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通信网理论基础(修订版)习题解答.doc

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2.2 求M/M/m(n)中,等待时间w的概率密度函数。
2.4求M/D/1排队问题中等待时间W的一、二、三阶矩m1、m2、m3,D表示服务时间为定值b,到达
2.5 求M/B/1,B/M/1和B/B/1排队问题的平均等待时间
2.6 在D/D/1排队问题中,顾客到达的时间间隔为a,服务时间为b,均为恒定值,且a>b,
2.8在优先级别队列中,A队为优先级,不拒绝,B队为非优先级,只准一人排队等待(不计在服务中的),且
2.9排队系统中有三个队列,其到达率分别为公用同一出线
2.10 有一个三端网络,端点为,边为
2.12在分组交换系统中,设信息包以泊松率到达,平均到达率为,但信息包的长度为固定b比特,信道容量
2.13有四个端三条边组成的数据网,如图所示。端间的信息包分别为和每秒,信息包长度为负指数分布,平均
2.14总线上有4个用户v1,v2,v3和v4,它们之间以Alopha方式互相通信,信包到达率均为每
4.4有一个n端的全连接图。试证:
(1)无重复端的环数为
(2)经过某一固定边e的环数为
(3)两个固定端之间的径数位
(1)环上有k个端(3≤k≤n),此k个端的选择方式有
4.5 试求图4-44中图的主树数目,并列举所有的主树。
4.6 试证明端数n大于4的连接图都是非平面图,并求n=2,3,4的全连接图为对偶图。
4.7
4.8 图有六个端,其无向距离矩阵如下:
4.9 图有六个端,端点之间的有向距离矩阵如下:
补充习题:试计算完全图Kn的主树的数目。
5.1求下图中Vs到Vt的最大流量fst,图中编上的数字是该边的容量。
5. 2试移动上图中的一条边,保持其容量不变,是否能增大fst?如果可以,求此时的最大值,但若所有转
5.3图5-12中的Vs和Vt间要求有总流量fst=6,求最佳流量分配,图中边旁的两个数字前者为容量
6.1由n个元件构成的一个系统,各元件的平均寿命都是T。当一个元件失效据使得系统失效的情况下,已知
6.3有n个不可修复系统,它们的平均寿命都是T。先取两个作为并接,即互为热备份运行;当有一个损坏时,
6.4上题目中n个子系统都是可修复系统,可靠度都是R。仍用上述方式运行,一损坏系统修复后作为最后一个
6.5一个复杂系统有n级梯形结构组成如图所示。其中有n个子系统作为桥,2(n+1)个子系统作为梯边,
6.6有一个故障率为的系统,为了考虑是否使之成为可修复
6.7有一故障率为,修复率为的系统
6.8用流量法求图5-9(b)中的二分网的联接度和结合
6.9有一网络结构如图:
6.11有一个四端全联接的网络,各边的容量都为1,可靠度均为0.999,若网络内部只有两个端之间有业
6.12有m条边n个端的随机图有种,即每条边可在任两端
2.2 求 M/M/m(n)中,等待时间 w 的概率密度函数。 解: M/M/m(n)的概率分布为: ( ) m  ! k k p 0  m 1 ( ) m  ! m   1   1 mn   1    p 0 p k  ( 1    m   r         0 ) m  ! k m m ! k k p 0 p 0 k  0 0  mk  1 n km  k n  假定 n>m,n≥0,现在来计算概率 P{w>x},既等待时间大于 x 的概率。 { } xwP   n  j  0 } xwPp j  {  j 其中,Pj{w>x}的概率为: {  0} xwP  j mj   } { xwP  j i  1} { xwP   j  0  e ( xm  xm ! i  i ) 0  mj  1 jm 1 n  n jm  可得: { } xwP   mj  n 1    P  j  xm  e  i ) ( xm  ! i  P n mj  m m ! m m m ! m   0 n 1  i     1 mn   mj  i  0 P 0 P 0 mj    j   e i  0  xm  e (    ( xm  xm  ! i im  xm  ! 1 i ( ) m i P 0    ) m  ! m i )  n     n      P n  ( ) m   x e } xwP则若n   {  1 特别的,新到顾客需等待的概率为: { WP  }0  P 0    ( m ) m ! m 1 第 1 页 共 34 页
