2025年大學(xué)《系統(tǒng)科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——電信系統(tǒng)工程技術(shù)研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述系統(tǒng)思想在電信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的體現(xiàn)，并舉例說明如何運(yùn)用整體性原則解決網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展問題。2.比較系統(tǒng)建模與仿真在電信網(wǎng)絡(luò)性能分析中的主要優(yōu)勢與局限性。3.闡述系統(tǒng)工程中需求分析的重要性，并說明在電信系統(tǒng)工程項(xiàng)目中如何進(jìn)行有效的需求獲取與確認(rèn)。4.解釋什么是復(fù)雜系統(tǒng)的“涌現(xiàn)”特性，并舉例說明該特性在分析大規(guī)模電信網(wǎng)絡(luò)（如物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)）時(shí)帶來的挑戰(zhàn)。二、論述題（每題10分，共30分）5.論述網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）技術(shù)如何體現(xiàn)系統(tǒng)工程的變革思想，并分析其帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。6.結(jié)合排隊(duì)論知識，論述如何運(yùn)用系統(tǒng)分析方法對電信交換中心的呼叫阻塞問題進(jìn)行建模與性能評估。7.試述運(yùn)用系統(tǒng)思維分析電信網(wǎng)絡(luò)安全問題的重要性，并討論提升電信系統(tǒng)整體安全性的系統(tǒng)工程策略。三、計(jì)算/建模題（共25分）8.某城市計(jì)劃建設(shè)一個(gè)區(qū)域性的小型無線通信網(wǎng)絡(luò)，初步設(shè)定網(wǎng)絡(luò)需覆蓋直徑為5公里的圓形區(qū)域，預(yù)計(jì)用戶密度為每平方公里100人，用戶平均通信流量為100Mbps。請運(yùn)用系統(tǒng)建模的思想，描述該網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃需要考慮的關(guān)鍵系統(tǒng)邊界、輸入?yún)?shù)和主要性能指標(biāo)。假設(shè)采用簡單的對數(shù)正態(tài)分布移動(dòng)模型，簡述如何利用排隊(duì)論模型（如M/M/c模型）估算網(wǎng)絡(luò)邊緣用戶在高峰時(shí)段的平均接入等待時(shí)間，并說明模型中各參數(shù)的估計(jì)方法及假設(shè)。四、設(shè)計(jì)/優(yōu)化題（25分）9.假設(shè)你負(fù)責(zé)一個(gè)大型城市的公共安全通信系統(tǒng)優(yōu)化項(xiàng)目。該系統(tǒng)基于現(xiàn)有移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，需要滿足不同優(yōu)先級應(yīng)急通信的需求。請運(yùn)用系統(tǒng)工程方法，設(shè)計(jì)一個(gè)優(yōu)化方案，旨在提升系統(tǒng)在緊急情況下的通信可靠性和資源利用效率。在你的方案中，需要明確：*識別關(guān)鍵的系統(tǒng)需求（功能性與非功能性）。*提出至少兩種具體的優(yōu)化策略（可涉及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、資源分配、協(xié)議優(yōu)化等方面）。*簡述評估這些優(yōu)化策略效果的方法或指標(biāo)。試卷答案一、簡答題答案與解析1.答案:系統(tǒng)思想強(qiáng)調(diào)整體性、關(guān)聯(lián)性、層次性和動(dòng)態(tài)性。在電信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，整體性體現(xiàn)在將網(wǎng)絡(luò)視為一個(gè)有機(jī)整體，規(guī)劃時(shí)需考慮節(jié)點(diǎn)、鏈路、業(yè)務(wù)、用戶、運(yùn)維等所有要素及其相互作用，而非孤立地增加設(shè)備。例如，在擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)時(shí)，不能僅考慮增加基站，還需評估其對整個(gè)骨干網(wǎng)、電源系統(tǒng)、傳輸資源以及用戶感知的關(guān)聯(lián)影響，確保新增部分與現(xiàn)有系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致，滿足整體性能和服務(wù)質(zhì)量要求。解析思路:首先回答系統(tǒng)思想的核心要素。然后結(jié)合電信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的實(shí)際工作，解釋整體性如何體現(xiàn)，重點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)規(guī)劃時(shí)必須考慮網(wǎng)絡(luò)的全部構(gòu)成要素及其相互聯(lián)系。