电话呼叫流的到来服从泊松过程，每个呼叫的持续时间服从参数μ的负指数分布。系统有s条中继线，如果没有空闲的中继线，就拒绝新来的呼叫，并且被拒绝的呼叫不再进入系统。在这种情况下，该系统的排队系统模型为M/M/(s)。在爱尔兰公式推导中，假设每个呼叫可以到达任意一个空闲的中继线，这种系统被称为全利用系统。如果呼叫不能到达任意一个空闲的中继线，而只能到达部分中继线，则称为部分利用度系统。
在同样的时间阻塞率下，分散的中继线群承载的总呼叫量小于中继线集中后承载的呼叫量，在实践中，将这种集中效应称为大群化效应，我们应该利用这种效应尽可能地将分散的呼叫流集中，以获得这种好处。在同样的呼损下，中小继线群效应较低。
对于爱尔兰等待系统，如果λ为呼叫流到达率，并且呼叫可以到达s中任何一个空闲的中继线。现在假设呼叫流的到来服从参数为λ
的泊松过程，每个呼叫到的持续时间服从参数为μ的负指数分布。系统有s条中继线，如果呼叫到来时系统中没有空闲的中继线，该呼叫并不被拒绝，而是等待。如果假设这个系统的等待位置可以使无穷大，则该系统的模型为M/M/s。该系统为一个生灭过程，对于这个系统的分析，首先需要计算稳态分布，然后计算一个呼叫到来时需要等待的概率，其次需要了解等待时间的分布、均值等。
一般混合制的M/M/s(n)系统。现在考虑一般的M/M/s(n)排队系统，这个系统有s个服务员，但系统的容量为n。呼叫到达系统时，如果有任何一个空闲的中继线，可以立即立即得到服务，而系统如果已有n个呼叫，新到的呼叫就会被拒绝。如果到达的呼叫流为参数为λ的泊松过程，服务时间服从参数为μ的负指数分布，则这个系统是一个生灭过程。
排队系统和爱尔兰系统是通信网性能分析中重要的模型，分析通信网络时，对这些模型的分析可以更加直观形象，这些模型也为通信网性能的分析奠定了基础。
通
信
网
性
能
分
析
班级：09050742
学号：22
姓名：孟博
淮海工学院课程设计报告书 课程名称：通信系统的计算机仿真设计 题目：QPSK通信系统性能分析 与MATLAB仿真 学院：电子工程学院 学期：2013-2014-2 专业班级： 姓名： 学号： 评语： 成绩： 签名： 日期：
QPSK通信系统性能分析与MATLAB仿真 1 绪论 1.1 研究背景与研究意义 数字信号传输系统分为基带传输系统和频带传输系统,频带传输系统也叫数字调制系统,该系统对基带信号进行调制,使其频谱搬移到适合在信道(一般为带通信道)上传输的频带上。数字调制和模拟调制一样都是正弦波调制,即被调制信号都为高频正弦波。数字调制信号又称为键控信号,数字调制过程中处理的是数字信号,而载波有振幅、频率和相位3个变量,且二进制的信号只有高低电平两个逻辑量即1和0,所以调制的过程可用键控的方法由基带信号对载频信号的振幅、频率及相位进行调制,最基本的方法有3种:正交幅度调制(QAM) 、频移键控( FSK) 、相移键控( PSK) 。根据所处理的基带信号的进制不同分为二进制和多进制调制(M进制) 。 本实验采用QPSK。QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。在19世纪80年代初期人们选用恒定包络数字调制。这类数字调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没有线性要求不足之处是其频谱利用率低于线性调制技术。19世纪80年代中期以后四相绝对移相键控(QPSK)技术以其抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高等优点广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动通信及有线电视系统之中。 1.2 课程设计的目的和任务 目的在于使学生在课程设计过程中能够理论联系实际，在实践中充分利用所学理论知识分析和研究设计过程中出现的各类技术问题，巩固和扩大所学知识面，为以后走向工作岗位进行设计打下一定的基础。 课程设计的任务是： (1)掌握一般通信系统设计的过程，步骤，要求，工作内容及设计方法，掌握用计算机仿真通信系统的方法。 (2)训练学生网络设计能力。 (3)训练学生综合运用专业知识的能力，提高学生进行通信工程设计的能力。1.3 可行性分析 QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。在19世纪80年代初期,人们选用恒定包络数字调制。这类数字调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没有线性要求,不足之处是其频谱利用率低于线性调制技术。19世纪80年代中期以后,