而 f w )( x  m Pm 0 ) 1(! m    xm  e [ m )  m  ( ( x  ! i i )  m m  ( ( ) x  mn  1 mn  )!1   m n  ( ( mn  2  i ) m  mn  0  1 mn  )!1  ] x 在n  f w { wP注:  }0 m Pm 0 ) 1(! m   m )    m m e ) (  ( P k { wP  } P n  )( x   m 1 k  0 2.4 求 M/D/1 排队问题中等待时间 W 的一、二、三阶矩 m1、m2、m3,D 表示服务时间 为定值 b,到达率为。 解: )( sG  1( ) s   )( SB   s 其中 )( sB   0 (  t  ) eb  st dt  e  sb 从而 )( sG  1( ) s  sbe    s 又 )( sG   i  0 i i sg       i  0 i sg i       s     j  0 (  j ) sb ! j    s 1(  )  g  0 1   1 b   g 1  b   1(2 2 1( )   2 ) b   1(  g 2  3 2 2)(  1(12 b  ) b   3 4 b ) g 3   21( 1)( b b    4 1(24 ) b   ) 4  ) ( b   m 1  G )0(  g 1   Gm )0( 2  g 2  2 m 3  G )0(  g 3  6 2 3 b  1(2 )   2( ) b   2 1(6 )   )21( b   3 1(4 )   4 2.5 求 M/B/1,B/M/1 和 B/B/1 排队问题的平均等待时间W ,其中 B 是二阶指数分布: f )( t  e  1  t  1 1(  e  2 )   2 t  2 1 ,  0 0    1 第 2 页 共 34 页
s    1   1 1    2    2 1  1 2   2 w  1 2 2 1(   2 )  2 s   2  2  1 )0(  B     2 1( )   2 2 1 2 解:M/B/1 )( SB   0 f )( et  st dt w 1  B )0(  w  m  2 ) 1(      1  2  2 1 B/M/1 ) 1(2   2  2      w 1    1  1   2      2   2 令  1   1  1(   2 )  2   )  (1   2 1 2 1    1 2 1(    2   1 2  21(2   2 )(  1 ) (1  (1  )  2 1  2 1   2 ) 21(2   2 21(2   )( )  2 )(  2   1 1 )) )  B   (  1      1 1 的根  1    1 2    0 取   w   1(  )   B/B/1 设到达的概率密度函数为 f )( t  e  1  t  1 1(  e  2 )   2 t 设离去的概率密度函数为 f )( t  e  3  t  3 1(  e  4 )   4 t 假设  4     3 1 2 1 2 第 3 页 共 34 页
   ) 1(    1 2 s s     1 2    1( )        1 2 1 s s s          1 2 1     2 2 2 1( ) s      2 1 1 2 )( ( )( )( s s s         1 2 1 2 ( ) ts s  )( s    2 t (  1 )( s  s )  2  )( sw  k )( s   1(   2 4 s  ) s  (  1 )  2 s     1  ( s   1 ) ( ts s  )( s    2 s ) w   )( sS w  ' s  0   21 2 )( sA  )( sB  ( sBsA 1)(   ) 取   )( s   k k  lim 0 s  )( sS w  )( s  s (  1   21 )( s    2 ( ) s t  2 2   2 1 22 s st  )( s   1 4  s )(  2  s ) )(  2 s ) ) t (   1 t  21 2 ) 1 2 t其中   (  1 1(   2 ) ) 2  1(   21 1(2 2(     ) ) 2 2 2 2.6 在 D/D/1 排队问题中,顾客到达的时间间隔为 a,服务时间为 b,均为恒定值,且 a>b, 求:稳定状态时系统的队列长度为 k 的概率 pk,顾客到达时队列的长度为 k 的概率 vk, 顾客离去时队列的长度 dk,以及平均等待时间,并用 G/G/1 上界公式求出此时的平均等待 时间,评论计算结果,并讨论 a≤b 的情况。 解: 由于是 D/D/1 问题,故子系统运行情况完全确定,第一个顾客到达后,系统无顾客, 经过 b 后,服务完毕,顾客离去,再经过 a-b 后,下一个顾客到达。 此时有: p k  b  a ) b    (  a a r k  d k  1   0  k k k k  1  0 0 0   顾客不等待时 0w G/G/1 上 界 公 式 第 4 页 共 34 页
w   w 2 2   r t 1(2 ) t   2   t  1(2 ) t   2  p )(   (  a ) )( tp  (  bt  )   t 2  2  0  0  w 0 当 a
