話務(wù)量仿真研究綜述

邵海霞 肖霄

【摘要】本文介紹了話務(wù)量仿真的各種方法，并針對(duì)不同的仿真方法進(jìn)行了較為細(xì)致的論述，可對(duì)從事話務(wù)量仿真研究工作方面的人員提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】電話網(wǎng) ?話務(wù)量 ?仿真

【中圖分類號(hào)】G71 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? ?【文章編號(hào)】2095-3089（2015）05-0020-02

一、概述

話務(wù)量的大小取決于一定時(shí)間里發(fā)生的呼叫次數(shù)和每次呼叫占用交換設(shè)備的時(shí)長(zhǎng)。話務(wù)量仿真是評(píng)估電話網(wǎng)性能的有效方法，尤其是電話網(wǎng)升級(jí)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變時(shí)，話務(wù)量數(shù)據(jù)可為實(shí)際電話網(wǎng)規(guī)劃時(shí)提供依據(jù)。

二、話務(wù)量仿真方法

獲取話務(wù)量數(shù)據(jù)一般有三種方法：

1.測(cè)量法

（1）測(cè)量之前必須存在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，成本較高。為完成實(shí)驗(yàn)需維持一個(gè)正運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)濟(jì)代價(jià)很高;

（2）測(cè)量過(guò)程中為了適時(shí)取值，實(shí)驗(yàn)可能持續(xù)過(guò)久;

（3）可能帶來(lái)一定風(fēng)險(xiǎn)，這要看正運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)中的廠商提供的測(cè)量和監(jiān)視工具是否把它們作為網(wǎng)絡(luò)軟件不可分割的部分。

常用的測(cè)量工具有：HP Netmetrix流量監(jiān)控系統(tǒng)、Netscout網(wǎng)絡(luò)探針、Sniffer工具。

2.解析法

用解析模型來(lái)評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)性能，網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計(jì)者需要很大的努力才能設(shè)計(jì)出精確反映被研究的系統(tǒng)的性能模型。精簡(jiǎn)的解析模型一般求解很快，但容易求解的數(shù)學(xué)模型并不能直接用來(lái)描述實(shí)際通信網(wǎng)絡(luò)的性能和系統(tǒng)特性;復(fù)雜模型雖然精度高，但往往消耗大量的時(shí)間，獲得性能十分困難。

（1）容量比重法

根據(jù)交換局的交換機(jī)容量來(lái)進(jìn)行流量分配求解的一種方法。容量比重法求解話務(wù)流量的方法有兩種形式。一種是根據(jù)交換局的容量求解;另一種是完全依據(jù)話務(wù)量求解局間話務(wù)流量。

容量比重法是一種理想的方法，在做最佳經(jīng)濟(jì)分析時(shí)使用;由于它以建局時(shí)的因素作為依據(jù)，隨著電話網(wǎng)的升級(jí)改造，不同地理因素會(huì)導(dǎo)致各局間流量產(chǎn)生較大偏差。

（2）吸引系數(shù)法

通信網(wǎng)內(nèi)各局間的吸引系數(shù)表示各局用戶間實(shí)際聯(lián)系的密切程度。吸引系數(shù)法適于容量比較小的城市進(jìn)行短期預(yù)測(cè)，而吸引系數(shù)的確定首先是根據(jù)地理位置、兩局間的經(jīng)濟(jì)、文化狀況及行政關(guān)系等因素給出初始值，然后不斷加以調(diào)整并隨著電話網(wǎng)的發(fā)展而修正。

（3）重力法

當(dāng)已知某局總發(fā)話話務(wù)量的預(yù)測(cè)值，但缺乏相關(guān)各局話務(wù)量的歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)狀數(shù)據(jù)時(shí)，為了將其總發(fā)話話務(wù)量的預(yù)測(cè)值分配到各局去，可采用重力法得到局間話務(wù)流量預(yù)測(cè)值。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得出，兩局間的話務(wù)流量與兩局的用戶數(shù)的乘積成正比，而與距離的k次方成反比，重力法適于話務(wù)量變化較大的本地話務(wù)或長(zhǎng)途話務(wù)預(yù)測(cè)，但其存在很大不足：

①局間距離并不代表用戶間真正平均距離;