电力通信传输网络可靠性分析 摘要：根据智能电网的要求，通信传输网的可靠性分析对电力系统很重要。传输网作为电力通信网的核心，它承载着大量的生产和管理业务，是业务正常运行的保证，其可靠性高低直接影响着电力系统安全生产和稳定运行。本文对电力通信传输网络可靠性进行了简要的分析。 关键词：电力通信传输网；可靠性；分析 abstract: according to the requirement of intelligent power grid, the reliability of the transmission network communication of power system analysis is very important. as the core of the electric power communication network transmission, it carries with a lot of production and management business, it is the business that the normal operation of the guarantee, the reliability of the power system directly influence the safety production and stable operation. in this paper, the electric power transmission network reliability briefly analysed. key words: electric power transmission network communication; reliability; analysis 中图分类号：f407.61 文献标识码：a 文章编号 1.电力通信网可靠性研究现状
通信网理论基础复习提纲 1.一个基本的通信网络通常由用户通信终端，物理传输链路和链路的汇聚点组成。 1.网络节点（交换设备，路由器）主要 功能：1将多个用户的信息复接到骨 干链路上或从骨干链路上分离出用户的信息；2使用户可以降低成本共享 骨干链路，降低成本实现任意用户间的信息交换。 2.路由器是网络互联的核心设备，它复 杂分组的转发和为各个分组选择适当的传输路径。 其基本功能：a根据路由表将分组发送到正确的目的点b维持和决定分组传输 路径的路由表。 4 数据传输链路是指在物理传输媒介上利用一点的传输标准，形成的传输规定速率的数据比特传输通道。 5 数据传输链路分类：a用户到网络节点之间的链路（接入链路）：Modem链路，XDSL,ISDN,无线局域网链路 b网络节点到网络节点之间的链路（ 网络链路）：帧中继，SDH,WDM等 。 SDH（同步数字系统）是在美国贝尔实验室提出的SONET（光同步数字网）的基础上指定的技术标准。 WDM（光波分复用）技术是在一根光纤中能同时传输多个波长光的信号的一种技术。 6 数据传输网络的基本功能：通信中的交换机为运载用户业务的分组选择合适的传输链路，从而使这些分组迅速可靠地传送到目的的用户。 7 分组交换网需要完成的三个基本过程：a 分段和重装的过程b 选择传输过程c各网络节点的交换过程。 8 ATM网络：采用全网统一固定长度的分组进行传输和交换，ATM网络中，信元长度为53字节，其中5个字节为 信元头，48个字节用来运载信息。 9 实现全网互联需要两个基本条件：一是全网统一偏址；二是路由算法。 10 通信网络协议可按照分层的概念来设计。分层概念的基础是“模块”的概念，模块提供的功能通常称之为“服务”。 11 ISO定义的OSI参考模型： A物理层：关注的物理媒介上比特流的传输，处理接入物理媒介的机械电气功能和过程特性。 B数据链路层：为信息跨越物理层链路提供可靠的传输，发送带有必要的同步，查错控制和流量控制信息的数据块。C网络层：使搞错的功能独立用来链接网络节点的传输和交换技术，负责建立维护和终止连接。 D运输层：在两个端点之间提供可靠透明的数据运输，提供端到端的差错恢复和流量控制。 E会话层：负责控制应用程序间的通信，为协同工作的应用程序之间建立管理和终止连接。 F表示层：定义信息的表示方法，向应用程序和终端处理程序提供一系列的数据传输转换服务，从而使应用程序与数据表示的差异性无关。 G应用层：为用户提供接入OSI的环境，并提供分布式信息服务。 12 马尔科夫链：Ftn,t1,t2……..tn- 1(x1,x2,…..,xn-1)=Ftn,tn-1(Xn|Xn- 1),则称x(t)为马尔科夫过程。该过程 的特点是无后效性。 13 独立增量过程：设X(t0)-X(t1)=X(t1-
通信网性能分析基础答案(精华整理版)
通信网性能分析基础答案（苏） 第二章习题答案 2-2 验证M/M/1的状态变化为一个生灭过程。 解：M/M/1排队系统在有顾客到达时，在时间 (),t t t +?内从状态k 转移到k+1（k>=0）的概率为 ()t o t λ?+?，λ为状态k 的出生率； 当有顾客服务完毕离去时，在时间(),t t t +?内从状态k 转移到k-1（k>=1）的概率为()t o t μ?+?，μ为状态k 的死亡率； 在时间(),t t t +?内系统发生跳转的概率为()o t ?； 在时间(),t t t +?内系统停留在状态k 的概率为 ()() 1t o t λμ-+?+?； 故M/M/1排队系统的状态变化为生灭过程。 2-3 对于一个概率分布{}k p ，令()∑∞ ==+++=02 210...k k k x p x p x p p X g 称为分布 {}k p 的母函数。 利用母函数求M/M/1队长的均值和方差。 解：对于M/M/1 ) 1(ρρ-=k k p ≥k () '12 2''212 1 1 1()(1)(1)...(1)1[]()/1[][]()/[]([])1z k k z k k g z z z E k g z Var k k p kp g z E k E k ρρρρρρ ρ ρρ=∞ ∞===∴=-+-+=--∴== -=-=+-= -∑∑