    1 1 1 可得到特征方程如下:  ( ) P P    1 2 0 00 ) ( ( P P      00 01 1 2 ( ) P P P       2 00 01 11 1 ( ) P P       0, 1 2 1 0,1 i i  ( ) P P P       1 1 i i i 1,1   1, 1,1          P 10 )  (  1 2  ) P 0 P  0,1 i  P   2 i i i   0 0 0, 1  2  3  4  5  由于 4 是差分方程,不妨设其通解为: p 0  i i xp 00 代入有: 1(   2 1  ) i xp 00   0  x 1  x 0  1 1 i 1   xp 00   2 1  xp 00  i 1  1  2  1(  2 0 x 2  1 2 )  1 2 2  1 2 2       x 1 2 1 2 2 由于 5 是非齐次差分方程: p i 1,1  1(  ) pp 1 i 1,   1 p i 1,1    2 p i 0,  0 其特征根为: 1a 假设其通解为: p i 1, i   1 A  i Bx 0 代入前式得: xB  1 i  0 1(   1 ) xB  i 0   1 xB  1 i  0   2 p 00  x i 0  0 解之,得: B  p 00  p i 1,  i A  1  i xp 00 0   1 p 00 代入 3 式得:  1 p  1 01  pA x      2 0 00 1    1 p      1 1 2 i ,  i xp p   0 00 i ,       1 2 p 00  由正则条件:   2 p 00  p 11 即:  i  1 x 0  i x  p 0 第 6 页 共 34 页
p 0    2  1  p 0  1   2  1  x 0    i  0 i  1  1   p 0  w A  1 1   1   1  1 1    2 1    r  r  1 p   1    p p 0 r , x 0  00 0 1 r ,    2  2 1  1 1   1  1   2      0  r   r  x 0   1 p 00  1   2  1  x 0 r   1  x 0 r   1  x r 0  P CB    0 p  r p 00 1 r ,  1   00 p     1 0 r     1 2   1   1   1   2  x 0  p  1 2.9 排队系统中有三个队列,其到达率分别为 00 x 0 0 a  , c , b 公用同一出线路,其中 a 类最优先,  即线路有空闲就发送;b 类次之,即 a 无排队 时可以发送,c 类最低,即 a,b 类均无排队 时可以发送,不计正在传送的业务,各个队列 的截至队长为 na=2,nb=1,nc=0,试列出 abc 0 0 0 b  0 1 0 a  a  a 1 0 0 2 0 0 b  a b 1 1 0 2 1 0  稳定状态下的状态方程,并计算 解:  c   a b 时,各状态的概率和三类呼叫的呼损。 r,s,k 分别表示 a,b,c 三队中等待的呼叫数,状态以(r,s,k)表示。 稳态方程: b b      ) ( p p     0 000 c a ( ) ( p p     000 010 a ) ( p p      100 b a ( ) p p    200 100 b a ) ( p p    010 000 a b p p p      110 a b ( ) p p    110 100 a b 200  210   a 200  p  110 (  a c   b ) p 0  ) p  100 p  000 a p 010  p  210 第 7 页 共 34 页
  kj ip , ,  1 若  c   b a  a 令 归一条件 p 0 p 000  3 p  0 p 100  2 p 200  2 3 3 3   2 2    3 3  2    2 2 p 010  p 110  p 210  p 0 p 0 1 1 2 3 4 9 3 12     2 2 1 2    4 3 15 6 12     2 2 2 1    4 5 6 15 12     2 2 2 1    5  6   p 0 p 0 p 0 p 0  12 6   27 5   2 2 36 1 2    4 3 27     14 2    5 C 类呼损为: pc  1 p 0  B 类呼损为: p B  p 010  p 110  p 210 A 类呼损为: pA  p 210  p 200 2.10 有一个三端网络,端点为 , vv 1 2 , v 3 ,边为 , vve 1 ( 1 1 ) 2 及 , vve 2 ( 2 ) 3 ,v1 到 v3 的业务由 v2 转接,设所有的端之间的业务到达率为,线路的服务率为的 M|M|1(1)问题,当采 用即时拒绝的方式时,求: 各个端的业务呼损。 网络的总通过量。 线路的利用率。 1) 2) 3) 解: 令:00 表示 e1,e2 均空闲。 10 表示 e1 忙,e2 闲(即 e1 由 v1,v2 间业务占用)。 01 表示 e1 闲,e2 忙(即 e2 由 v2,v3 间业务占用)。 11 表示 e1,e2 均忙,且分别由 v1v2,v2v3 间业务占用。 ★表示 e1,e2 均忙,且由 v1,v3 间业务占用。 第 8 页 共 34 页
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