通信网络基础 通信网络性能分析
通信网络的容量分析与优化
通信网络的容量分析与优化随着信息技术的发展和普及，通信网络越来越成为人们日常生活和工作中不可或缺的基础设施，但是网络容量的问题一直是困扰网络发展的瓶颈之一。
本文将从通信网络容量的概念、瓶颈、分析、优化等方面进行探讨和研究。
一、通信网络容量的概念通信网络容量是指网络可以承载的最大信息或数据传输量的大小。
通信网络的容量不仅与网络基础设施本身的技术特点和性能水平相关，而且与网络的拓扑结构、传输协议、传输介质等因素密切相关，因此，在进行通信网络容量的分析和优化时，需要综合考虑多方面的因素。
二、通信网络容量的瓶颈通信网络容量的瓶颈主要包括以下几个方面：1、传输带宽有限。
传输带宽是指数据在传输介质上的传输速率，由于物理介质本身的限制和传输协议的特点，传输带宽具有一定的局限性。
当网络传输的数据量和速率超过传输带宽的容量时，就容易导致数据丢失、延迟增加等问题。
2、网络拓扑结构不合理。
通信网络的拓扑结构是指网络中各个节点和链路的连接方式和布局。
不同拓扑结构的网络具有不同的优缺点和适应场景，但是，如果网络拓扑结构不合理，容易造成数据包传输路径不明确、网络堵塞等问题，影响网络通信的容量和可靠性。
3、网络设备性能不足。
通信网络的设备包括路由器、交换机、网关等多种设备，这些设备的性能直接影响着网络的通信质量和容量。
如果设备的处理能力、存储容量、数据转发速率等方面存在瓶颈或不足，就会影响整个网络的容量和性能。
三、通信网络容量的分析方法为了全面分析网络的容量，可以采用以下几种分析方法:1、网络拓扑结构分析。
通过分析网络的物理结构和逻辑结构，寻找网络容量瓶颈所在，从而制定优化策略。
2、传输协议分析。
传输协议是指网络数据传输的规范和约定，不同的传输协议具有不同的优缺点。
通过对传输协议的分析，可以找到最适合当下网络容量要求的协议，从而提升网络容量。
3、设备性能分析。
通过对网络设备的监控和测试，找出设备的性能瓶颈，从而对设备进行调整和升级，提升网络容量。
随机过程在通信网络性能评估中的应用
随机过程在通信网络性能评估中的应用随机过程是一种随时间变化的数学模型，广泛应用于多个领域，包括通信网络性能评估。
通信网络是现代社会信息交流的重要基础设施，因此评估其性能对于确保高效的通信至关重要。
本文将介绍随机过程在通信网络性能评估中的应用，并探讨其重要性以及优势。
1. 随机过程在通信网络性能分析中的重要性通信网络的性能评估是衡量其可靠性、吞吐量和延迟等指标的过程。
而随机过程提供了一种强大的工具来模拟和分析网络中的随机事件和变化。
通过对通信网络中的随机过程进行建模和分析，我们能够得到对网络性能的准确评估，这对于网络设计、优化和故障排除至关重要。
2. 随机过程在网络流量建模中的应用网络流量是网络性能评估中的重要指标之一，而随机过程可以用来描述和模拟网络中的流量变化。
例如，在数据传输过程中，网络中的流量可能随着时间的推移而发生变化。
通过将网络中的流量建模为随机过程，我们可以确定网络拥塞、带宽利用率以及传输速率等关键指标，从而对网络性能进行评估。
3. 随机过程在网络延迟分析中的应用网络延迟是衡量通信效果的重要指标之一，它直接影响到通信质量和用户体验。
随机过程能够提供对网络延迟进行建模和分析的方法。
通过对网络中的时延进行随机过程建模，我们可以确定网络延迟的概率分布、平均延迟以及延迟的变化情况等信息，从而评估网络的性能。
4. 随机过程在网络可靠性评估中的应用通信网络的可靠性是保证信息传输顺利进行的重要要素。