2-4 两个随机变量X,Y 取非负整数值，并且相互独立，令Z=X+Y ，证明：Z 的母函数为X,Y 母函数之积。根据这个性质重新证明性质2-1。 证：设Z(!!!此处应为 X ???)的分布为： ... ,,210p p p ，Y 的分布为：...,,2 1 q q q 由于 {}{}{}{}{}∑∑∑=-===-===-====+==k r r k r k r k r q p r k Y p r X p r k Y r X p k Y X p k Z p 0 ,()()() ()... (01100110022102210) 0++++++++=++++++-k k k k x q p q p q p x q p q p q p x q x q q x p x p p 所以 g(Z)=g(X)g(Y) 对于两个独立的Poisson 流，取任意一个固定的间隔T ，根据Poisson 过程性质，到达k 个呼叫的概率分别为： T k i k i e k T T p λλ-=! )()( i=1,2 这两个分布独立 分布列的母函数分别为： )1(0 0!)()(--∞ =-∞ ====∑∑x T T Tx k T k k i k k k i i i i e e e e x k T x T p λλλλλ 他们母函数之积为合并流分布列的母函数，而母函数之积) 1()() 1()1(2121-+--==x T x T x T e e e λλλλ 所以 合并流为参数2 1 λλ+的 Poisson 过程。 2-7 求k+1阶爱尔兰（Erlang ）分布1+k E 的概率密度。 可以根据归纳法验证，1 +k E 的概率密度为 x k e k x μμμ-! )( x>=0
2.2 求M/M/m （n ）中，等待时间w 的概率密度函数。 解： M/M/m （n ）的概率分布为： 1 101 0011!)(! )(--=--? ?????--+=∑m r m n m k m m p k m p ρρρρ ??? ?? ??>≤≤-≤≤=n k n k m p k m m k p k m p k m k k 0!10!)(00 ρρ 假定n>m ，n ≥0，现在来计算概率P{w>x}，既等待时间大于x 的概率。 ∑ =>?= >n j j j x w P p x w P 0 }{}{ 其中，P j {w>x}的概率为： n j m x w P n j m i x m e x w P m j x w P j m j i i x m j j ≤≤=>-≤≤? = >-≤≤=>∑-=-1 }{1! )(}{1 00 }{0 μμ 可得： x m m n n i m m n i i x m m n m j n m j i i x m j m n n m j m j i i x m j e m m P x w P 则若n P i x m e P m m i x m e P m m P i x m e P x w P )(01 1 01 ! )(1}{1!)(! ! )(!! )(}{λμμμμρρ ρ ρ ρμρμρμ--+--=--=-=--=-=-?-= >∞→+--? =? ? ????+? ? =+? ?= >∑ ∑∑ ∑∑ 特别的，新到顾客需等待的概率为： ! )(1}0{0m m P W P m ρρ ?-=>
] )! 1() ()! 1() (!)() ([) 1(!)(而 1 2 1 0--------= ----=---∑ m n m m m n x m i x m e m P m x f m n n m n i m n m i m x m m w μλμρ λμρ λλμρ ρμ n m k k x m m m w P w P P w P 注： e m m P m x f 在n =∞== =--= ∞→∑-=--}{}0{)() 1(!)(1 )(0λμλμρ ρ 2.4求M/D/1排队问题中等待时间W 的一、二、三阶矩m 1、m 2、m 3，D 表示服务时间为定值b ，到达率为λ。 解： ) ()1()(S B s s s G λλρ+--= 其中 sb st e dt e b t s B -∞ -=-= ? )()(δ 从而 sb e s s s G -+--= λλρ)1()( 又 ∑∞ == )(i i i s g s G )1(!)(00 ρλλ-=??? ? ? ? -?+-??? ??∴∑∑∞ =∞=s j sb s s g j j i i i b g λρ--= 110 2 2 1) 1(2)1(b b g λρλ---= 34 2 3 2) 1(12) 2)(1(b b b g λλλρ-+-= 3 4332 3 222 114 4 3) 1(4)21(6)0() 1(6)2(2)0()1(2)0() () 1(24)1)(21(ρλρρλρρλρλλλρλ-+= ?='''-=-+= ?=''=-= -='-==--+-= b g G m b g G m b g G m b b b b g 2.5 求M/B/1，B/M/1和B/B/1排队问题的平均等待时间W ，其中B 是二阶指数分布： 1 00 ,)1()(212121<<>-+=--αλλλααλλλt t e e t f
