基于无标度网络模型的电话网络通信量分析.ppt

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1、Scale-freeuser-networkapproachtotelephonenetworktrafficanalysis基于无标度网络模型的电话网络通信量分析YongxiangXia,*ChiK.Tse,†WaiM.Tam,‡FrancisC.M.Lau,andMichaelSmallReceived4April2005;published16August2005本文研究用户网络对电话网络通信量的影响。传统的假设（完全连接的用户网络）：用户间链接是一致的，均匀的通信量分析方法。提出的方法（无标度用户网络）：无标度网络模型来分析电话用户行为。每个用户都有一些固定的朋友，他有可

2、能与他们联系，这些朋友的数量也是遵循幂律分布。对于无标度用户网络，网络阻塞(呼叫失败)通常更严重。它也表明，不是由于网络容量，而是由于用户网络无标度特性，使承载的通信量是有限的。摘要：研究背景和意义在社会，信息，技术，和生物系统,无数的复杂网络例子。电话网络，包括传统的电话网络和蜂窝移动网络，都是复杂网络。电话网络在过去的几十年里，经历了飞速的发展。对于运营商，经营面临挑战，必需提供多种通信服务，同时保持一个适当水平的服务质量。为了便于更好地网络规划，能反映真实网络的通信量的分析方法是不可或缺的。这就要求建立与现实的物理网络相似的特定网络拓扑结构模型——无标度用户网络模型互联网、

3、航空网络和电话网络比较互联网，航空网络和电话网络都是复杂网络。互联网是一个分组交换系统。在传输过程中，从源和目的地没有建立专门的连接,要经过路由器的转发。类似，航空网络也是一个分组交换系统。电话网络是电路交换系统，每一个电话呼叫，来电和接收器之间建立专门的连接。应用于研究互联网或航空交通网络的网络理论不适用研究电话网络。构建用户网络模型基本思想传统的通信量分析，每个用户可以以相同的概率打电话给其他用户。因此，这个用户网络是一个全连接网络。这样在用户网络中，每个用户的影响被认为是相同的。然而，在现实中，一些用户比其他的用户进行更多的通话。一个相对较小的集团用户通常负责大多数的电话，

4、有更大的通信量影响。我们的基本假设是：用户网络是不均匀的，即，在网络中，一个用户不能以相同的概率呼叫每一个用户。事实上，用户通常只呼叫叫自己认识的人，如家庭成员，同事，朋友们。如果用户有更多的熟人，在任何时刻他打电话或接电话的概率会更高。构建无标度用户网络步骤：首先，一些熟人用户数量对于用户i是一个服从幂律分布的随机数。换句话说，在这一步，熟人名单上的规模对每个用户是固定的。下一步，认识的用户列表中在朋友的选择在网络中是随机的。认识的关系是双向的。例如，如果用户i选择用户j做朋友，然后用户i就自动添加到用户j的相识名单中。当一个用户要打个电话，他随机从他的熟人名单选择一个接收器。

5、用户网络结构图形式上，这是一个典型的无标度配置。我们可以通过节点和连接来描述一个用户网络。具体来说，每个节点代表一个用户，l连接表明，节点之间这些用户是朋友。节点的度（连接节点数）等于朋友数量。实际的网络用户，用户i只有个链接，这些链接连接着他和他的个朋友：服从幂律分布：具有指数特性图2显示在无标度用户网络,服从幂律分布的。我们清楚地看到，一个相对少数用户拥有大量的熟人模型分析中的基本概念在电话网络，“通信量”，指的是累积的被用户占用的沟通信道的数量。电话网络是一个有向的复杂网络，其中每个边有一个方向从呼叫者到接收者用户的电话可分为2类：来电和去电。来电（incomingcall

6、s）：被收到的电话。去电（outgoingcalls）：正在发起的电话。保持时间（holdingtime）：呼叫到达，对话成功建立，双方的通话时间。平均呼叫到达率（）：每单位时间平均电话到达的数量通信量负载取决于：平均呼叫到达率（）占用时间（holdingtime）interarrivaltime：间隔时间intercalltime：电话闲置时间三种典型的电话进程case1：呼叫到达时，接收器闲置，呼叫建立成功，并调用接收器从事一次通话。case2：呼叫到达时，用户在与另一个用户进行通话或所有通道都被占用。此时电话处于阻塞状态。Case3：用户想在时刻建立一个通话，但是在时刻，收

7、到一个通话，则此时通话不能正常进行，被取消。但是由于此通话未发起，所以电话不处于阻塞状态。占用时间（holdingtime）是服从指数分布的随机变量，其概率密度函数：是平均通话时间，对所有的用户都相同。电话闲置时间（intercalltime）概率密度函数是平均闲置时间，对于不同的用户，平均值不一样对于整个网络，平均通话率：=N为网络用户总数通信量强度A代表一段时间内的平均活动，单位是“爱尔兰”A=单一信道的通信量强度是1爱尔兰：这条信道总是处于繁忙状态。一组信道的最大通信量强度