排队论在分组交换网络中的关键作用与性能分析

本章节深入探讨了分组交换网络的原理与在计算机网络中的关键作用，主要围绕排队论在通信网络中的应用展开。首先，我们了解到排队理论是研究系统中等待服务的实体（如数据包）在服务提供者（如路由器）处排队现象的数学工具，它对于理解和优化网络性能至关重要。 在电路交换网络中，每个用户连接到固定带宽的电路，信令系统用于设置并管理这些电路，因此不存在数据包排队，延迟主要由传输时间和信号传播决定。典型的性能指标包括Call Blocking Probability，可以通过著名的Erlang-B公式进行计算，反映了网络基础设施的资源管理和调度能力。 相反，在分组交换网络中，如数据包交换网络（如IP网络），数据流量表现为数据包流，可能涉及无线网络的基础设施。这种网络采用存储和转发（Store-and-Forward）策略，通过统计复用，确保在传输过程中不预先分配带宽，而是根据实际需求动态调整。逐跳路由和虚拟电路网络（如ATM和MPLS）强调路径选择和连接管理，以实现服务质量（QoS）保证，确保数据的可靠传输。 包交换网络通常采用分层设计，其中网络层模型是分析性能的关键，特别是关注延迟和吞吐量这两个关键指标。通过对这些参数的深入分析，可以优化网络设计，确保在网络拥挤时也能维持足够的性能，满足不同业务的需求。 课程目标明确，旨在使学生掌握排队理论的基本概念和模型，了解如何将其应用于网络性能评价，特别是针对分组交换网络的模型，以及如何处理如电路交换与分组交换之间的差异，从而提升网络的效率和稳定性。此外，对于服务质量保证的理解和对网络性能分析的能力也是本章的重点传授内容。通过学习，学生将能够更好地设计、维护和优化现代计算机网络系统。