《通信网理论基础》 实验二：二次排队问题——M/M/1排队系统的级联一、实验目的 M/M/1是最简单的排队系统，其假设到达过程是一个参数为λ的Poisson过程，服务时间是参数为μ的负指数分布，只有一个服务窗口，等待的位置有无穷多个，排队的方式是FIFO。 M/M/1排队系统的稳态分布、平均队列长度，等待时间的分布以及平均等待时间，可通过泊松过程、负指数分布、生灭过程以及Little公式等进行理论上的分析与求解。 本次实验的目标有两个： 实现M/M/1单窗口无限排队系统的系统仿真，利用事件调度法实现离散事件系统仿真，并统计平均队列长度以及平均等待时间等值，以与理论分析结果进行对 比。 仿真两个M/M/1级联所组成的排队网络，统计各个队列的平均队列长度与平均系统时间等值，验证Kleinrock有关数据包在从一个交换机出来后，进入下一个 交换机时，随机按负指数分布取一个新的长度的假设的合理性。 二、实验原理 1、M/M/1排队系统 根据排队论的知识我们知道，排队系统的分类是根据该系统中的顾客到达模式、服务模式、服务员数量以及服务规则等因素决定的。 设到达过程是一个参数为λ的Poisson过程，则长度为t的时间内到达k个呼叫的概率
)(t P k 服从Poisson 分布，即()()! k t k t P t k e λλ-= ，?????????=,2,1,0k ，其中λ>0为 一常数，表示了平均到达率或Poisson 呼叫流的强度。设每个呼叫的持续时间为 i τ，服从 参数为μ的负指数分布，即其分布函数为 {}1,0t P X t e t μ-<=-≥.服务规则采用先进 先服务的规则（FIFO ）。 在该M/M/1系统中，设 λρμ= ，则稳态时的平均队长为[]1E N ρ ρ= -，顾客的平均 等待时间为 1 T μλ= -。 2、 二次排队网络 由两个M/M/1排队系统所组成的级联网络，顾客以参数为λ的泊松过程到达第一个排队系统A ，服务时间为参数为1μ的负指数分布；从A 出来后直接进入第二个排队系统B ，B 的服务时间为参数为 2μ的负指数分布，且与A 的服务时间相互独立。 在该级联网络中，如稳态存在，即 1λμ<且2λμ<，则两个排队系统相互独立，顾客 穿过网络的总时延为各个排队系统的时延之和，即 1211 T μλμλ= + --。 如将该模型应用于数据包穿越网络的平均时延的计算，假设数据包的包长服从负指数分布，平均包长为b ；排队系统A 的信道速率为 1C ，B 的信道速率为2C 。为保证两次排队的 独立性，Kleinrock 假设数据包在从一个交换机出来后，进入下一个交换机时，随机按负指数分布取一个新的长度。 三、 实验内容
电力通信网可靠性分析评估方法研究 发表时间：2020-04-08T08:24:06.037Z 来源：《防护工程》2020年1期作者：路阳 [导读] 本文首先介绍了电力通信网可靠性的基本概念，并对通信网可靠性的分类进行了对比分析，之后对电力系统各类业务对通信网络可靠性的要求进行了分析，并对电力通信网络可靠性的几个方面进行分析，最后指出了通信网络可靠性管理中存在的问题。 国网太原供电公司山西太原 030000 摘要：本文首先介绍了电力通信网可靠性的基本概念，并对通信网可靠性的分类进行了对比分析，之后对电力系统各类业务对通信网络可靠性的要求进行了分析，并对电力通信网络可靠性的几个方面进行分析，最后指出了通信网络可靠性管理中存在的问题。 关键词：电力通信网；可靠性；分析；评估； 1电力通信网络可靠性的基本概念和分类 国标GB3187-1994对于产品可靠性的定义是：“产品在规定条件下的规定的时间内，完成规定功能的能力”。但是通信网不同于一般商品，对其可靠性没有统一的定义。有的学者认为通信网可靠性的定义是当遭受自然或者人为破坏力时，电力通信网在规定时间和规定条件下实现规定功能的能力；有的学者认为通信网可靠性的定义是系统在规定的时间内和满足规定实现的功能要求的前提下，运行过程中实现通信功能的概率；有的学者认为电力通信网可靠性的定义为以规定的业务需求和服务标准为前提，电力通信网对电力系统提供不间断通信连接能力的量度；还有的学者为通信网可靠性的定义应为当通信网持续运行过程时，实际完成规定的通信功能的能力。 电力通信网络的可靠性分类包括通信网的可用性、通信网的生存性以及通信网的抗毁性。 1.1通信网的可用性 可用的定义是无论何时需要通信系统工作时，系统均处于可使用的状态。可用性主要是说在通信网的某个网路部件无效的情况下可以实现既定功能要求的概率，综合了网络系统的维修性和可靠性，是基于业务性能的一种可靠性测度。在通信网的可用性方面的一些研究方法是将网络比作流程图，基于通信网的生存性和抗毁性，同时考虑通信业务的性能方面，将通信网在任何时候都可用的概率当做评价通信网可靠性的一个指标；还有一部分是以电力通信网运行的历史数据作为依据，对电力通信网络在实际运行过程中的可靠性进行评估。这两种方法都对通信网的可靠性方面以可用性的方式进行了描述。可用度是通信系统可用性常用的衡量方式，可以较好地对通信网的业务能力进行描述。 在业务性能方面，Barberis等还给出了网络吞吐量超过给定阈值L的概率，即通信网络的可用性指标。