②本局間距離為零，不能使用重力法求解本局話務(wù)量，而實(shí)際上本局用戶間存在距離，因此只能人為確定本局話務(wù)量。

由于規(guī)劃期內(nèi)局所數(shù)目將要變動(dòng)，局所有大小之分，利用重力法表現(xiàn)在預(yù)測(cè)結(jié)果上就是某些局來(lái)去話務(wù)量嚴(yán)重失衡。

（4）雙因子平衡法

在已知各局來(lái)流量、去流量預(yù)測(cè)值的條件下，在現(xiàn)有已知的流量矩陣的基礎(chǔ)上，通過(guò)反復(fù)調(diào)整迭代，使得網(wǎng)中各局的去流量之和與來(lái)流量之和兩個(gè)因子相等或近似相等，且迭代的結(jié)果應(yīng)保證來(lái)流量之和、去流量之和與預(yù)測(cè)值之間的誤差小于規(guī)定值。適于沒有新局出現(xiàn)（如擴(kuò)容）的情況下的流量預(yù)測(cè)。

3.模擬法

通過(guò)建立電話網(wǎng)的計(jì)算機(jī)模擬模型評(píng)估電話網(wǎng)性能。使用模擬技術(shù)可以任意詳細(xì)地構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型，無(wú)需嚴(yán)格的數(shù)學(xué)抽象，建模過(guò)程也比較直接。

（1）真實(shí)服務(wù)過(guò)程法

以簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)服務(wù)的隨機(jī)過(guò)程作為仿真模型。主要用于任何復(fù)雜結(jié)構(gòu)的交換系統(tǒng)和電話網(wǎng)絡(luò)的仿真。

（2）馬爾可夫過(guò)程

描述交換系統(tǒng)服務(wù)過(guò)程的基本的數(shù)學(xué)模型，屬于無(wú)時(shí)鐘算法。交換系統(tǒng)中發(fā)生的隨機(jī)過(guò)程是一個(gè)狀態(tài)離散的馬爾可夫過(guò)程，過(guò)程的狀態(tài)不斷變化著。馬爾可夫過(guò)程需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)概率分布的確定、話務(wù)量呼損的計(jì)算、溢出比的收集。

（3）Petri 網(wǎng)模型

一種系統(tǒng)描述和分析的工具。對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)如果能構(gòu)造出它的Petri網(wǎng)模型，并對(duì)其進(jìn)行徹底分析，就能揭示出被模擬系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)行為方面的許多重要信息。如果對(duì)Petri網(wǎng)的定義加以擴(kuò)展，就可以用來(lái)描述通信網(wǎng)內(nèi)部各實(shí)體和動(dòng)態(tài)過(guò)程。目前Petri網(wǎng)已用于設(shè)計(jì)和開發(fā)通用的通信網(wǎng)絡(luò)模擬系統(tǒng)。

三、常用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件

當(dāng)前的主流網(wǎng)絡(luò)仿真軟件有OPNET和NS2。

1. OPNET軟件

OPNET公司起源于麻省理工學(xué)院，1987年OPNET公司發(fā)布了它的第一個(gè)商業(yè)化的網(wǎng)絡(luò)性能仿真軟件，使得具有預(yù)測(cè)性的網(wǎng)絡(luò)性能管理和仿真成為可能。至今OPNET已經(jīng)發(fā)行到了16.0上版本。它的產(chǎn)品除Modeler外，還包括IT Guru、SP Guru、OPNET Development Kit和WDM Guru等。

2. NS2軟件

NS2是一種面向?qū)ο蟮木W(wǎng)絡(luò)仿真器，由UC Berkeley開發(fā)而成?？梢杂糜诜抡娓鞣N不同的IP網(wǎng)，NS2也為進(jìn)行局域網(wǎng)的仿真而實(shí)現(xiàn)了多播以及一些MAC 子層協(xié)議。事件調(diào)度器計(jì)算仿真時(shí)間，并且激活事件隊(duì)列中的當(dāng)前事件，執(zhí)行一些相關(guān)的事件，網(wǎng)絡(luò)組件通過(guò)傳遞分組來(lái)相互通信，但這并不耗費(fèi)仿真時(shí)間。所有需要花費(fèi)的仿真時(shí)間來(lái)處理分組的網(wǎng)絡(luò)組件都必須要使用事件調(diào)度器。