随机过程可以用来分析和评估网络的可靠性。
通过建立与通信网络相关的随机过程模型，我们能够推导出网络中节点和连接的可靠性指标，如故障率、平均修复时间等。
这些指标对于评估网络的可靠性以及进行网络故障预测和恢复策略的制定非常重要。
5. 随机过程在网络容量规划中的应用网络容量规划是确保网络能够满足日益增长的通信需求的重要环节。
随机过程可以为网络容量规划提供建模和分析的工具。
通过对通信网络中的随机事件和变化进行建模，我们可以预测网络在不同负载下的性能表现，进而指导网络容量的规划和扩展。
实时监测与分析通信网络质量
实时监测与分析通信网络质量随着信息技术的快速发展，通信网络在我们的日常生活和工作中扮演着至关重要的角色。
无论是移动通信网络还是互联网，网络质量的稳定与高效对于用户体验和业务运营都有着举足轻重的影响。
因此，实时监测与分析通信网络质量成为了网络运营商、企业和用户必须关注的重要任务。
一、实时监测通信网络质量实时监测通信网络质量是为了确保网络服务的稳定性和可用性。
针对不同类型的通信网络，我们可以采用各种工具和技术进行监测。
1. 测量网络带宽和延迟：通过测量带宽和延迟，我们可以评估网络的速度和响应时间。
这有助于我们了解网络是否能够满足用户的需求，并及时发现网络拥塞或故障。
2. 监控核心设备状态：通过监控核心设备（如路由器、交换机）的状态，我们可以实时获取设备的运行情况。
这样可以帮助我们及时发现设备故障或性能下降的问题，并采取相应的措施进行修复或优化。
3. 监测服务可用性：通过监测网络服务的可用性，我们可以了解服务是否正常运行，并及时发现服务中断或异常的情况。
这有助于我们及时通知用户并解决问题，提升用户体验。
4. 检测网络安全威胁：实时监测通信网络还需要关注网络安全问题。
我们可以采用入侵检测系统（IDS）和防火墙等安全设备，对网络流量和网络行为进行监测和分析，及时发现并应对网络攻击和恶意行为。
二、分析通信网络质量数据通过对通信网络质量数据的分析，我们可以深入了解网络的性能和状况，并作出相应的优化和改进。
以下是一些常见的分析方法：1. 数据可视化：将通信网络质量数据以图表、图形或地图等形式进行可视化展示，便于我们直观地观察数据的变化趋势和关联关系。
例如，可以绘制网络带宽随时间变化的折线图，帮助我们发现网络拥塞和高峰时段。
2. 统计分析和报告：通过统计分析，我们可以得出网络质量的指标和统计数据，如平均带宽、数据包丢失率、延迟等。
这些数据有助于我们了解网络的整体表现，并与设定的性能指标进行比较，从而评估网络的质量。
空基弹性通信网络性能分析
17网络通信技术Network Communication Technology电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering1 概述当前海上编队跨区域通信主要依靠卫星通信，数据传输架构为集中接入的分层网络形式，卫星通信的容量以及易受干扰的特性很难保障局部区域对抗条件下的通信保障任务，海上编队数据通信网络缺少弹性手段。
本文针对天基卫星通信网络遭受降级或拒止情况，提出利用空中有人和无人作战平台构建空基移动自组织网络，为海上编队提供弹性数据传输服务。
空基通信网络利用空中平台通信覆盖灵活、空间抗干扰能力强、抗毁生存能力强等特点，链接太空、空中、海面以及地面节点，构建了网络化的抗毁功能层。
本文利用基于STK 和QualNet 的混合仿真方法建立了海上编队数据传输仿真场景，评估了空基通信网络传输性能。