在可用性指标方面，还有基于电力通信网络的数据传输时延和路由选择策略对业务性能的影响等方面的研究，使得该项研究变得更有意义。 在电力通信网络可用性中，对于一年中停机时间的计算常用可用性的百分数来表示。对于一年中停机时间的定义是在一年之内，电力通信网络系统由于各类故障而进行维修导致的无法正常工作的时间总和。以分钟为计量单位，计算公式如下： 其中，T停为年停机时间，T为一年的总分钟数，λ为可用性百分比 还有一种是使用百万小时故障时间数来表示通信网络的可用性，其定义为以一百万个小时的运行时间为标准，统计在这段时间里通信网络发生故障的时间数。百万小时故障时间数主要应用于现成的通信网络系统，可以解决年停机时间方式无法查到的可用性问题，还可以测出整个通信网络的停机时间和在这一百万小时内通信网络的运行状态。 1.2 通信网的生存性 通信网络的生存性是指在考虑网络部件可靠性的同时，通信网络当遭受随机破坏导致网络链路或者网络节点存在一定概率失效时仍可完成预先设定的功能的概率，是一种考虑通信网络部件存在随机失效时的可靠性[19]，主要是以整体网络连通性为研究对象，分析网络拓扑结构和随机破坏对电力通信网络可靠性的影响。 1.3 通信网的抗毁性 通信网的抗毁性主要是体现当遭受人为外力破坏的情况下通信网络仍可完成预定功能的概率，表示通信网遭到破坏的困难程度，其定义为中断部分节点通信需要破坏的链路最小值。抗毁性概念源于图论，其测度指标用连通度和粘聚度来表示。 2 电力通信网络可靠性研究方法 对于可靠性的研究始终离不开对影响因素的研究，电力通信网络可靠性对于通信技术服务电网以提升电网可靠性有重要意义。电力通信网关系着电力公司生产调度、数据交换、行政管理、业务承载等各个部门的正常运行，一旦电力通信网络发生长时间故障或破坏，可能
数据业务专题优化 5.8.3.1 GPRS网络无线侧优化 从网络拓扑结构角度，无线侧部分侧重于BSS部分，包括无线空口、Abis、G-Ater、GP 等网络单元。 基与优化的最终目标—EGPRS的指标提升以及提升用户感知，可以将现有影响EGPRS 性能众多的因素进行分解和划分，总的说来，可以分成容量资源的优化、无线环境的优化、EGPRS参数优化、核心网优化以及数据业务终端和上层应用优化等内容。如下图所示： 优化前期对网络性能进行完整的评估是很有必要的，这样一方面可以帮助制定比较合理的优化目标；同时可以对网络的现状和潜在的问题有一定的了解，为后期的网络优化方案制
定提供有效的参考。通常在网络性能调查的时候，可以分成三个方面： KPI指标收集和分析。OSS KPI主要包括数据业务质量、移动性能指标、无线、GP、Gb/Iu_PS的拥塞情况； 外场DT和CQT测试。基于外场的测试在获取无线环境信息的同时也可以反映用户终端的实际感知度，主要包括无线信号强度、C/I、CS/MCS的分布情况、时隙分配情况、BLER、RLC层吞吐率、小区重选和路由区更新的频繁程度； 核心网侧的信令跟踪和分析。主要分析Gb、Iu_PS、Gn、Gi侧信令，分析用户行为情况。 综上所述，数据业务端到端优化无线侧工作内容概述如下： 1、GPRS优化评估测试 在项目开始前期将根据局方提供的路段和测试点进行GPRS优化评估测试，以此对现网中数据业务的性能进行初步了解，借此辅助项目中后期对于GPRS的优化，并根据后期复测情况体现优化效果。 测试包括DT和CQT测试。 测试项目包括EDGE下载速率，FTP下载速率以及WAP首页显示时延等。 GPRS优化过程一个重要的环节：测试优化，GPRS网络存在的问题主要是通过主动测试来发现并解决，通过实地的测试可以更好的优化GPRS网络，提升GPRS网络服务质量，如下图： 2、测试问题点分析处理 GPRS是承载在GSM网络之上的，因此它也和GSM网络优化有着共同之处――无线环境优化。GPRS的数据业务好于GSM网络的同时，也对无线环境提出了更高的要求，因此无线环境的优化在GPRS网络中也显的尤为重要。结合无线DT/CQT测试，我们对无线环境优化提出以下优化思路：
第二章习题答案 2-2 验证M/M/1的状态变化为一个生灭过程。 解：M/M/1排队系统在有顾客到达时，在时间(),t t t +?内从状态k 转移到k+1（k>=0）的概率为()t o t λ?+?，λ为状态k 的出生率； 当有顾客服务完毕离去时，在时间(),t t t +?内从状态k 转移到k-1（k>=1）的概率为 ()t o t μ?+?，μ为状态k 的死亡率； 在时间(),t t t +?内系统发生跳转的概率为()o t ?； 在时间(),t t t +?内系统停留在状态k 的概率为()()1t o t λμ-+?+?； 故M/M/1排队系统的状态变化为生灭过程。 2-3 对于一个概率分布{}k p ，令()∑∞ ==+++=02 210...k k k x p x p x p p X g 称为分布 {}k p 的母函数。 利用母函数求M/M/1队长的均值和方差。 解：对于M/M/1 )1(ρρ-=k k p 0≥k () '12 2''212 1 1 1()(1)(1)...(1)1[]()/1[][]()/[]([])1z k k z k k g z z z E k g z Var k k p kp g z E k E k ρρρρρρ ρ ρρ=∞ ∞===∴=-+-+=--∴== -=-=+-= -∑∑ 2-4 两个随机变量X,Y 取非负整数值，并且相互独立，令Z=X+Y ，证明：Z 的母函数为X,Y 母函数之积。根据这个性质重新证明性质2-1。 证：设Z(!!!此处应为 X ???)的分布为：...,,210p p p ，Y 的分布为：...,,210q q q 由于 {}{}{}{}{}∑∑∑=-===-===-====+==k r r k r k r k r q p r k Y p r X p r k Y r X p k Y X p k Z p 0 ,
