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1、http://www.paper.edu.cn一种通信系统数据业务流量的仿真算法∗张阳，朱世华，姚俣哲西安交通大学电信学院信息与通信工程系E-mail:zhangyang19811124@gmail.com摘要：本文提出一种通信系统中数据业务流量的仿真算法。首先通过对比基于泊松分布的传统流量模型和现实数据业务流量的差别，论证了建立新流量模型的必要性；然后在分析数据业务流量自相似特性的基础上，提出一种适用于对数据业务建模的基于事件和时间驱动机制相结合的仿真算法；最后运用该方法对访问Internet的数据业务流量模型进行了仿真实验，仿真的结果表
2、明，该方法产生的模拟流量较好地符合了真实数据业务的特点。关键词：数据通信，系统仿真，业务流量模型ASimulationAlgorithmofDataTrafficinCommunicationSystemsYangZhang,ShihuaZhu,YuzheYaoDepartmentofInformationandCommunicationEngineering,SchoolofElectronicsandInformationEngineering,Xi'anJiaotongUniversity,Xi'an,ChinaAbstract:In
3、thispaper,asimulationalgorithmofdatatrafficincommunicationsystemsisproposed.BycomparingthetraditionalPoissontrafficmodelwiththerealisticdatatraffic,theneedforestablishinganewtrafficmodelisjustified.Then,theself-similarityofrealdatatrafficisstudied.Analgorithmforsimulatingd
4、atatrafficemployingjointeventandtimedrivenmechanismisfurtherintroduced.UsingthisalgorithmtheInternetaccessdatatrafficissimulated;theresultsshowthatthetrafficmodelgeneratedbythenewalgorithmcanwellresembletherealdatatraffic.KeyWords:Datacommunications,SystemSimulation,Traffi
5、cModel1引言满足用户的各种业务需要是设计和实现一个通信系统的最终目标。作为通信系统的主要特征之一，用户业务的流量特点直接影响着通信系统的各层协议设计、控制调度方法和资源管理策略。相应地，在对通信系统的计算机仿真中，系统的算法设计和性能评估必须结合业务流量的模型。业务模型是否合理和接近现实是判断一个通信系统仿真算法质量的重要标准，也是决定该仿真算法对通信系统适用性的重要因素。传统的通信系统对业务的分析和仿真多数使用基于泊松分布的马尔科夫过程，然而随着通信技术的发展和数据业务尤其是Internet业务比重的不断提高，这种传统的方法已经不再
6、适用。对当前和未来的通信系统的评估和设计都需要新的、更实用的数据业务建模和仿真方法。本文通过介绍和分析数据业务的特点和模型，提出一种对数据业务流量的仿真算法。后文内容分为以下几个部分：第二节介绍基于泊松分布的马尔可夫过程在业务建模中的应用，通过分析实际的数据业务流量，指出泊松分布在描述数据业务中的不足，并分析了数据业务流量的自相似特性；第三节提出一种新的基于时间和事件驱动相结合的仿真方法，用于对数据业务模型的仿真；第四部分应用这种仿真方法对访问Internet的数据业务流量模型进行实验，并分析仿真的结果。∗国家自然科学基金（60372055
7、）和博士点基金（20030698027）资助。-1-http://www.paper.edu.cn2数据业务流量的特点2.1传统业务模型通信系统中接收处理的数据包数量随时间的变化是一个随机过程，多采用ON/OFF流量模型表示数据源的产生/停滞状态[5]。在传统的业务模型中，认为前后两个到达数据包之间−λx的时间间隔x服从参数为λ的负指数分布：fex=λ,0≥，则在时间间隔Δt内到达的xnλΔt−Δλt数据包个数n服从参数为λΔt的泊松分布：pn()==e,n0,1,2,...。n!负指数分布的特点是无记忆性，即某个持续时间（数据包到达间隔）
8、x服从参数为λ的负指数分布，则经过一段时间a后，剩余持续时间x－a仍服从参数为λ的负指数分布。这种无记忆性使得传统业务模型中的数据包状态满足无后效性，即不管从什么时刻看，这之后的
