Введение. Предмет, цель и содержание курса. Взаимосвязь методов системного анализа ИС. Моделирование экономических и информационных процессов системами и сетями массового обслуживания, страница 5

Рис.8.3. Смешанная сеть массового обслуживания

СеМО называется однородной, если все циркулирующие в ней заявки одного типа (одна функция распределения вероятностей длительности обслуживания, и/или одна дисциплина обслуживания, одна матрица вероятностей переходов между узлами). СеМО называется неоднородной, если в ней есть заявки нескольких типов с различными функциями распределения вероятностей длительности обслуживания и/или дисциплиной обслуживания, и различными матрицами вероятностей перехода между узлами. Две теоремы позволяют упростить процедуру вычисления  показателей производительности СеМО.

Теорема 1. (Burke 1956 г.) В установившемся режиме выходящий поток заявок из СМО M/M/N/r с пуассоновским входящим потоком интенсивности l также будет пуассоновским, если понимать под ним суммарный поток как обслуженных, так и потерянных заявок.

Теорема 2. (Jackson 1957 г.) Для открытой однородной экспоненциальной СеМО с узлами М/M/Ni/¥, пуассоновским внешним входящим потоком L каждый узел сети в стационарном режиме можно рассматривать в первом приближении как независимую СМО М/M/Ni/¥ с пуассоновским входящим потоком интенсивности li.

Рассмотрим пример расчёта показателей производительности  открытой однородной экспоненциальной СеМО с узлами М/M/1/¥, пуассоновским внешним входящим потоком l0. Сеть состоит из М узлов, в которые поступают заявки от внешнего источника – узел 0. Предполагается, что узел i  сети представляет собой систему М/M/1/¥. Поток заявок от внешнего источника  является пуассоновским интенсивности l0.

M

Каждая поступающая в сеть заявка с вероятностью р0i,   å  p0i =1, независящей

i=1

от состояния сети и всей предыстории её функционирования, направляется в узел i, i=1,2,..M . Согласно теореме о разреживании пуассоновского потока поступающий из вне в узел i поток заявок будет пуассоновским интенсивности gi = l0 р0i , i=1,2,..M . Время обслуживания заявки на любом из приборов узла i является случайной величиной, также независящей от состояния сети и её предыстории, распределённой по экспоненциальному закону с параметром mi , i=1,2,..M. Дисциплина обслуживания заявки в каждом узле в порядке поступления. Маршрутизация заявок в сети задаётся матрицей вероятностей переходов заявок из системы в систему. После окончания обслуживания в узле i с вероятностью рij независящей от состояния сети и её предыстории заявка мгновенно переходит в узел j  i,j=1,2,..M,

M

и с вероятностью рi0 = 1-      å  pij =1,   i=1,2,..M,  покидает сеть. Матрица  Р0  = (pij )                                                j=1

i,j=0,1,2,..M, является стохастической и называется матрицей вероятностей переходов или маршрутной матрицей. Помимо матрицы Р0 также рассматривают её подматрицу Р= ( pij ) i,j=1,2,..M.  Таким образом для сети задано:

1.  пуассоновский внешний входной поток заявок с параметром l0,

2.  времена обслуживания заявок  в узлах сети  tsi(w) являются независимыми  одинаково распределёнными по экспоненциальному закону с параметром mi случайными величинами,

3.  времена обслуживания заявок в узлах независят от состояния сети и её предыстории,

4.  выбор заявок из очереди буферного накопителя производится в порядке их поступления в систему (в соответствии с дисциплиной обслуживания FCFS),

5.  типы узлов сети - М/М/1/¥,

6.  матрица вероятностей переходов Р0  = (pij ) i,j=0,1,2,..M.

Требуется  найти:

- показатели производительности открытой сети массового обслуживания, включающие системные характеристики каждого узла - Tqi, Twi, Lqi, Lwi, ri. i=1,2,..M и  сетевые характеристики сети в целом  - Tq, Tw, Lq, Lw .

Ограничения: режим работы сети стационарный Решение:

Найдём потоки, циркулирующие в сети. Пусть lij интенсивность потока заявок из узла  i в узел j , i,j =

0,1,2,…M., l00 =0. Тогда суммарная интенсивность потока, поступающего  в

M

узел i от внешнего источника заявок и всех узлов сети будет равна li = ålji .

J=0