5.2. 证性质5.1(2)：对于有向图，每条边有两个端，它们和边的关系不同。()v V d v + ∈∑是按端来计 数，恰好将每条边计数一次。()v V d v - ∈∑类似。所以有()()v V v V d v d v m +-∈∈==∑∑。 证性质5.6：首先 ()2v V d v m n δ∈=≥∑ ，所以2m n δ≤ 。 一定存在某个端，它的度为δ，则与该端关联的边构成一个大小为δ的割边集，所以βδ≤。 考虑一个大小为β的割边集，将每条边换成它的邻端，这是一个大小最多为β的割端集，所以αβ≤。 综上，2m n αβδ≤≤≤。 5.4. 证明：考虑树(,),||,||1T V E V n E n ===-。 某个端不妨设为n v ，()()n d v T =?。考虑其余1n -个端121,,,n v v v - ，如果悬挂点最多只有()1T ?-个，则： 1 ()()(()1)12[(1)(()1)]()()122()21 n i i d v T T n T T T n T n =≥?+?-?+?--?-=?+?-+-?=-∑ 但等式左边22n =-，矛盾。 所以T 中至少有()T ?个悬挂点。 5.6. 2(1)(1)(1)(1)11110011 110()det det 11110n n n n n n n n n t K n n n --?--?----???? ????---? ???===?? ??? ??? ---???? 3()(2)n n t K e n n --=-
5.7 (),(1)(1)(1)(1) 010()det 010n n n m m m n m n m m m t K n n ?-?-+-?+-????-???? =?? ?? ??-?? ???? 将第1,2,,1n n n m +++- 列加到第1列，再将第1列加回，得： (),(1)(1)(1)(1)(1) ()1(1)(1)(1)(1)(1) 1 11 ()det 0100101 01det 0100 10n n n m m n m m n m n m n n m n m n m m n m n m m t K n n m n m n n ?-?-?-+-?+-?--?-?-+-?+-????-????=? ? -?? ???? -???????????? ==? ? -?? ???? -???? 1- 5.8. 用Kruskal 算法： 依次选的边为：(3,6)，(1,3)，(6,7)，(1,2)，(5,6)，(1,4) 用破圈法： 依次去掉的边为：(2,7)，(4,5)，(2,3) 5.10. （1） 用D 算法： v1 v2 v3 v4 v5 v6 置定端 距离 路由 0 1 0 1 9.2 1.1 3.5 3 1.1 1 9.2 3.5 2.9 5 2.9 3 9.2 3.5 8 4 3.5 1 9.2 8 6 8 5 9.2 2 9.2 1
电力通信网可靠性分析评估方法研究秦建滨 发表时间：2018-04-19T16:15:32.480Z 来源：《电力设备》2017年第31期作者：秦建滨 [导读] 摘要：电网对通信网的依赖性不断增强，对通信网安全可靠性要求在不断提高；随着电力通信网规模日益庞大、结构日益复杂，承载的电网生产、管理业务信息量飞速增长，电力通信网面临的安全风险也与日俱增，安全生产工作面临着前所未有的压力和挑战。 （国网山西省电力公司临汾供电公司山西临汾 041000） 摘要：电网对通信网的依赖性不断增强，对通信网安全可靠性要求在不断提高；随着电力通信网规模日益庞大、结构日益复杂，承载的电网生产、管理业务信息量飞速增长，电力通信网面临的安全风险也与日俱增，安全生产工作面临着前所未有的压力和挑战。开展通信网可靠性分析评估工作，有助于正确认识通信网的可靠性水平，并能有效地指导通信网规划、建设和优化工作。 关键词：电力通信网；可靠性；评估方法 前言 在我国国民经济实现不断发展的现阶段，电力系统的建设也随之进入到了一个全新的阶段，电网对于通信网的依赖性更是在不断的增强，对于通信网的可靠性因而提出了越来越高的要求。目前，随着电力通信网建设规模的加大，其结构也日趋复杂，使得电力通信网多面临的风险因素也逐渐增多，如何采取科学有效的评估方法对电力通信网的可靠性进行分析，已经成为相关研究人员亟待解决的重要问题，因此要对其予以高度的关注。 1电力通信网可靠性分析评估现状及问题分析 当前开展电力通信网可靠性分析工作主要面临以下问题：①缺乏系统而实用的电力通信网可靠性分析评价及量化评估方法。虽然近年来系统内外对电力通信网可靠性分析方法的研究层出不穷，但难以找到能在系统全面和简单易行两方面同时兼顾的、易于付诸实际使用的评价方法来指导通信专业人员在电力通信网的日常运行管理工作中开展相关工作，并通过开展可靠性评价，找出通信网的薄弱、隐患环节，指导通信网风险评估工作能有的放矢地开展；更难以找到能将通信网络与其所承载的应用业务相结合、形成对应的量化评估方法去综合测算通信网对电网的安全保障能力[1]。