BME VIK - Kommunikációs hálózatok teljesítményének elemzése

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Telek Miklós,

A tantárgy tanszéki weboldala www.hit.bme.hu

4. A tantárgy előadója Telek Miklós, egyetemi tanár, HIT
Mészáros András, adjunktus, HIT
Horváth Illés, tudományos munkatárs, ELKH-BME

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Számítógépes és távközlő hálózati alapismeretek,
Valószínűségszámítási alapismeretek

7. A tantárgy célkitűzése A tárgy célja, hogy a számítógép és távközlő hálózatok tervezési és hatékony működtetési
feladataihoz kapcsolódó teljesítmény modellezési ismereteket és azok gyarkorlati alkalmazását
ismertesse. A tárgy foglalkozik az infokommunikációs hálózatok jellegzetes sorbanállási
modelljeivel, bemutatja a teljesítményjellemzők matematikai és szimulációs meghatározásánál
alkalmazott módszereket, valamint a sorbanállási hálózati modellek pontos és közelítő megoldási
technikáit. A gyakorlatokon a megismert elméleti hálózati modelleket fix és mobil hálózatok
gyakorlati teljesítőképességi problémáinak elemzésével is illusztrálják.
A tantárgy tanulási eredményei
- Modellezés, mint mérnöki problémamegoldási módszer
- Diszkrét eseményszimuláció
- Sorbanállási alapmodellek
- Teljesítményjellemzők sorbanállás rendszerekben
- Forgalmi méretezési és üzemeltetés módszerek
- Forgalmi osztályok, szolgáltatási szerződés (SLA)
- Sorbanállási hálózatok

8. A tantárgy részletes tematikája

Az előadások részletes tematikája
• Bevezető jellegű ismeretek (2 ea.)
• A teljesítményelemzés jellegzetes kérdései. A hálózatok teljesítőképességének fő jellemzői
(kihasználtság, veszteség, késleltetés).
• A teljesítmény modellezés jellegzetes mérnöki kérdései (diszkrét és folytonos idő, véges és
végtelen populáció, igényjellemzők, kiszolgálási folyamat).
• A sorbanálláselmélet alapvető matematikai modelljei. Markov-láncok és azok speciális
esetei (Születési-halálozási folyamatok, Poisson-folyamat).
• A véletlen folyamatok jellemzői és azok meghatározása.
• Sorbanállási alapfogalmak, Little-formula. Sorbanállási alapmodellek.
• A legyszerűbb sorbanállási model (M/M/1 sor). Sorbanállási modellváltozatok (több
kiszolgáló, véges várakozó sor, ...)
• M/M/1 sorra épülő teljesítményoptimalizálási esettanulmányok
• Megszakításos és prioritásos kiszolgálás alapmodelljei.
• Összetett sorbanállási rendszerekre épülő teljesítmény optimalizálási esettanulmányok
• Sorbanállási hálózatok, matematikai és szimulációs módszerek alkalmazása.
• Jellegzetes fix és mobil hálózati teljesítményelemzési problémák elemzése, pl. QoS
(quality of service) paraméterek meghatározása és biztosítása SLA (service level
agreement).

A gyakorlatok/laborok részletes tematikája
A gyakorlatokon az előadásokhoz tartozó számítási feladatokat és alkalmazási példákat kell
kiszámolni a feladat jellegétől függően matematikai analízis, vagy egyszerű program írás és futtatás
segítségével, mint pl.:
- Sorbanállási modell szimulációja, és a szimuláció alapján teljesítményjellemző és annak
konfidenciaintervallum számítása.
- Különböző rendszerekben kiszolgáló kapacitás tervezése adott válaszidő biztosításához.
- Erőforrásmegosztási elvek vizsgálata. Pl. cloud rendszerekben a feladatok optimális
kiszolgálókhoz rendelése
- Járműkommunikációs rendszerekben az üzenettovábbítás tulajdonságainak vizsgálata (age of
information)

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Kéthetes ciklusokban heti 1, ill. heti 2 előadás, valamint kéthetente 1 gyakorlat.

10. Követelmények

Szorgalmi időszakban
Az aláírás megszerzésének feltétele a félévközi zárthelyi minimum 40%-os teljesítése, valamint részvétel a gyakorlatok min. 70%-án

Vizsgaidőszakban
A tárgy teljesítésének feltétele az írásbeli (számítógépes) vizsga sikeres teljesítése. Az elégséges, közepes, jó és jeles érdemjegy ponthatára 40%, 55%, 70% és 85%. Sikeres vizsga esetén a zárthelyi dolgozat pontszámának 60% feletti része a vizsgapontszámhoz hozzáadódik.

11. Pótlási lehetőségek A zárthelyi egyszer a szorgalmi időszakban, egyszer a pótlási időszakban pótolható.

12. Konzultációs lehetőségek Egyéni időpontegyeztetés alapján

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom Jegyzet: http://webspn.hit.bme.hu/~telek/notes.htm (csak egyetemi hálózatról)
L. Lakatos, L. Szeidl, and M. Telek. Introduction to Queueing Systems with Telecommunication
Applications, 2nd edition. Springer, 2019.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	42
Félévközi készülés órákra	28
Felkészülés zárthelyire	28
Házi feladat elkészítése	0
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása	0
Vizsgafelkészülés	52
Összesen	150

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta Dr. Telek Miklós, egyetemi tanár, HIT