排队论基础与通信网络中的应用详解

本资源是一份关于排队论及其在计算机科学中应用的详细讲解材料，由天津大学的Chunfeng Liu教授设计。章节内容涵盖了广泛的理论基础，包括泊松分布和指数分布等概率论在排队系统的基石。 首先，课程从排队理论的基本概念出发，阐述了系统如何通过排队模型来理解和管理服务需求与供给之间的关系。到达过程和服务时间过程是理解排队系统的关键部分，它们分别描述了客户或事件进入系统和系统处理每个请求的时间特性。 接着，课程深入探讨了排队论在通信网络中的具体应用。在电路交换网络中，如电话网络，资源被预先分配并保持专用，因此没有排队延迟，但其性能可以通过著名的艾尔朗格-贝尔公式计算出呼叫阻塞概率。相反，在分组交换网络（如互联网）中，数据包以无固定路径的形式传输，采用存储和转发策略，这种统计复用使得带宽不是在每次数据包传输时都分割，而是根据网络负载动态调整。 课程进一步分析了包交换网络的分层结构，以及其中的两种主要类型：分组交换网络和虚拟电路网络（如ATM和MPLS）。分组交换网络强调逐跳路由和无固定路径连接，而虚拟电路网络则提供了基于路由的路径设置和QoS保障，重点在于对延迟和吞吐量的性能分析。 学习这门课程的目标是使学生掌握基本的排队论原理和模型，理解网络性能评估的方法，特别是针对分组交换网络的网络层模型。通过这些知识，学生能够更好地理解并优化计算机系统，包括通信网络、计算机分时系统和多路访问系统中的资源调度与效率。 这是一份实用性强且理论深度适中的教学材料，旨在为IT专业人士提供排队论在实际问题解决中的核心工具和见解。无论是理论研究还是实际工程设计，这份资源都能提供有价值的指导。