通信网理论
课程情况介绍
1
课程情况介绍
¾ 学时 40 ¾ 先修课程 概率论
¾ 随机事件概念； ¾ 随机事件的独立性与相关性； ¾ 条件概率与全概率定理； ¾ 常见概率分布及其特性； ¾ 多维随机变量及其分布函数； ¾ 随机变量的特征量（均值、方差、相关系数等）；
2
课程情况介绍
¾ 先修课程 随机过程
¾ 大数定律及中心极限定理 ¾ 随机过程的特征量与特征函数； ¾ 泊松过程、生灭过程、更新过程； ¾ 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； ¾ 高斯过程
3
课程情况介绍
¾ 先修课程 通信网络
¾ 电路交换、分组交换、ATM交换的概念 ¾ 局域网、广域网等网络 ¾ 计算机网络基本工作原理(七层协议等)
4
课程情况介绍
¾ 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？
¾ 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
¾ 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？ ¾
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
¾
¾ 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
¾ 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
课程情况介绍
竞争的不断激烈（通信自由化）大大促进了网络运营商和制
造商对网络性能和成本的关注
¾ 思考：你认为性能分析与理论的关系是什么？
时代的变化需要我们培养懂得网络运营和管理的高级专门人
才
¾ 思考：科学运营管理的依据是什么？
具体地讲，我们需要懂得链路层、网络层及网络层之上的功
能，尤其是懂得网络控制平面和管理平面的人才
¾ 思考：通信网络的管理与控制方式与通信网理论是什么关系？
6
课程情况介绍
¾
培养目标
学会用系统的观点来理解网
¾ 思考：网是什么？为什么会有网？网最终将发展成什么样？
学会用数学的语言研究通信网
¾ 思考：如果是你负责构建通信网的理论研究框架，你会如何入手？
学会从应用的角度理解通信网
¾ 思考：为什么要从应用的角度理解通信网？
学会用随机的思想看待通信网
¾ 思考：随机的思想原来都用在哪里？能否举出一些例子？
掌握各种通信网的性能分析技巧
¾ 思考：有哪些性能可以分析？还有其他什么性能指标吗?
加深对通信网工作原理的理解
¾ 思考：你认为通信网工作的原理是什么？你思考过此前的工程师为什么要这样设
计网络吗？
不仅要知其然，还要知其所以然
¾ 思考：你自己学习通信网知识的时候看paper吗？会去考虑各种通信网设计的理论依据吗？
7
课程情况介绍
图论& 网络拓扑分析 网络可靠性 网络规划与优化 网络计费理论 通信网理论 发展展望 系统论基础 通信网概述
通信网理论 课程将介绍
业务建模
排队论& 网络业务分析
8
课程情况介绍
课程学时安排（共40学时）
通信网理论基础概论 ¾ 通信网业务建模理论 ¾ 排队论与通信网业务分析 ¾ 图论与通信网拓扑结构分析 ¾ 通信网的可靠性理论 ¾ 通信网的规划与优化 ¾ 通信网理论发展展望 ¾ 课程总结
¾
4学时 2学时 18学时 8学时 4学时 2学时 1学时 1学时
9
课程情况介绍
课程学时安排（共40学时）
¾
通信网理论基础概论
系统和网 通信网的类型
4学时
通信网的设计要素（经济规模、业务集成、网络的外部特
性、网络内部能力) 网络历史、现状和未来 网络服务与分层体系结构 应用（固定比特速率、可变比特速率） 网络服务（面向连接服务、无连接服务）
10
课程情况介绍
网络组成部分（主要组成部分：终端、信道、交换设备） 队列网络模型 网络组成部分与服务特点 基本网络机制
¾ 多路复用、交换与路由 ¾ 差错控制、流量工程、资源分配
网络分层模型简介
¾ Internet网络体系 ¾ Internet体系与OSI体系的对应 ¾ Internet的成功与局限性
11
课程情况介绍
¾ 通信网业务建模理论
2学时
开关Poisson过程模型 Markov调制Poisson过程(MMPP)模型 Markov调制流模型 WWW模型与Pareto分布 自相似业务模型简述
12
课程情况介绍
¾
排队论与通信网业务分析 排队论基础
¾ M|M|1问题 ¾ 基本概念 ¾ M|M|m(n)问题
18学时
Markov排队模型的推广
¾ M|G|1,G|M|1和G|G|1问题 ¾ 更新过程的若干基本结果
通信网业务分析举例
¾ 主备用系统 ¾ 优先制系统 ¾ Jackson网络
13
课程情况介绍
网络分析的确定性方法
¾线性边界 ¾漏桶 ¾突发性
网络分析的统计方法
¾独立同分布随机变量的大偏差 ¾排队系统的大偏差 ¾有效带宽 ¾解耦带宽
14
课程情况介绍
网络服务质量指标 多址接入系统的分析
ALOHA系统 ¾ 分槽ALOHA系统 ¾ 载波监听多址接入
¾
以太网与CSMA/CD 无线局域网与CSMA/CA
轮询方式 ¾ 多种接入方式的比较 ¾ MAC技术汇总
¾
15
课程情况介绍
¾
图论与通信网拓扑结构分析 8学时 图论基础
¾ 基本定义 ¾ 树、割和环 ¾ 图的矩阵表示
最短径问题
¾ 最短主树 ¾ 端间的最短径
路由优化问题
¾ 静态路由 ¾ 动态路由 ¾ Bellman-Ford算法 ¾ 分布式梯度算法
16
课程情况介绍
流量分配问题
¾最大流问题 ¾最佳流问题 ¾公平性问题
17
课程情况介绍
¾ 通信网的可靠性理论
可靠性理论概要 可修复系统的可靠度 复杂系统的分解 通信网的联结性 可靠网的规划设计 抗毁性与Ad hoc网络
4学时
18
课程情况介绍
¾ 通信网的规划与优化 通信网规划的一般原理
¾ 规划的分解 ¾ WCDMA无线网络规划举例 ¾ 分组交换网的时延预算与时延规划 ¾ 网络时延组成部分
2学时
WCDMA UTRAN时延预算举例
规划的最优化数学表示 分组交换网络的优化
¾ 分组交换网容量配置的优化 ¾ 分组交换网路由选择的优化
19
课程情况介绍
¾ 通信网理论发展展望 ¾ 课程总结
1学时 1学时
20
课程情况介绍
¾ 成绩 考试成绩 50％
¾ 考试 闭卷 ¾ 理论计算为主，也有概念辨析等填空、选择题目
论文
30％
¾ 论文题目自选, CtrlC+CtrlV者，这部分分数不高于20； ¾ 课堂中将有可能出一些指定范围的作业，在大约期中的时
候给出，有兴趣，有仿真基础的同学可以尝试，有适当加 分（(5-10分)
平时
20%
21
课程情况介绍
¾ 主要参考书 《系统科学大学讲稿》, 苗东升 《通信网理论》 周炯磐, 人民邮电出版社 《高性能通信网络》 J. Walrand, P. Varaiya，电子 工业出版社 《排队论在通信网络中的应用》盛友招，北邮出版 社 《现代通信中的排队论》 陈鑫林， 电子工业出版 社 其它材料，如论文，将在课程中穿插介绍
22
。