最后用一個(gè)具體的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展場景舉例說明，如何運(yùn)用整體性原則（考慮關(guān)聯(lián)影響、協(xié)調(diào)一致）來解決實(shí)際問題。2.答案:系統(tǒng)建模與仿真的優(yōu)勢在于：能夠直觀展示復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為；允許在低成本、無風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境下測試不同方案和參數(shù)設(shè)置；有助于深入理解系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律和瓶頸；可以預(yù)測系統(tǒng)在未來?xiàng)l件下的性能。局限性在于：模型簡化可能導(dǎo)致忽略重要因素或產(chǎn)生誤差；仿真結(jié)果受模型精度和參數(shù)選取的影響；建立和維護(hù)復(fù)雜模型需要較高的專業(yè)知識和技術(shù)成本；無法完全替代實(shí)際測試和經(jīng)驗(yàn)判斷。解析思路:先列出建模與仿真的主要優(yōu)點(diǎn)，并分別解釋其含義。然后，再逐一指出其存在的局限性，從模型簡化、參數(shù)準(zhǔn)確性、成本、專業(yè)知識要求以及與實(shí)際結(jié)合度等方面進(jìn)行闡述。3.答案:需求分析是系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響項(xiàng)目的成敗。在電信系統(tǒng)工程項(xiàng)目中，有效的需求獲取需通過多種途徑，如與運(yùn)營商、用戶、監(jiān)管機(jī)構(gòu)進(jìn)行溝通訪談，分析業(yè)務(wù)文檔、服務(wù)等級協(xié)議（SLA），利用市場調(diào)研數(shù)據(jù)等，全面、準(zhǔn)確地理解用戶顯性需求和潛在需求。需求確認(rèn)則通過原型展示、確認(rèn)測試、用戶簽字等方式，確保開發(fā)團(tuán)隊(duì)對需求的理解與用戶期望一致，避免后期因需求偏差導(dǎo)致大量返工和成本超支。解析思路:先強(qiáng)調(diào)需求分析的重要性。然后具體說明在電信項(xiàng)目中如何“獲取”需求（列舉方法），強(qiáng)調(diào)全面性和準(zhǔn)確性。接著說明如何“確認(rèn)”需求（列舉方法），強(qiáng)調(diào)一致性，并指出其重要性（避免后期問題）。4.答案:復(fù)雜系統(tǒng)的“涌現(xiàn)”特性指系統(tǒng)整體表現(xiàn)出其組成部分所不具備的、全新的、宏觀的屬性或行為，這種屬性或行為是各部分相互作用、非線性疊加的結(jié)果。在大規(guī)模電信網(wǎng)絡(luò)（如物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)）中，涌現(xiàn)特性表現(xiàn)為：網(wǎng)絡(luò)層面出現(xiàn)的流量自我組織現(xiàn)象、局部故障可能引發(fā)的級聯(lián)失效、用戶行為模式的自發(fā)形成等。這些涌現(xiàn)行為難以通過簡單疊加各節(jié)點(diǎn)的個(gè)體行為來預(yù)測，給網(wǎng)絡(luò)管理、故障排查和性能優(yōu)化帶來了巨大挑戰(zhàn)。解析思路:首先清晰定義“涌現(xiàn)”的概念及其產(chǎn)生機(jī)制（非線性相互作用）。然后，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)這一具體場景，列舉幾個(gè)典型的涌現(xiàn)現(xiàn)象（如流量自組織、級聯(lián)失效、用戶行為模式）。最后點(diǎn)明這些涌現(xiàn)現(xiàn)象帶來的挑戰(zhàn)（難以預(yù)測、管理困難），回應(yīng)題目要求。二、論述題答案與解析5.答案:NFV通過將電信網(wǎng)絡(luò)的功能（如核心網(wǎng)網(wǎng)元、路由器、防火墻等）從專用硬件中解耦，以軟件形式運(yùn)行在通用硬件（如服務(wù)器、交換機(jī)）上，體現(xiàn)了系統(tǒng)工程的變革思想。其核心是模塊化、虛擬化和標(biāo)準(zhǔn)化，打破了傳統(tǒng)電信設(shè)備供應(yīng)商的鎖定，促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)的靈活性、可編程性和可擴(kuò)展性，符合系統(tǒng)工程中追求系統(tǒng)解耦、模塊化以提升適應(yīng)性和可維護(hù)性的原則。機(jī)遇在于降低CAPEX/OPEX、加速新業(yè)務(wù)部署、促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)融合與創(chuàng)新。挑戰(zhàn)則包括虛擬化環(huán)境下的性能和安全性保障、網(wǎng)絡(luò)管理與編排的復(fù)雜性增加、標(biāo)準(zhǔn)化和生態(tài)建設(shè)的滯后、以及運(yùn)營商組織架構(gòu)和運(yùn)維模式的調(diào)整。