②缺乏有针对性的指标体系和连贯一致的运行情况统计数据支持可靠性分析工作。“从运行中取数据、从数据中看问题”是确保通信网安全运行的重要手段。目前南方电网内实行的通信指标体系侧重于反映网络及所承载业务的总体、平均水平，但还不能完全满足通信网系统可靠性分析及风险预警的要求。③缺乏对应的智能化辅助分析手段。需要以智能化手段解决目前人手短缺、工作量不断增长、工作压力大等问题，提高工作效率。 2电力通信网可靠性分析评估方法研究 电力通信网作为服务于电力系统的通信专网，是由多个通信子系统构成的一个复杂系统。各个子系统之间关系复杂、网络单元类型多样，因此需要将多态的单元和复杂的交互关系结合起来。传统的可靠性研究方法已经不能解决问题，需要从系统的角度综合考虑可靠性影响因素，明确可靠性研究目标，从而对通信网的可靠性进行综合评估[2]。 2.1建立评估指标体系 在对影响电力通信网可靠性因素进行综合分析的基础上，筛选出能够反映电力通信网运行中不同系统、不同层面的统计信息。通过归纳整理，得到各种影响指标，进一步形成评估指标体系。评估指标体系是实现从定性评估到定量评估转换的重要环节，它对于评估结果的正确性和客观性具有非常重要的意义。根据各个指标之间的影响因素及其内在关系，将这些指标按支配关系分组，从而形成有序的递阶层次结构。 2.2确定指标权重 指标权重的确定是评价过程中的核心工作。指标的权重表明了该指标对于可靠性综合评估目标的相对重要程度。指标权重的确定是一个主观评估的过程，评估专家的经验和知识水平对评估结果影响很大，直接影响到评估结果的客观性和可信性。因此，指标权重具有一定的主观性[3]。 2.3收集相关基础数据 从电力企业的年度运行方式、工作现场的运行数据、业务支撑系统的统计数据、设备厂家的产品数据等方面获取相应的基础指标数据。根据指标体系的各个层级进行分类，整理后的数据就可以进入下一个步骤。 2.4指标指数化 指标指数化就是对基本指标数据进行无量纲化处理，取其相对值。根据问题的性质不同可以采用不同的无量纲化方法。 2.5计算目标值 计算可靠性综合评估的目标值相当于将各项指标的指数化数值，利用各指标的权重值进行集结，最终获得可靠性综合评估的目标值。 2.6管控能力分析 系统管控能力分析也就是从现有运行监控手段、资源管理手段、有效性角度，分析有效支撑系统运行的能力。分析要点如下：①运行监控手段：实现对系统（含所有光传输设备）进行故障管理、性能监视、配置管理、安全管理等功能。②资源管理手段：具备资源管理系统，数据录入完整、准确，并能提供多方位数据查询和统计等功能。③智能化系统分析手段：以智能化手段快速、准确分析系统存在隐患、检修情况下的运行方式变化与影响等情况，并提供应急恢复方案等功能。 2.7量化评估 量化评估也就是基于上述分析方法，通过细化各环节分析要点和要求，并确定评估分值标准，达到量化评估、易于呈现整体可靠性水平的目的。以某地区通信网的光传输网中设备构成合理性环节的量化评估为例，标准分为25分。评分方法：①220kV及以上厂站中存在单光缆站点的，减5分；且每高1.00%减1分；②110kV厂站存在单光缆站点的，减2分，且每增加5.00%减10％标准分；③省、地调度机构节点不具备2条及以上独立光缆路由，减10分；④任一条光缆中断或光纤网中任一节点中断，引发220kV及以上线路无主保护运行，控制主站-控制子站、控制子站至所带执行站的稳控通道A、B全断或3个及以上厂站调度通信系统中断，减10分；⑤一条高电压等级线路两侧站点的光传输通道，因缺乏随线光缆，造成无法开通或需要经过多段（≥4）低于该电压等级线路光缆或管道光缆跳接开通，每缺乏一条减5％标准分；⑥一条组网光缆中断，造成通信网主干光传输通道中断，无应急恢复的备用路由及资源，每缺乏一条减2％标准分。评分为20.5分，
通信网理论
课程情况介绍
1
课程情况介绍
? 学时 40 ? 先修课程 ? 概率论
? 随机事件概念； ? 随机事件的独立性与相关性； ? 条件概率与全概率定理； ? 常见概率分布及其特性； ? 多维随机变量及其分布函数； ? 随机变量的特征量（均值、方差、相关系数等）；
2
课程情况介绍
? 先修课程 ? 随机过程
? 大数定律及中心极限定理 ? 随机过程的特征量与特征函数； ? 泊松过程、生灭过程、更新过程； ? 马尔可夫过程的状态转移概率与切普曼 - 柯尔莫哥洛夫方
程式； ? 高斯过程
3
课程情况介绍
? 先修课程 ? 通信网络
? 电路交换、分组交换、ATM交换的概念 ? 局域网、广域网等网络 ? 计算机网络基本工作原理(七层协议等)
4
课程情况介绍
? 课程意义 ? 70年代以来，随着计算机、程控交换、分组交换、IP、ISDN、ATM等
技术的出现、通信网络技术飞速发展
演进的背后动机吗？
? 思考：为什么会出现这些技术？你了解技术演进的历史吗？你了解技术
? 21世纪的通信将是一个融合了语音、数据和图像业务的超高速、宽
带、可移动的多媒体网络
? 思考：这对于网络理论带来了哪些问题？如何比较提炼出这些问题？ ?
? 通信的多样化和大规模化要求对网络进行周密的预测、有效的控制
以及合理的优化
?
