Аналитические модели массового обслуживания.
Аналитические теоретические модели СМО представляют собой совокупность явных зависимостей параметров, образующих вектор фазовых переменных СМО V, от векторов внутренних Q и внешних X параметров:
Вектор Q составляют параметры ОА, вектор X – параметры входных потоков заявок. Аналитические модели СМО можно получить только в частных случаях со следующими ограничениями:
Входные потоки заявок должны обладать свойствами стационарности, ординарности и отсутствия последействия – такие потоки называются простейшими. В подавляющем большинстве работ по теории МО рассматривается простейший поток, для которого вероятность поступления в промежуток времени t ровно k заявок задается формулой:
|
(9) |
где l – интенсивность поступления заявок (параметр экспоненциального распределения), положительная постоянная величина, обратная МО времени поступления. На оси времени поток поступления заявок можно изобразить, как показано на рис. 25.
Свойство стационарности заключается в том, что вероятность поступления определенного числа заявок в интервале времени Dt зависит только от длительности этого интервала и не зависит от положения этого интервала на оси времени (см. рис. 26). Иначе говоря, вероятностные характеристики и интенсивность такого потока со временем не изменяются.
Ординарность означает невозможность одновременного поступления двух и более заявок на вход системы. Отсутствие последействия выражается в том, что вероятности разных непересекающихся интервалов не зависят друг от друга. Иногда это свойство формулируют следующим образом: распределение времени до ближайшего события не зависит от времени наблюдения, т. е. от того, сколько времени прошло после последнего события. Отсутствие последействия в потоке означает, что события, образующие поток появляются в последовательные моменты времени независимо друг от друга.
Интервалы времени между поступлениями заявок и времена обслуживания заявок в ОА СМО распределены по экспоненциальному закону, т. е. функция распределения вероятностей и функция плотности вероятностей для этих интервалов времени имеют вид:
Приоритетность обслуживания не рассматривается, используются дисциплины обслуживания типа FIFO.
Как уже отмечалось, вероятность поступления в промежуток времени t ровно k заявок для простейшего потока определяется формулой (9). Вероятность того, что в течение интервала времени t не поступит ни одной заявки (эквивалентно вероятности того, что следующая после последней заявки поступит в СМО по истечении времени t) составляет:
Вероятность, что за то же время поступит хотя бы одна заявка:
При построении и анализе непрерывно – стохастических моделей исследуются вероятности появления или не появления событий в течении элементарного интервала времени Δt→0. Произведя замену t на Δt, и, разлагая e-λΔt в степенной ряд, получим, пренебрегая величинами высшего порядка малости:
Тогда, вероятность появления хотя бы одной заявки:
Учитывая ординарность простейшего потока, можно утверждать, что последнее выражение представляет собой вероятность появления ровно одной заявки.