n1通信网的最佳容量分配与延迟计算-通信网课设报告

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1、通信网原理课程设计题号：N1通信网原理课程设计报告选题N1．通信网的最佳容量分配与延迟计算专业班级电子信息1202姓名学号指导教师完成日期2015年7月14日备注：21/21通信网原理课程设计题号：N1目录1.设计目的2.设计要求3.设计原理和方法4.程序清单5.测试数据及其结果6.总结7.参考文献21/21通信网原理课程设计题号：N11.设计目的用TC、VisualBASIC、VisualC++、Java等编程工具和路由器、交换机、主机等网络设备提供的接口，解决网络用户之间通信的有关问题，如通信实现、编码分析、协议分析、程序设计等。进一步深入掌握通信网原理。使学生对通

2、信网的原理及其设计实现有较深的了解，培养较高的通信网开发应用能力。2.设计要求总体要求：了解常用通信网络设备的操作和应用，掌握常用的通信协议的工作原理，能利用TC、Visual、BASIC、VisualC++、Java等至少一种开发工具完成相应的通信程序的设计工作。学习简明地介绍自己的设计工作。程序设计课题方面，要求：程序操作简单、方便，界面布局合理美观。环境要求：Windows2000/XP/7/8功能要求：(1)设有n个节点的通信网络，三个n阶方阵Ａ、Ｒ、Ｖ分别表示该网络的邻接矩阵、端对端的信息量和路由。编写一个程序，对于输入的ｎ、Ａ、Ｒ、Ｖ、报文长度１／μ，总容量

3、Ｃ，设计一个程序，计算出网络的最佳容量分配及相应的延时。注意，一条链路的平均延时时间计算参考公式T=1/(μC-λ)，其中１／μ是以比特为单位21/21通信网原理课程设计题号：N1的报文分组平均长度；C是以该链路的容量，单位是比特/秒；λ是平均流量，单位是分组/秒。(2)给出：ｎ＝６，１／μ＝800比特／分组，的网络的最佳容量分配及相应的延时。（3）当该网络增加1个节点，其链路、路由、信息量需求自行定义，给出对应的延时。3.设计原理和方法分析问题：这个课程设计的题目是要在已知网络结构、端对端的路由的信息量和路由、以及网络总容量的前提下，求取最佳的容量分配方案，使网络处于

4、最佳状态，另外还需求这时的网络延时。一个网络的好坏可以用很多参数来衡量，其中比较重要的有延时、网速、稳定性等，为了简化问题这里只选取延时作为指标，因而本课题也就是问在怎样的容量分配方法下，网络的延时最小。21/21通信网原理课程设计题号：N1从已知的计算一条链路延时的公式Ti=1/(μ*Ci-λ)可知，μ是已知常数，而平均流量λ可以由信息量以及路由矩阵可以求得，因而影响一条链路延时的唯一因素就是该链路的容量Ci。既然单个链路的延时已经找到控制方法，接下来的问题是如何定义整个网络的延时？简单的将所有链路的延时相加吗，显然这时不科学的，因为不同链路对整个网络的影响程

5、度显然是不同的。一种更好的方法是把平均流量作为权重得到所有链路延时的加权和，作为整个网络的延时。原因很明显，假如流量最大的链路发生阻塞对整个网络的影响明显比流量几乎为零的链路发生阻塞要严重的多。转化为数学问题：从上面的分析可以定义整个网络的延时为：fC1,C2,…,Cm=λi∙1μCi-λiλi由于我们关心的并不是该值的大小，而是相对大小，故可以简化为：fC1,C2,…,Cm=λi∙1μCi-λi⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅①题中还有个约束条件是：Ci=C⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅②于是很自然的转化为在约束条件Ci-C=0下求fC1,C2,…,Cm最小值的问

6、题，这是一个经典的多元函数求极值的问题，可以用拉格朗日乘数法求解。21/21通信网原理课程设计题号：N1拉格朗日乘数法简介设给定二元函数z=ƒ(x,y)和附加条件φ(x,y)=0，为寻找z=ƒ(x,y)在附加条件下的极值点，先做拉格朗日函数:其中λ为参数。求L(x,y)对x和y的一阶偏导数，令它们等于零，并与附加条件联立，即L'x(x,y)=ƒ'x(x,y)+λφ'x(x,y)=0，L'y(x,y)=ƒ'y(x,y)+λφ'y(x,y)=0，φ(x,y)=0由上述方程组解出x，y及λ，如此求得的(x,y)，就是函数z=ƒ(x,y)在附加条件φ(x,y)=0下的可能极值点

7、。求解方法：构造拉格朗日函数：LC1,C2,…,Cm=λi∙1μCi-λi+α⋅C1+C2+…+Cm-C分别对C1,C2,…,Cm求一阶偏导数，并使其为零，再与②联立得：-μμC1-λ12+α=0……-μμCm-λm2+α=0C1+C2+…+Cm-C=021/21通信网原理课程设计题号：N1观察上式可知：Ci=μα+λiμ将C1,C2,…,Cm代入最后一个方程可得μα+λiμ-C=0上式中只包含一个变量α，只要求出α，整个问题就可以得到解决了，不幸的是该方程的形式比较复杂，并不是很好求解。但是细心点就会观察到关于α的函数fα=μα+λiμ