2 研究现状2.1 美军空基通信网络分析美军提出了发展联合空中层网络（JALN ）概念[1]，试图将美军各军兵种所有的空中平台都纳入到一个一体化的空基网络体系，成为美军空天地一体化网络的一部分。
JALN 将提供三项核心功能[2]，包括：大容量骨干网（HCB ），提供跨JOA 大批量信息传输能力以及通过地面或卫星通信接入GIG 的能力；分发/接入/距离扩展（DARE)，提供专用的、可伸缩网络传输能力；转换功能：即促进HCB 和DARE 功能间网络信息和波形交换和转换的能力。
当前，美军空中层网络现阶段最突出的问题就是各封闭通信网络系统之间的兼容性问题，目前智能依靠网关系统的转换来实现整个空中层网络的互联互通，这些网关系统也是现阶段美军空中层网络无缝运转的关键。
诺斯洛普•格鲁曼公司开发的战场机载通信节点（BACN ）[3]是一种可扩展通信距离的机载通信中继系统，已成功部署在阿富汗等地区提供指挥控制和地面节点之间的飞行中继通信。
2.2 机载网络通信协议机载网络路由协议要求在链路变化、带宽受限等情况下，能够实现快速收敛的路由生成与路由选择策略，保持链路畅通。
通信网络的性能分析与评价
通信网络的性能分析与评价随着信息技术的不断发展，通信网络已经成为了现代社会生产和生活的必要基础设施，而通信网络的性能分析和评价则成为了保障通信网络稳定运行的重要手段。
一、通信网络性能分析通信网络的性能分析可以从多个方面入手，如带宽、时延、可靠性、容量等等。
其中最重要的指标是带宽，带宽是指单位时间内数据传输的速率，通常用千字节/秒、兆字节/秒等单位来表示。
带宽越大，数据的传输速度就越快，用户的体验也就越好。
因此，提高带宽往往是通信网络性能分析的重点。
除此之外，时延也是通信网络性能分析中的重要指标之一。
时延即数据从源节点到目的节点所需要的时间，可以分为传输时延、排队时延、处理时延等几个方面。
其中，传输时延是数据传输过程中的物理时延；排队时延是网络设备处理大量数据包时产生的等待时间；处理时延是网络设备对数据包进行处理的时间。
时延越小，数据传输速度也就越快，这对某些需要时效性的应用非常关键，如实时视频传输、在线游戏等。
此外，可靠性也是通信网络性能分析的一个关键指标。
可靠性指的是网络在遭遇故障时的恢复能力。
在现实应用中，通信网络往往会遭受各种攻击和干扰，如黑客攻击、网络病毒、自然灾害等，因此可靠性的评估也成为了通信网络性能分析的重要内容之一。
二、通信网络性能评价通信网络性能评价是对通信网络进行全面评估的过程，旨在衡量网络是否满足用户需求，并为网络优化提供参考。
通信网络性能评价主要涉及网络质量评估、服务水平评估、安全性评估和成本评估等几个方面。
网络质量评估主要侧重于网络的基本性能指标，如带宽、时延、可靠性等，以及用户体验评估。
通过网络质量评估，我们可以了解到网络当前的瓶颈和不足之处，并采取相应的措施进行优化。
服务水平评估则侧重于网络服务是否达到用户的要求。
无论是企业还是个人用户，对通信网络的服务水平都有着严格的要求，如网络的可用性、稳定性等等。
因此，服务水平评估也成为了通信网络性能评价的一个重要方向。
安全性评估则侧重于网络的安全性能，包括网络攻击和用户隐私等方面的保护评估。
电信网络优化技术的方法与性能分析
电信网络优化技术的方法与性能分析随着信息技术和通信技术的飞速发展，电信网络的优化变得愈发重要。
电信网络的优化涉及到各种技术和方法，旨在提高网络的性能、稳定性和可靠性，以满足用户对网络服务的需求。
本文将探讨电信网络优化的常见方法，并对其性能进行分析。
