
- •Математические модели в сетях связи Экзаменационные вопросы и ответы
- •1. Моделирование сетей связи, задачи моделирования, виды моделей. Математические модели сетей связи: назначение, области применения (предметная область).
- •Структура сети связи
- •2. Сеть связи как система массового обслуживания. Основные процессы в сети связи, показатели (параметры) функционирования сети связи.
- •3. Показатели качества обслуживания трафика. Понятия потерь (для сетей с кк и кп), задержки доставки данных, вариации задержки (джиттера).
- •4. Обозначения систем массового обслуживания по Кендаллу-Башарину.
- •5. Модель трафика как потока заявок. Понятие случайного потока. Характеристики потока.
- •6. Простейший поток заявок – математическая модель, основные свойства простейшего потока.
- •7. Случайный процесс. Понятие самоподобного трафика, коэффициент Херста, метод оценки коэффициента Херста.
- •8. Понятие абонентской нагрузки. Удельная абонентская нагрузка. Поступающая (производимая), обслуженная, потерянная нагрузка.
- •9. Модель сети с кк как системы массового обслуживания: система м/m/V при дисциплине обслуживания с потерями. Постановка задачи, оценка потерь в сети связи, 1 формула Эрланга.
- •10. Сети с кп. Дисциплины обслуживания заявок (пакетов), модели обслуживания, показатели качества. Система м/m/V (до с ожиданием), 2 формула Эрланга.
- •11. Формула Полячека-Хинчина. Область применения, параметры. Частные случаи для моделей m/m/1 и m/d/1. Время ожидания в очереди, время доставки сообщения (пакета).
- •Свертка:
- •16. Измерения параметров трафика. Объекты измерений, анализируемые параметры, план измерений.
- •Объект измерений:
- •17. Точечные оценки параметров (математическое ожидание и др.).
- •18. Интервальные оценки параметров трафика (доверительные интервалы).
- •19. Гистограммы. Интервалы между пакетами, длина пакетов. Смысловое значение гистограмм. Функции плотности вероятности и функции распределения.
- •20. Имитационное моделирование. Принцип построения дискретных событийных моделей. Упрощенная структура системы моделирования и алгоритм функционирования.
- •21. Получение потока событий с заданными свойствами. Получение случайных чисел с заданной функцией распределения. Метод обратной функции.
- •22. Расчет необходимой пропускной способности канала (линии связи) на примере услуг VoIp.
- •23. Задачи динамического программирования. Общее определение подхода к решению задачи. Пример постановки задачи, решаемой методом динамического программирования.
- •24. Постановка задачи выбора оптимальной структуры сети (минимальной протяженности линий). Алгоритмы поиска кратчайшего остова графа. Алгоритм Краскала.
- •25. Постановка задачи выбора оптимальной структуры сети (минимальной протяженности линий). Алгоритмы поиска кратчайшего остова графа. Алгоритм Прима.
- •26. Постановка задачи оптимального размещения оборудования в сети, заданной графом. Минимум расстояний до всех вершин графа (узлов сети) – поиск центра графа.
- •27. Постановка задачи оптимального размещения оборудования в сети, заданной графом. Минимум суммы расстояний до всех вершин графа (узлов сети) – поиск медианы графа.
- •28. Кластерный анализ, постановка задачи кластеризации. Алгоритм forel.
- •29. Кластерный анализ, постановка задачи кластеризации. Алгоритм k-средних.
- •30. Надежность сети связи, общие определения. Коэффициент готовности сети связи.
- •31. Надежность простейших сетевых структур. Оценка коэффициента готовности (вероятности исправного состояния) для параллельной и последовательной структур, метод декомпозиции.
- •36. Задачи прогнозирования развития технологий связи (проникновения). Основные характеристики уровня развития. Логистическая модель прогнозирования (логистическая регрессия).
- •38. Пример постановки задачи оптимизации надежности сети связи (максимум надежности).
- •39. Задачи оптимизации. Безусловная оптимизация. Условная оптимизация.