解析思路:首先點(diǎn)明NFV的核心特征及其體現(xiàn)的系統(tǒng)工程思想（模塊化、解耦、靈活性）。然后分析其帶來的主要機(jī)遇（經(jīng)濟(jì)性、敏捷性、創(chuàng)新性）。接著，從技術(shù)（性能安全）、管理（復(fù)雜性）、生態(tài)（標(biāo)準(zhǔn)）、運(yùn)營（組織）等多個(gè)維度分析其面臨的挑戰(zhàn)。6.答案:運(yùn)用系統(tǒng)分析方法對電信交換中心的呼叫阻塞問題進(jìn)行建模與性能評估，首先需要明確系統(tǒng)邊界，即界定分析范圍（是整個(gè)交換中心還是特定區(qū)域/時(shí)間段）。然后，根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)和問題復(fù)雜度選擇合適的數(shù)學(xué)模型。對于呼叫阻塞，排隊(duì)論是常用工具?？杉僭O(shè)呼叫到達(dá)過程符合泊松過程，服務(wù)時(shí)間服從指數(shù)分布，系統(tǒng)資源（如話務(wù)臺/線路）數(shù)量有限。構(gòu)建M/M/c模型（多服務(wù)臺隊(duì)列模型）或其變種。模型中參數(shù)需通過實(shí)際數(shù)據(jù)（如呼叫間隔、通話時(shí)長、話務(wù)量）進(jìn)行估計(jì)。通過求解該排隊(duì)模型，可以得到系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)，如平均排隊(duì)長度、平均等待時(shí)間、呼叫阻塞率等。這些指標(biāo)有助于評估系統(tǒng)當(dāng)前性能是否滿足要求，并為擴(kuò)容或優(yōu)化提供依據(jù)。系統(tǒng)分析還需考慮模型的假設(shè)是否成立，以及實(shí)際系統(tǒng)中的其他因素（如優(yōu)先級呼叫）對結(jié)果的影響。解析思路:按照系統(tǒng)分析步驟展開：明確邊界->選擇模型（排隊(duì)論M/M/c）->解釋模型原理和參數(shù)估計(jì)方法->說明模型求解目的（得到性能指標(biāo)）->強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)分析的其他方面（模型假設(shè)檢驗(yàn)、其他因素考慮），體現(xiàn)系統(tǒng)性思維。7.答案:運(yùn)用系統(tǒng)思維分析電信網(wǎng)絡(luò)安全問題至關(guān)重要，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)安全涉及網(wǎng)絡(luò)硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員、流程等多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)，威脅也常常是多維度、相互作用的。系統(tǒng)思維有助于我們認(rèn)識到安全問題是整體性的，某個(gè)環(huán)節(jié)的薄弱可能引發(fā)整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。分析時(shí)需識別網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)，繪制安全要素關(guān)聯(lián)圖，評估不同威脅路徑及其潛在影響。提升電信系統(tǒng)整體安全性的系統(tǒng)工程策略包括：構(gòu)建縱深防御體系（多層次、多維度防護(hù)）；實(shí)施最小權(quán)限原則和訪問控制；建立有效的安全監(jiān)控與應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制；進(jìn)行定期的安全風(fēng)險(xiǎn)評估和滲透測試；加強(qiáng)人員安全意識培訓(xùn)；采用安全開發(fā)生命周期（SDL）；利用人工智能等技術(shù)進(jìn)行智能威脅檢測與防御；確保供應(yīng)鏈安全等。這些策略需要協(xié)調(diào)各方資源，協(xié)同推進(jìn)。解析思路:首先論證系統(tǒng)思維在網(wǎng)絡(luò)安全分析中的必要性（復(fù)雜性、關(guān)聯(lián)性）。然后說明如何運(yùn)用系統(tǒng)思維進(jìn)行安全分析（識別要素、關(guān)聯(lián)分析、威脅路徑）。最后提出提升整體安全性的系統(tǒng)工程策略，強(qiáng)調(diào)策略的系統(tǒng)性（多層次、多維度、協(xié)同）、關(guān)鍵要素（監(jiān)控、評估、人員）以及需要協(xié)調(diào)資源。三、計(jì)算/建模題答案與解析8.答案:*系統(tǒng)建模描述:*系統(tǒng)邊界:覆蓋直徑5公里圓形區(qū)域內(nèi)的無線通信網(wǎng)絡(luò)，包括基站、核心網(wǎng)接口、傳輸鏈路以及在此區(qū)域內(nèi)活動(dòng)的用戶設(shè)備。排除周邊無關(guān)網(wǎng)絡(luò)和地理區(qū)域。*輸入?yún)?shù):區(qū)域半徑R=2.5km，用戶密度ρ=100人/km2，總用戶數(shù)N≈πR2ρ≈1964人。平均通信流量q=100Mbps/用戶。高峰時(shí)段呼叫/數(shù)據(jù)請求到達(dá)率λ（需估計(jì)）?；靖采w半徑r（需估計(jì)或假設(shè)）。