1. 无线网络优化技术1.1. 频谱管理与频率规划频谱是无线通信的关键资源，合理的频谱管理和频率规划可以提高网络的容量和覆盖范围。
电信运营商可以通过频谱监测、分析和优化，选择最优的频率资源分配方案，以避免频谱重叠和干扰现象，提高频带利用率和网络质量。
1.2. 功率控制和信号调节功率控制和信号调节是优化无线网络性能的重要手段。
通过适当的功率控制、信号调节和覆盖范围优化，可以避免无线信号的强弱不一和覆盖范围过大或过小的问题，提高无线网络的容量和覆盖范围，减少干扰和衰落，提高通信质量和用户体验。
1.3. 基站布设与资源管理合理的基站布设和资源管理可以提高无线网络的覆盖范围和容量，并平衡网络负载和流量分布。
通过网络规划、基站选址、拓扑优化等方法，可以避免基站过于密集或过于稀疏的问题，充分利用基站的资源，提高网络性能和用户体验。
2. 有线网络优化技术2.1. 带宽管理与流量控制有线网络的带宽管理和流量控制对提高网络的性能和可靠性至关重要。
电信运营商可以通过带宽分配、流量限制和流量调度等方法，合理管理网络的带宽资源，平衡用户的网络流量，避免网络拥堵和阻塞，提高网络的传输速率和延迟性能。
2.2. 路由优化与网络拓扑设计路由优化和网络拓扑设计可以提高有线网络的稳定性和可靠性。
通过合理设计网络拓扑结构、配置路由协议和优化路由算法，可以实现快速、可靠的数据传输和路径选择，提高网络的拓展性和容错性，减少网络故障和数据丢失。
2.3. 网络安全与攻击防护网络安全是有线网络优化中的重要方面。
电信运营商需要采取适当的安全防护措施，包括数据加密、访问控制、防火墙和入侵检测等技术，以保护网络免受恶意攻击和非法访问，确保网络数据的安全性和隐私性。
通信专业研究生考试科目
通信专业研究生考试科目
1.通信原理与系统：这是通信专业的基础课程，主要包括电磁波传播、调制解调、多路复用、数字通信等内容。
2. 数字信号处理：数字信号处理是现代通信技术中不可缺少的一个环节，包括数字滤波、数字变换、数字信号压缩等方面。
3. 通信网络：通信网络是通信技术应用的重要领域，涉及到网络拓扑结构、网络协议、网络性能分析等方面。
4. 无线通信技术：无线通信是现代通信技术的重要组成部分，包括无线信道特性、无线调制、无线传输协议及网络等方面。
5. 光纤通信技术：光纤通信是现代通信技术的另一项重要技术，包括光纤传输特性、光纤调制、光放大器、光纤网络等方面。
除此之外，还可能包括通信安全、信号检测与估计、信息理论等方面的考试内容。
考生需要对这些方面的知识进行深入学习和研究，才能顺利通过通信专业的研究生考试。
- 1 -。
通信工程中的通信网络性能监测与分析
通信工程中的通信网络性能监测与分析在当今数字化时代，通信网络已成为社会运转的关键基础设施，如同人体内的血管一样，为各种信息的传递提供着通道。
而通信网络性能的优劣，直接影响着信息传递的效率和质量，关乎着人们的生活、工作以及整个社会的发展。
因此，对通信网络性能进行监测与分析显得尤为重要。
通信网络性能监测，简单来说，就是对网络运行状态的实时观察和数据收集。
这就好比我们在开车时时刻关注仪表盘上的速度、油量等指标，以便及时了解车辆的运行状况。
在通信网络中，我们监测的指标众多，包括但不限于网络的带宽利用率、延迟、丢包率、信号强度等。
带宽利用率是衡量网络资源使用程度的重要指标。
想象一下一条高速公路，如果车辆过多，道路拥堵，通行速度就会下降。
同样，当网络中的数据流量超过带宽的承载能力时，就会出现网络拥塞，导致数据传输延迟增加，甚至丢包。
延迟则反映了信息从发送端到接收端所需的时间。