? 思考：你了解目前能做到这样吗？不去理会所谓的多样化和大规模化又
会带来什么样的问题？
? 随着硬件技术的不断成熟，网络管理和性能优化已经成为决定网络
公司成败的决定因素之一
? 思考： 都有哪些因素被认为是决定网络公司成败的决定因素？ 5
通信网理论基础试题及答案 (2005) 1. 请选择正确答案。（30分） (1) 在通信网中，无环的链称为： a. 链 b. 环 c. √径 d. 路 e. 树 f. 圈 (2) 若图Gc 是去掉图Ga 和Gb 所共有的端和边、仅保留图Gb 所特有的端和 边、并保留边的关联端所得出的一个新图，则图Gc 是： a. Ga ∪Gb b. Ga~Gb c. Ga –Gb d.(Ga ∪Gb)~(Ga ∩Gb) e. Ga ∩Gb f. √Gb~Ga g. Gb-Ga h. Ga Gb i. Ga~(Ga ∩Gb) j. √Gb~(Ga ∩Gb) (3) n 端无向全联结网的边数为： a. )2)(1(21--n n b. )2)(1(--n n c. 2)1(21-n d. )1(2 1 -n n √ (4) 右图是一个： 。 a. 非联结图 b. √联结图 c. √不可分图 d. 尤拉图 e.√M 图 f. 全联结图 g. 正则图 h. 树 i.√平面图 j.√H 图 (5) 源宿端间的割量取决于： a. 正向边和反向边上的流量 b. 正向边的容量√ c. 正向边和反向边的容量 d. 正向边的容量与反向边的流量 (6) 实际通信网平均运行寿命的指标一般取： a. 寿命 b. √无故障时间 c. 平均修复时间 d. 故障率 (7) 一个拥有m 条线路（m > 1）的通信系统，空闲概率为P 0，m 条线路均被 占用的概率为P m ，则系统效率为 a. 1- P 0 b. P 0 c. 1- P m d. P m e. √其他值 注：单窗口时系统效率为：1- P 0。
(8) 右图的联结度和结合度分别为： 。 a. 1，1 b. 2，1 c. 2，3 d. √3，3 e. 4，4 f. 1，2 g. 2，2 h. 3，2 i. 3，4 j. 其它 (9) n 端非联结图G 有k 个部分，则图G 的阶是： 。 a. n-k-1 b. √ n-k c. n-k+1 d. n-k+2 e. n-k-2 (10) 对于n 个端m 条边的图，其环阵是一个 的矩阵。 a. n n b. (m-n+1) (n-1) c. (m-n+1) (m-n+1) d. (n-1) (n-1) e. (n-m-1) (n-1) e. √(n-m+1) m f. n m g. (n-1) m h. (n-1) (m-n+1) (11) 一个顾客流，在时间t 内到达的顾客数k 服从泊松分布：t k k e k t t P λλ-?=! )()(，则相邻到达的顾客的间隔时间T 服从： a. 参数为λ的泊松分布 b. 参数为μ的负指数分布 c. 正态分布 d. k 阶爱尔朗分布 e. √参数为λ的负指数分布 f. 确定型分布 g. 参数为λ的均匀分布 (12) m 个用户公用m 条线路，采用即时拒绝方式，则该系统 a. 有呼损，有阻塞 b. 无呼损，有阻塞√ c. 有呼损，无阻塞 d. 无呼损，无阻塞 注：当系统处于拒绝状态时，系统是阻塞的。 (13) 爱尔朗分布族可以描述： a.√负指数分布 b.√泊松分布 c.√正态分布 d.√确定型分布 e. 二项分布 f.√贝努力分布 g. 均匀分布 h. √瑞利分布 2. 简述我国电话通信网的分级结构、各级的名称及其与长途区号的对应关系， 并画图表示。(10分) 答：我国电话通信网为五级结构，分别是： (1) 一级C1：大区中心，或省间中心。使用两位长途区号。 (2) 二级C2：省中心。 使用三位长途区号。 (3) 三级C3：县间中心。 使用三位长途区号。 (4) 四级C4：县中心。 使用四位长途区号。
第四章习题答案 4.1 解：),(R R R a s B a a a ρ+= 现 10,10,5.0===s a ρ 令),10(5.010)() ,()(R R R R R R a B a a F a s B a a a F +=∴+=ρ 迭代起点 67 .11287.0*65.11*5.010)65.11(65 .11285.0*61.11*5.010)61.11(61 .11281.0*51.11*5.010)51.11(51.11270.0*25.11*5.010)25.11(25 .112373.0*5.10*5.010)5.10(5 .10=+≈=+≈=+≈=+≈=+≈=F F F F F a R 总呼叫量 erl a R 65.11≈ 总呼损 287.0)65.11,10(),(≈=B a s B R 4.4 解： 617 .220 .1120.0*10)10,12(*10872.195 .0132.0*2.7)2.7,9(*2.7========AC AC AB AB B B γαγα 在AD 上，溢出呼叫流的特征 489 .415.2=+==+=AC AB AC AB γγγααα 利用Rapp 方法：088.2== αγz []811.10)1)(1]([,1164.1111 )(304 .11)1(3=+++++===---++= =-+=z z s a s z z a s z z a ααααααγ则向下取整 故等效系统为：a ＝10.811erl,而s ＝11
查表得，在AD 中继线为8时，B （11+8，10.811）< 0.01 4.5解：a ＝10，s ＝14 (1) 通过呼叫量 erl B a a 44.9)056.01(*10))10,14(1(*'=-=-= 根据例4.3 方查[]{}{}80.6)056.0084.0(101*44.9),(),1(1''=--=---=a s B a s B a a v 峰值因子72.0''==a v z （2）根据Wilkinson 定理 到达得呼叫量erl 56.0056.0*10==α 237.2254.1)11(===-+++-=α αααv z a s a v 峰值因子 4.7解：首先，在直达路由时 B （2，1）＝0.2 B(2,2)=0.4 B(2,3)=0.53 所以，在 a ＝1，2，3erl 时，网络平均呼损分别为0.2，0.4，0.53 在由迂回路由时，由于对称关系，假定边阻塞率为b ，边上到达的呼叫量为A ，则 A=a+2b(1-b).a 考虑方程：b=B(s,A)=B(2.A) 在a=1时，迭代求解为b=0.28 网络平均呼损13.0])1(1[2≈--=b b 56.064.0341 .053.02≈≈=≈≈=网络平均呼损时在网络平均呼损时在b a b a