spContent=银行为何需要引入排号机?为什么不在窗口排队?学生餐厅到底开多少个服务窗口,大家排成一个队列还是多个队列好?怎样找到最快回家的路?怎样花最少的钱把货物运出去?一个城市到底建多少个4G基站和5G基站?这些生活中的问题,可以通过排队论和图论来合理的解决。
本课程定位信息通信网络的排队论和图论,系统讲解话务量、容量、时延、最短路径等关键知识点,构建信息通信网络基础理论框架,为后续从事通信和网络方面的科研、开发及应用等工作打下坚实的理论基础。
通过本课程的学习,同学们将了解信息通信网络理论的发展历史,通过对信息通信网络中的元素进行数学建模,表征出影响网络容量的关键因素;用概率理论、工程近似、仿真建模等手段来解决信息通信网络分析和设计等关键问题。
—— 课程团队
银行为何需要引入排号机?为什么不在窗口排队?学生餐厅到底开多少个服务窗口,大家排成一个队列还是多个队列好?怎样找到最快回家的路?怎样花最少的钱把货物运出去?一个城市到底建多少个4G基站和5G基站?这些生活中的问题,可以通过排队论和图论来合理的解决。
本课程定位信息通信网络的排队论和图论,系统讲解话务量、容量、时延、最短路径等关键知识点,构建信息通信网络基础理论框架,为后续从事通信和网络方面的科研、开发及应用等工作打下坚实的理论基础。
通过本课程的学习,同学们将了解信息通信网络理论的发展历史,通过对信息通信网络中的元素进行数学建模,表征出影响网络容量的关键因素;用概率理论、工程近似、仿真建模等手段来解决信息通信网络分析和设计等关键问题。
—— 课程团队
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课程概述
本课程面向通信工程、电子信息工程、信息工程、空间信息与数字技术等专业,帮助学生构建信息通信网络的数学理论框架,为后续知识学习和创新打下坚实基础。通过本课程学习,学生能够使用数学工具,定量分析信息通信网络的容量和时延性能;基于例题和案例的讲解,学生能够围绕节点、信道和网络,逐层建立网元、中继线路和网络的性能分析模型,理解信息通信网研究、建设和运维中常用到的阻塞率、时延、可靠性等典型术语,从理论上阐述这些术语的相互关系,从而提升综合分析和创新能力。
本课程的教学团队主要由北京邮电大学信息与通信工程学院《通信网理论基础》一线的富有教学经验的骨干教师构成,课程负责人为信息与通信工程学院院长彭木根教授,将立足信息通信网络,同时面向互联网、物流、交通等领域的应用,通过严谨的理论教学和活泼的案例分析,帮助学生掌握基础理论,学以致用,为未来从事通信、计算机、人工智能、物流等领域的科研和应用等工作打下坚实的理论基础。
授课目标
本课是电子信息类(信息通信)的一门专业基础课,面向通信工程、电子信息工程、信息工程、空间信息与数字技术等本科专业的学生,讲授通信网络的基础理论与核心技术,课程目标为:
- 目标1: 学习网络方面的理论基础,包括网络的基本理论和数学模型,以及网络建模和分析方法。
- 目标2: 建立通信网络的基本概念和基本模型,了解通信网络性能分析的基本方法,掌握通信网络拓扑结构分析方法,熟悉通信网络可靠性分析方法,培养学生分析通信网络性能的能力。
- 目标3: 理解通信网中节点和链路的资源描述方式,能够运用排队论和图论的理论工具去分析通信工程实践中的网络阻塞、路由规划等问题。
课程大纲
绪论
课时目标:理解本课程的课程内容,建立通信网络的理论思维模式
1.1 生活中的排队问题
1.2 这门课的研究对象
1.3 这门课的知识结构
1.4 这门课的价值意义
通信信源模型
课时目标:理解排队中的随机过程,能够运用概率论的理论工具分析通信信源,掌握M/M/1队列的分析方法
2.1 泊松过程
2.1.1泊松过程的引入
2.1.2泊松过程的期望、方差、性质、应用
2.2泊松过程与负指数分布的关系
2.3 负指数过程
2.3.1负指数分布的定义、期望与方差
2.3.2负指数分布的无记忆特性
2.3.3负指数分布的性质与应用
