Теория массового обслуживания. Саакян Г.Р. - 27 стр.

UptoLike

Составители: 

26
Поэтому далее при рассмотрении указанных систем будем предполагать, что
μ
λ
<
,
т.е. 1<
ρ
. При этом условии с течением времени устанавливается предельный режим, и пре-
дельные вероятности состояний существуют.
Устремляя m к бесконечности в формулах для вероятностей состояний (полученных
для СМО с ограниченной длиной очереди при 1
<
ρ
), находим выражения для предельных
вероятностей состояний рассматриваемой СМО:
)1(
1
1
2
0
limlim
ρρ
ρ
ρ
ρρ
=
==
+
k
m
m
kk
m
k
pp
; ,..2,1,0=
k
(23)
Предельные вероятности (23) удовлетворяют нормировочному условию
1...
210
=
+
+
+
ppp .
В самом деле,
=
=
=
==
000
)1()1(
k
k
k
k
k
k
p
ρρρρ
.
Но ряд
=0k
k
ρ
представляет собой сумму бесконечно убывающей геометрической прогрес-
сии с первым членом 1
0
1
==
ρ
b и знаменателем 1
<
ρ
. Поэтому
ρ
ρ
=
=
1
1
0k
k
и, следовательно,
1
1
1
)1(
0
=
=
=
ρ
ρ
k
k
p
.
При отсутствии ограничений на очередь каждая заявка, поступившая в СМО, рано
или поздно будет обслужена. Поэтому вероятность отказа равна нулю: 0=
отк
P .
Следовательно, вероятность того, что поступившая заявка будет принята в систему,
так же как и относительная пропускная способность Q , равна единице:
11
=
=
отк
PQ
.
Тогда для абсолютной пропускной способности
A
(и интенсивности выходящего потока)
будем иметь:
λ
λ
== Q
A
, т.е. интенсивности входящего и выходящего потоков совпадают.
Среднее число заявок в очереди
оч
L получим из формулы (21) при 1<
ρ
переходом к
пределу при
m :
()
(
)
ρ
ρρρ
ρρ
ρρρ
+
=
+
=
+
1
)11(1
)1)(1(
)1(1
2
2
2
limlim
mmmm
L
m
m
m
m
m
оч
.
Известно, что бесконечно малая
m
ρ
( 1
<
ρ
,
m ) является бесконечно малой бо-
лее высокого порядка, чем бесконечно малая
1
m ( )(
1
=
mo
m
ρ
), т.е. 0
m
m
ρ
при
m . Следовательно,
ρ
ρ
=
1
2
оч
L .
Среднее время ожидания заявки в очереди по формуле Литтла равно
)1()1()1(
22
ρμ
ρ
ρμρ
ρ
ρλ
ρ
λ
=
=
==
оч
оч
L
T
.
Наконец, среднее время пребывания заявки в СМО
СМО
T складывается из среднего
времени заявки в очереди
оч
T
и среднего времени обслуживания заявки
об
T
:
)1()1(
11
)1(
ρλ
ρ
ρμμρμ
ρ
=
=+
=+=
обочСМО
TTT
.
                                                                                                                      26

       Поэтому далее при рассмотрении указанных систем будем предполагать, что λ < μ ,
т.е. ρ < 1. При этом условии с течением времени устанавливается предельный режим, и пре-
дельные вероятности состояний существуют.
       Устремляя m к бесконечности в формулах для вероятностей состояний (полученных
для СМО с ограниченной длиной очереди при ρ < 1), находим выражения для предельных
вероятностей состояний рассматриваемой СМО:
                                                           1− ρ
                    pk = lim ρ k p0 = ρ k lim                       = ρ k (1 − ρ ) ; k = 0,1,2,..                   (23)
                                                      m→∞ 1 − ρ
                                                                m+2
                            m→∞

      Предельные вероятности (23) удовлетворяют нормировочному условию
                                 p0 + p1 + p2 + ... = 1.
В самом деле,
                                         ∞            ∞                                        ∞

                                      ∑ pk = ∑ ρ k (1 − ρ ) = (1 − ρ )∑ ρ k .
                                        k =0         k =0                                   k =0
          ∞
Но ряд   ∑ρ
         k =0
                k
                    представляет собой сумму бесконечно убывающей геометрической прогрес-

сии с первым членом b1 =             ρ 0 = 1 и знаменателем ρ < 1. Поэтому
                      ∞
                                     1                                        ∞
                                                                                                         1
                     ∑ρ
                     k =0
                            k
                                =
                                    1− ρ
                                         и, следовательно,                   ∑p
                                                                             k =0
                                                                                     k   = (1 − ρ ) ⋅
                                                                                                        1− ρ
                                                                                                             = 1.
       При отсутствии ограничений на очередь каждая заявка, поступившая в СМО, рано
или поздно будет обслужена. Поэтому вероятность отказа равна нулю: Pотк = 0 .
       Следовательно, вероятность того, что поступившая заявка будет принята в систему,
так же как и относительная пропускная способность Q , равна единице:
                                        Q = 1 − Pотк = 1 .
Тогда для абсолютной пропускной способности A (и интенсивности выходящего потока)
будем иметь: A = λQ = λ , т.е. интенсивности входящего и выходящего потоков совпадают.
      Среднее число заявок в очереди Lоч получим из формулы (21) при ρ < 1 переходом к
пределу при m → ∞ :
                     ρ 2 (1 − ρ m (m + 1 − mρ ) )         ρ 2 (1 − mρ m (1 + 1 m − ρ ) )
          Lоч = lim                               = lim                                  .
                 m→∞      (1 − ρ )(1 − ρ m+ 2 )      m→∞             1− ρ
      Известно, что бесконечно малая ρ ( ρ < 1 , m → ∞ ) является бесконечно малой бо-
                                              m


лее высокого порядка, чем бесконечно малая m ( ρ = o( m ) ), т.е. mρ → 0 при
                                                       −1       m        −1              m


                                                ρ2
m → ∞ . Следовательно, Lоч =                        .
                                               1− ρ
      Среднее время ожидания заявки в очереди по формуле Литтла равно
                                         Lоч              ρ2                 ρ2                    ρ
                                Tоч =           =                =                         =                .
                                          λ         λ (1 − ρ )       μρ (1 − ρ )               μ (1 − ρ )
      Наконец, среднее время пребывания заявки в СМО TСМО складывается из среднего
времени заявки в очереди Tоч и среднего времени обслуживания заявки Tоб :
                                                            ρ            1              1          ρ
                      TСМО = Tоч + Tоб =                             +        =               =           .
                                                     μ (1 − ρ )          μ          μ (1 − ρ ) λ (1 − ρ )