《通信网理论基础》实验指导书.doc

校内讲义 《通信网理论基础》实验 指导书 通信工程系通信网课程组编写 吉林大学通信工程学院 2016年7月 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 实验一：路径选择实验 1 实验二：通信业务量分析实验 4 实验三：Gompertz（龚伯兹）模型实验 8 实验四：Logistic（罗吉特）模型实验 13 PAGE 3 实验一：路径选择实验 一、实验目的 在进行通信网选择路由时，首选路由和各个迂回路由通常都是按照路径最短的原则进行的，目的是为了使网络费用达到最小。在求解最短径的算法中常用的有D算法和F算法。D算法用于求指定节点到其他各节点的最短路径；F算法用于求任意端间最短径。在实际中都是由计算机实现这两种算法来帮助设计人员进行路由设计。本次实验目的就是要使学生深入理解这两种算法并能用计算机编程语言实现这两种算法。 二、实验内容 用MATLAB编程语言实现D算法。 用MATLAB编程语言实现F算法。 三、实验原理 （一）D算法 1．D算法原理 已知图G=(V,E)，将其节点集分为两组：置定节点集Gp和未置定节点集G-Gp。其中Gp内的所有置定节点，是指定点vs到这些节点的路径为最短（即已完成最短路径的计算）的节点。而G-Gp内的节点是未置定节点，即vs到未置定节点距离是暂时的，随着算法的下一步将进行不断调整，使其成为最短径。在调整各未置定节点的最短径时，是将Gp中的节点作为转接点。具体地说，就是将Gp中的节点作为转接点，计算（vs,vj）的径长（vj∈G-Gp），若该次计算的径长小于上次的值，则更新径长，否则，径长不变。计算后取其中径长最短者，之后将vj划归到Gp中。当（G-Gp）最终成为空集，同时Gp=G，即求得vs到所有其他节点的最短路径。 ：表示vs与其他节点的距离。 在Gp中，wi表示上一次划分到Gp中的节点vi到vs的最短路径。 在G-Gp中，表示从vs到vj 仅经过Gp中的节点作为转接点所求得的该次的最短路径的长度。 如果vs与vj不直接相连，且无置定节点作为转接点，则令。 2．D算法实现流程 D算法流程如图1所示。 图1 D算法流程图 （二）F算法 1．F算法的基本思路 F算法使用距离矩阵和路由矩阵。 距离矩阵是一个n╳n矩阵，以图G的n个节点为行和列。记为W ，其中表示图G中vi和vj两点之间的路径长度。 路由矩阵是一个n╳n矩阵，以图G的n个节点为行和列。记为R，其中表示vi至vj经过的转接点（中间节点）。 F算法的思路是首先写出初始的W阵和R阵，接着按顺序依次将节点集中的各个节点作为中间节点，计算此点距其他各点的径长，每次计算后都以求得的与上次相比较小的径长去更新前一次较大径长，若后求得的径长比前次径长大或相等则不变。以此不断更新和，直至W中的数值收敛。 2．F算法实现流程 F算法流程如图2所示。 图2 四、实验要求 1．自学熟悉MATLAB编程语言。 2．用MATLAB编程语言实现D算法和F算法。 3．记录实验结果（D算法包括实验中间过程的数据及结果曲线，F算法包括每一步的实验结果），分析实验过程中遇到的问题。 4．写出实验报告（包括实验目的、实验内容、实验原理，实验结果及分析）。 PAGE 6 实验二：通信业务量分析实验 一、实验目的 在通信网的规划设计和优化时，需要寻求能够满足各项性能指标的设计和优化方案是非常重要的，排队论为通信网的设计和优化提供了理论依据。Elang B公式和C公式是分析通信网络的主要公式。Elang B公式为阻塞呼叫清除系统提供了一个保守的GoS估算，对于有限用户的M/M/m(m,N)系统，通常会产生更小的阻塞概率。Erlang C公式定义为到达的呼叫需要等待的概率。在实际中都是由计算机实现这两个公式来帮助设计人员进行通信网络的优化设计。本次实验目的就是要使学生深入理解这两个公式并能用计算机编程语言实现这两个公式。 二、实验内容 1．用MATLAB编程语言实现Erlang B公式。 2．用MATLAB编程语言实现Erlang C公式。 三、实验原理 业务量理论就是利用Erlang B公式或C公式，即业务量、中继线（或信道）数量和阻塞概率（或呼叫等待概率）之间的关系式，在一定的服务等级上，在已知业务量预测值的条件下，确定中继电路数、长途电路数、或求移动网中核心网的电路数、无线网的信道配置等。业务量理论就是用来设计一定的服务等级上，能够处理一定呼叫容量的服务系统，目的是使固定数量的中继线路或信道可为一个数量更大的、随机的用户群体服务。 （一）Erlang B公式 1．M/M/m(n)排队系统 因为M/M/m(n)系统属于生灭过程，根据生灭过程的结论来求解和。对于M/M/m(n)排队系统，有： （1） （2） 将和