比如我们进行视频通话时，如果延迟过高，双方的交流就会出现明显的卡顿和不同步，严重影响沟通效果。
丢包率表示在传输过程中丢失数据包的比例。
就像邮寄包裹，如果有太多包裹在途中丢失，收件人就无法完整地收到所期望的物品。
在通信网络中，丢包会导致数据不完整，影响应用的正常运行。
信号强度则直接关系到通信的稳定性和可靠性。
在手机通信中，如果信号太弱，通话可能会中断，上网速度也会变得很慢。
为了获取这些性能指标的数据，需要运用各种监测技术和工具。
常见的有网络探针、流量监测软件、性能测试设备等。
网络探针就像是网络中的“侦察兵”，被部署在关键节点上，实时收集数据并反馈给监测系统。
流量监测软件则可以对网络中的数据流量进行分析，帮助我们了解不同应用和用户对网络资源的占用情况。
有了监测数据后，接下来就是对这些数据进行分析。
分析的目的是找出网络中存在的问题和潜在的风险，并提出优化和改进的方案。
通过对带宽利用率的分析，可以判断网络是否需要扩容，或者是否存在某些应用过度占用带宽的情况。
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方差为：
vk
k (1k
sk
ak
1k
ak
)
k 1,2,..., n
在备用中继线群上到达的总呼叫量和方 差分别为：
1 2 ...n
v v1 v2 ... vn
呼损的近似计算方法Rapp Nhomakorabea第一步，计算
z v
第二步，令 a v＋3z(z 1)
然后，s a( z) 1 z 1
系统的稳态方程如下：
ap( j 1, k) ( j 1) p( j 1, k) (k 1) p( j, k 1) (a j k) p( j, k) 0 j s 1, k 0
ap(s 1, k)＋ap(s, k 1) (k 1) p(s, k 1) (a s k) p(s, k) k 0且p(s,1) 0
例4.5 在图4.4中，路由AD为AB和AC的迂 回路由，AB和AC之间到达的呼叫流为
Poisson过程，且
aAB 8.8erl, sAB 13；aAC 7.7erl, sAC 11
AB和AC的溢出呼叫量将去路由AD，如果 AD的中继线数目为5。问：最后的呼损和 拒绝呼叫量各为多少？
D
C
A
B
Rapp的近似方法也可以应用在部分利用 度的中继线群上，完成呼损计算，在例 4.6中有一个部分利用度中继线群的简单 例子。
例4.6 部分利用度中继线群，图4.5。
A
B
图4.5 部分利用度系统
4.4电话网络平均呼损的计算 4.4.1端对端呼损计算
Erlang呼损公式能够计算局部的呼损，现
在考虑计算网络的平均呼损。
要完成网络呼损计算，必须计算出任意 端对端之间的呼损。
网络中任意两端之间呼损的计算依赖于 许多因素，下面首先考虑一些简单的情 况。
在图4.6中，端A和B之间的连接有n个边，
公式将会不适用：
交换机的中继线群不是全利用度。
用户数目有限。
大量重复呼叫流。
大量迂回呼叫流。
网络平均呼损和平均时延计算
所谓网络平均呼损和网络平均时延计算， 就是在已知下面条件时：
1 各节点之间呼叫量或包到达率； 2 网络拓扑结构； 3 网络容量配置； 4 网络路由规划。
然后分别去计算网络平均呼损或计算网 络平均延时。
第四章 通信网络性能分析
4.1介绍
本章将在上一章的基础上，进一步讨论 通信网的性能分析，完成网络的平均呼 损计算和平均时延计算，了解网络各种 优化模型。
对于网络这个整体，实际上有许多交换 机，彼此之间相互影响。