網(wǎng)絡(luò)帶寬B（需假設(shè)或計(jì)算）。*主要性能指標(biāo):覆蓋率、接入成功率、網(wǎng)絡(luò)邊緣用戶平均吞吐量、平均時(shí)延、呼叫/連接阻塞率。*排隊(duì)論模型應(yīng)用:*模型選擇:可選用M/M/c/N隊(duì)列模型，其中c為可用接入鏈路/資源數(shù)，N為系統(tǒng)容量（包括排隊(duì)用戶和占用資源的用戶）。*參數(shù)估計(jì)與假設(shè):*到達(dá)率λ：需根據(jù)用戶密度、設(shè)備活躍度、應(yīng)用類型估計(jì)，假設(shè)高峰期平均每用戶每秒產(chǎn)生μMbps流量，則λ≈Nμ/B(B為總帶寬，需假設(shè))或更復(fù)雜地估計(jì)呼叫/數(shù)據(jù)包到達(dá)速率。此處簡化為λ=Ausers*Creqs/user/sec。*服務(wù)率μ：假設(shè)每個(gè)接入鏈路的服務(wù)速率（處理一個(gè)請求或數(shù)據(jù)包所需時(shí)間）為1/ρ_ssec，則系統(tǒng)總服務(wù)能力為c*ρ_s。*系統(tǒng)容量N：需設(shè)定，例如N=c(排隊(duì)+占用)。*建模思路:將用戶接入過程視為到達(dá)流，將處理請求的鏈路視為服務(wù)臺。根據(jù)估計(jì)的λ和μ，選擇合適的c和N，構(gòu)建模型。求解該模型的性能指標(biāo)，如P(N>0)（系統(tǒng)繁忙概率）、Lq（平均排隊(duì)長度）、Wq（平均排隊(duì)等待時(shí)間）。平均接入等待時(shí)間≈Wq*服務(wù)率μ。解析思路:第一步，清晰描述建模過程，包括界定邊界、列出關(guān)鍵輸入?yún)?shù)（說明如何獲取或需假設(shè)）、定義核心輸出性能指標(biāo)。第二步，引入排隊(duì)論模型（M/M/c/N）用于分析用戶接入性能。第三步，詳細(xì)說明如何估計(jì)模型所需參數(shù)（到達(dá)率λ、服務(wù)率μ、系統(tǒng)容量N），指出需要哪些額外假設(shè)。第四步，闡述利用模型求解性能指標(biāo)（如平均等待時(shí)間）的思路，將排隊(duì)論結(jié)果與系統(tǒng)性能關(guān)聯(lián)起來。四、設(shè)計(jì)/優(yōu)化題答案與解析9.答案:*關(guān)鍵系統(tǒng)需求:*功能性需求:支持不同優(yōu)先級的應(yīng)急通信（如指揮調(diào)度、現(xiàn)場救援、公眾預(yù)警）；保障核心通信鏈路的暢通與可恢復(fù)性；提供可靠的定位和短消息服務(wù)；支持多種業(yè)務(wù)類型（語音、數(shù)據(jù)、視頻）。*非功能性需求:高可靠性（如99.99%）；低時(shí)延（關(guān)鍵指令傳輸）；高安全性（防竊聽、防干擾）；網(wǎng)絡(luò)資源（帶寬、信道）的按優(yōu)先級動(dòng)態(tài)分配能力；易用性（操作界面友好）；可擴(kuò)展性（適應(yīng)不同規(guī)模事件）；可維護(hù)性（快速故障定位與修復(fù)）。*優(yōu)化策略:*策略一：優(yōu)先級動(dòng)態(tài)資源分配與路由優(yōu)化。引入基于優(yōu)先級的QoS（服務(wù)質(zhì)量）機(jī)制和動(dòng)態(tài)資源調(diào)度算法。為不同優(yōu)先級的通信流分配不同的帶寬保證和傳輸優(yōu)先級。利用智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（如SDN）動(dòng)態(tài)調(diào)整路由，優(yōu)先保障核心指揮信道和緊急救援業(yè)務(wù)，在網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)將資源傾斜給高優(yōu)先級用戶，同時(shí)限制低優(yōu)先級業(yè)務(wù)。*策略二：構(gòu)建冗余與自愈網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。采用多路徑傳輸、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，部署備份鏈路和基站。利用地理分布式的核心網(wǎng)和網(wǎng)管中心。在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)部署快速切換機(jī)制。當(dāng)主路徑或節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)切換到備用路徑或資源，縮短通信中斷時(shí)間，提升網(wǎng)絡(luò)的整體魯棒性和彈性。*評估方法/指標(biāo):*評估方法:可通過仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)M不同優(yōu)化策略在模擬的應(yīng)急場景（如自然災(zāi)害、大型事故）下的表現(xiàn)。收集關(guān)鍵性能數(shù)據(jù)。也可以在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中部署試點(diǎn)，進(jìn)行小范圍實(shí)測評估。*評估指標(biāo):主要評估優(yōu)化后的系統(tǒng)在緊急狀態(tài)下的性能提升，包括：不同優(yōu)先級通信的保障率（成