M/M/1/K队列模型仿真与理论验证：Ns2模拟网络性能分析

"该资源是关于网络建模的作业，主要任务是构建一个简单的网络，并使用M/M/1/K队列模型进行仿真，然后通过理论计算的结果进行验证。作业要求包括设计一个两节点单链路的网络，设定特定的网络参数如链路带宽、队列容量、分组大小和链路利用率，并分析平均队列长度、阻塞概率和丢弃概率等关键性能指标。通过Ns2仿真工具进行模拟，同时提供了理论计算结果和仿真的对比。" 在这个网络建模的作业中，我们关注的是M/M/1/K队列模型，这是一个在通信网络中常见的排队论模型。M/M/1/K模型是M/M/1模型的扩展，其中M代表到达过程和服务过程都遵循泊松分布，1表示只有一个服务台，而K则表示队列的最大容量，当队列满时，新的到来会被立即拒绝或丢弃。 首先，我们需要理解M/M/1模型的基本概念。在这个模型中，客户到达按照泊松过程，服务时间服从指数分布，这通常意味着在服务过程中没有优先级，每个客户的服务时间是独立且均等的。M/M/1模型可以提供诸如平均等待时间、平均队列长度等性能指标的理论计算公式。 接下来，将M/M/1模型扩展到M/M/1/K模型，引入了队列容量的限制。当队列达到K个客户时，新的到达如果无法立即进入服务，就会被拒绝或者被丢弃，这就引入了阻塞概率和丢弃概率的概念。这两个概率可以通过理论公式进行计算，也可以通过仿真工具如Ns2来获取实际测量值。 在给定的网络拓扑中，网络由两个节点和一条单链路组成，链路带宽为100Kbps，广播延迟为0ms。队列容量K设置为50个数据包，每个分组的大小为200字节。链路利用率设为0.9，这意味着链路大部分时间都在传输数据，这会增加队列长度和阻塞概率。 作业要求分析的评价参数包括： 1. 平均队列长度：这是衡量网络拥塞程度的重要指标，理论计算和仿真结果应相匹配。 2. 阻塞概率：理论值是基于M/M/1/K模型计算得到的，它反映了由于队列满而导致的新到达被拒绝的概率。 3. 丢弃概率：测量值是通过Ns2仿真获得的，反映了因队列满而丢弃的数据包比例。 Ns2是一个广泛使用的网络仿真工具，能够模拟各种网络协议和拓扑结构。通过它的tracing功能，我们可以得到详细的仿真数据，如平均队列长度、丢包率等，并与理论计算结果进行比较，以验证模型的准确性。 在Ns2代码中，设置随机数生成器、链路带宽、队列容量等参数，然后使用Duplex-Link命令创建链路，并通过Queue/Limit限制队列大小。Monitor-Queue模块用于追踪队列状态，Red/Q模块则用于更精细的队列管理，包括当前队列长度和平均队列长度的记录。 这个作业旨在通过理论和实践相结合的方式，深入理解和应用M/M/1/K队列模型，以及利用Ns2进行网络性能的仿真分析。通过这样的练习，学生可以更好地掌握网络性能评估和优化的方法。