数据发送理想状态分布研究
目的
为了以后探讨优化网络传输相关问题,讨论理想状态下,数据发送会呈现什么状态,以方便我们的延迟研究
研究前提
- 网络传输中,一段时间t内发生概率为p,根据二项式分布基础原理,则发生的次数λ为: λ=ptλ = ptλ=pt
- 将时间长度t拆成m等份,每个小时间段连续可分。即拆成t/m
推导
- 已知事件在t内发生概率为λt,则在t/m里发生的概率为:
P=λt/mP=λt/mP=λt/m
- t由m个t/m组成,t/m时间内发生概率为λt/m。即每个独立的小块都是一次概率为λt/m的二项式实验,连续做k次试验,则为一个经典的二项式分布
P(X=k)=Cmk×(λtm)k×(1−λtm)m−kP(X=k)=C_m^k \times \left(\frac{λt}{m}\right)^k \times \left(1-\frac{λt}{m}\right)^{m-k}P(X=k)=Cmk×(mλt)k×(1−mλt)m−k
- 由于时间是连续流逝的(空间也一样),那么时间片就是无限可分割的,我们求一个连续变量下事件发生的概率,需要就是将时间片(或者空间) 无限分割。然后让在tm\frac{t}{m}mt时间内,事件发生次数为1,概率为λtm\frac{λt}{m}mλt。我们对m求极限。
令λtm=p\frac{λt}{m}=pmλt=p,则公式简化为
limm→∞,p→0P(X=k)=Cmk×(p)k×(1−p)m−k\lim_{m\to ∞,p\to0}P(X=k)=C_m^k \times \left(p\right)^k \times \left(1-p\right)^{m-k}limm→∞,p→0P(X=k)=Cmk×(p)k×(1−p)m−k
limm→∞,p→0P(X=k)=m(m−1)(m−2)...(m+1−k)k!×pk×(1−p)λtp−k\lim_{m\to ∞,p\to0}P(X=k)=\frac{m(m-1)(m-2)...(m+1-k)}{k!} \times p^k \times \left(1-p\right)^{\frac{λt}{p}-k}limm→∞,p→0P(X=k)=k!m(m−1)(m−2)...(m+1−k)×pk×(1−p)pλt−k
limm→∞,p→0P(X=k)=mkk!×pk×(1−p)λtp×(1−p)−k\lim_{m\to ∞,p\to0}P(X=k)=\frac{m^k}{k!} \times p^k \times \left(1-p\right)^{\frac{λt}{p}}\times\left(1-p\right)^{-k}limm→∞,p→0P(X=k)=k!mk×pk×(1−p)pλt×(1−p)−k
limm→∞,p→0P(X=k)=λtkk!×(1−p)λtp×1\lim_{m\to ∞,p\to0}P(X=k)=\frac{{λt}^k}{k!} \times \left(1-p\right)^{\frac{λt}{p}}\times1limm→∞,p→0P(X=k)=k!λtk×(1−p)pλt×1
limm→∞,p→0P(X=k)=λtkk!×[(1−p)−1p]−λt\lim_{m\to ∞,p\to0}P(X=k)=\frac{{λt}^k}{k!} \times \left[\left(1-p\right)^{-\frac{1}{p}}\right]^{-λt}limm→∞,p→0P(X=k)=k!λtk×[(1−p)−p1]−λt
limm→∞,p→0P(X=k)=λtkk!e−λt\lim_{m\to ∞,p\to0}P(X=k)=\frac{{λt}^k}{k!} e^{-λt}limm→∞,p→0P(X=k)=k!λtke−λt
即服从泊松分布
场景
这里主要探究,包数据在交换机里面的排队情况。在交换机处理一个包的时间内,数据到来概率会呈现泊松分布,数据到来之后,该包的等待时间也会呈现泊松分布(泊松分布反向)。到最后,整个排队时间分布就是呈现泊松分布。即,在网络环境好的情况下,发送数据一般会呈现泊松分布现象。不过,网络环境和交换机的优化算法会破坏该现象。