- •40. Экстремумы функций: определения локального и глобального экстремумов.
- •41. Безусловная оптимизация. Необходимые и достаточные условия существования экстремума функции нескольких переменных.
- •42. Условная оптимизация. Метод множителей Лагранжа.
- •43. Условная оптимизация. Условия Каруша-Куна-Таккера.
- •44. Численные методы оптимизации. Общая структура алгоритма. Привести примеры численных методов условной и безусловной оптимизации.
- •45. Оптимизация функции одной переменной. Метод дихотомии.
- •46. Оптимизация функции одной переменной. Метод золотого сечения.
- •47. Оптимизация функции нескольких переменных. Безусловная оптимизация. Покоординатный спуск.
- •48. Оптимизация функции нескольких переменных. Безусловная оптимизация. Симплекс метод Нелдера-Мида (поиск по деформируемому многограннику).
- •49. Оптимизация функции нескольких переменных. Условная оптимизация. Метод штрафных функций.
- •50. Оптимизация функции нескольких переменных. Невыпуклые функции. Эволюционный метод (генетический алгоритм).
17. Точечные оценки параметров (математическое ожидание и др.).
-
Среднее значение (математическое ожидание):
.
-
Несмещенная (исправленная) дисперсия:
.
-
Несмещенное среднеквадратическое отклонение:
.
-
Коэффициент вариации:
.
18. Интервальные оценки параметров трафика (доверительные интервалы).
Доверительный
интервал представляет собой диапазон,
для которого можно утверждать, с заданной
вероятностью
,
называемой степенью доверия (или
надежностью оценки), что он будет
содержать оцениваемый параметр.
Доверительный интервал имеет следующую структуру: Точечная оценка ± Фактор надежности × Ошибка
-
Точечная оценка – точечная оценка параметра (значение выборочной статистики).
-
Фактор надежности – коэффициент, основанный на предполагаемом распределении точечной оценки и степени доверия для доверительного интервала.
-
Ошибка – стандартная ошибка выборочной статистики, значение которой получено с помощью точечной оценки.
Доверительный
интервал через медиану и СКО
(используется редко):
.
Основная процедура для расчета:
-
Определение выборочного среднего
.
-
Если распределение не отлично от нормального (
-оценка) и СКО известно:
-
Главная формула:
, где
– надежность оценки (в районе 0.95-0.99),
– оценка для уровня значимости (значение аргумента функции Лапласа, по таблице),
– объем выборки.
-
Находим значение функции Лапласа и аргумент по этому значению:
,
.
-
Доверительный интервал:
.
-
-
Если распределение отлично от нормального (t-распределение) или СКО неизвестно:
-
Главная формула:
, где
– плотность распределения Стьюдента,
– объем выборки,
– исправленное СКО выборки,
– критерий Стьюдента для уровня статистической значимости
и количества степеней свободы
(по таблице).
-
Находим
из таблицы значений
.
-
Доверительный интервал:
.
-
Пример.
7 измерений. Даны: среднее арифметическое – 30, выборочная дисперсия – 36, надежность – 0.99.
.
.
.
.
.
Доверительный
интервал:
.
19. Гистограммы. Интервалы между пакетами, длина пакетов. Смысловое значение гистограмм. Функции плотности вероятности и функции распределения.
Гистограмма — способ графического представления табличных данных. Количественные соотношения некоторого показателя представлены в виде прямоугольников, площади которых пропорциональны.
|
Среднее
значение задержки
Где
Джиттер или среднее отклонение
Коэффициент вариации: |
Функция распределения |
Плотность
вероятности
— один из способов задания распределения
случайной величины, который характеризует
сравнительную вероятность реализации
тех или иных значений случайной переменной
(переменных).
Функция
распределения
— функция, характеризующая вероятность
того, что случайная величина
примет значение, меньшее или равное
,
где
— произвольное действительное число.
Примеры абсолютно непрерывных распределений |
|
|
|
Показательный закон распределения (пример)
Плотность вероятности
|
Функция распределения
|
|
|