Erlang拒绝和等待系统
课时目标:理解Erlang即时拒绝系统和等待系统的分析过程,掌握呼叫量、业务量、阻塞率、时延等通信性能指标,能运用B公式和C公式分析队列。
3.1 马尔可夫链的基本概念
3.2 生灭过程
3.3 排队系统的表示
3.4 little公式
3.5 M/M/1排队系统分析
3.6 M/M/1系统时间和例题
3.7 爱尔兰即时拒绝系统
3.8 爱尔兰即时拒绝系统的性能分析
3.9 爱尔兰即时拒绝系统中继线的讨论
3.10 爱尔兰等待制系统
3.11 爱尔兰等待制系统的等待时间
3.12 爱尔兰等待制系统的进一步讨论
3.13 混合制的M/M/s/n系统
通信网络性能分析
课时目标:掌握多交换机系统的分析方法,理解溢出流模型,掌握网络平均呼损和平均时延的计算方法。
4.1.通信网性能优化方法
4.2.影响网络性能的因素
4.3-重复呼叫流、溢出呼叫流
4.4. 溢出呼叫流呼损近似计算方法
4.5.溢出呼叫流呼损计算例题分析
4.6-溢出流呼叫流呼损计算例题分析-部分利用度系统
4.7电话网络平均呼损
4.8数据网络平均时延
网络拓扑结构分析
课时目标:掌握图论的基本概念,能熟练掌握生成树算法、最短路径算法、最大流算法和最小费用流算法。
5.1 图的定义及基本概念
5.2 树的定义及基本性质
5.3 割集与连通度
5.4 图的矩阵表示
5.5 最小树算法
5.6 最短路径算法
5.7 网络流量问题
5.8 最大流问题
5.9 最小费用问题
多址接入技术
课时目标:掌握随机接入系统的分析方法,理解ALOHA协议中吞吐量的计算方法,了解重传机制的作用
6.1 介质访问控制概述
6.2 纯随机多址接入系统
6.3 时隙化多址接入系统
6.4 重传机制和载波监听机制
6.5 轮询机制
通信网的可靠性
课时目标:理解通信网可靠性的多种评价指标,能运用排队论和图论的理论知识分析可靠性。
7.1可靠性的概念
7.2可靠性的概率分析
7.3不可修复系统和可修复系统
7.4串并联分析法
7.5可靠性的拓扑分析
7.6网络综合可靠性分析
7.7可靠性分析方法
7.8习题分析
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预备知识
证书要求
为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项:
1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
参考资料
1.教材
《通信网理论理论与技术基础》,彭木根、李慧、李屹、王珂、闫实、谢人超,北京邮电大学出版社,2024年1月出版
2. 参考书目
[1] 《通信网理论基础(修订版)》,周炯槃主编;张琳、望育梅、禹可、刘雨编著,人民邮电出版社,2009年10月出版
[2] 《通信网性能分析基础》 苏驷希 北京邮电大学出版社 2006年6月出版
[3] 《图与网络流理论》,田丰、张运清著,科学出版社,2015年1月出版
[4] 《排队论基础与分析技术》,唐应辉、唐小我著,科学出版社,2006年1月出版
[5] 《现代通信理论基础(中册)网络理论》,樊平毅、冯重熙著,清华大学出版社,2007年5月出版
6] Performance Analysis of Telecommunications and Local Area Networks, Wah Chun Chan, Kluwer Academic Publishers, 2000
[7] Introduction to Queueing Theory, Robert B Cooper, Elsevier North Hooland, 1981
[8] Network Flows, Theory Algorithms and Applications, Ravindra K.Ahuja, Thomas L. Magnanti, James B. Orlin.