一个单独交换系统或排队系统的分析是 基础，但是不充分。
首先考虑Erlang公式，这是一个局部呼损 的计算公式。在下面这些情况下，Erlang
v (1 a ) s 1 a
根据定理4.1，溢出呼叫流不是Poisson过
程并可证明 v
峰值因子 z v
例4.3 呼叫量 a首先到达有s条中继线的
第一路由，然后溢出呼叫量去第二路由，
如果
s 20 a 1,5计erl算：
1 第一路由上通过的呼叫量和方差；
2 到达第二路由上的呼叫量和方差；
概率归一性
s
p( j,k) 1
j0 k 0
实际系统中呼叫数 j 的分布为：
pj p( j,k) k 0
溢出系统中呼叫数 k 的分布为：
s
qk p( j,k) j0
定理4.1 (Wilkinson)
分布 qk 的均值 E[k] 和方差 v Var[k] 定理4.1
aB(s,a)
4.3.2 溢出呼叫流呼损的近似 计算方法
溢出呼叫流不在是Poisson过程，但是它
的特征可以用它的均值和方差表示 。
这个近似方法首先计算一个中继线群上 到达总呼叫流的均值和方差，然后考虑 一个等价系统，该系统的特征有两个参 量，中继线数目s和到达的呼叫量a，然 后依照图4.2中的概念计算该等价系统溢 出呼叫量的均值和方差。
4.2重复呼叫流
一般来说，重复呼叫流不再是Poisson过
程。但是为了分析和计算简单，下面介 绍的一个近似计算方法假定重复呼叫流
是Poisson过程，这样原始呼叫流和重复 呼叫流之和仍为Poisson过程。
原始呼叫流为 a ，由于重复呼叫，a 为 增加的呼叫量，则总呼叫量 aR 为：
aR a a
被拒绝的呼叫量为：aRB(s,aR ) 如果 a 占被拒绝的呼叫量的比例
为,(0 1) ，则
aR a aR B(s, aR )
在给定了 a , s 和 之后，可以通过上 面的方程，使用迭代的方法求 aR ，呼 损和通过的呼叫量。
例4.1如果 a＝4.0erl, s 6, 0.5 ，求 aR ， 呼损和通过的呼叫量。
Poisson过程呢？
无限条中继线溢出系统
s条中继线实际系统 a
图4.2 溢出呼叫流
溢出呼叫流的稳态方程
假如使用一个二元变量 ( j, k)，0 j s, k 0 表示系统状态，其中j表示第一个系统的 呼叫数，k表示第二个系统中的呼叫数， 用 p( j,k) 表示状态 ( j, k) 的概率。
实践表明，当中继线群负荷较重时可以 认为 1 。对一般的中继线群，可以认 为 0.55 。
4.3 溢出呼叫流 4.3.1 溢出呼叫流的统计特征
考虑Erlang拒绝系统，到达的呼叫量为a，
中继线数目为s，则拒绝概率为 ，
溢出B(的s,a呼) 叫量为
。 aB(s, a)
如果对于溢出的呼叫流，提供第2条路由， 在第2条路由上，溢出呼叫流是否仍为
但s一般不为整数，向下取整，记为 [s]
第三步，重新计算
a ([s] 1)( z 1) z
有了等效系统的a 和 [s] ,通过它们就可
以计算最后的呼损。
例4.4 在一个迂回路由上到达的呼叫量 的特征如下： 3.88,v 7.29
请计算需要多少条中继线才能使最后的 呼损小于0.01？ 被拒绝的呼叫量为多少？
近似方法的目标是使这个均值和方差与 实际系统中呼叫流的均值和方差一致，
从而在知道实际系统中继线数目c后，可 以依照Erlang呼损公式计算呼损。
a1
s1
a2
s2
溢出呼叫流
c
an sn
图4.3 溢出呼叫流的分析
每个中继线群的溢出呼叫量为： k ak B(sk , ak ) k＝1,2,..., n