Расчет основных показателей системы массового обслуживания

 

Данная система представляет собой частный случай системы гибели и размножения.

Граф данной системы:

 

Рисунок 167. – Граф состояний исследуемой СМО

 

Поскольку все состояния являются сообщающимися и существенными, то существует предельное распределение вероятностей состояний. В стационарных условиях поток, входящий в данное состояние должен быть равен потоку, выходящему из данного состояния.

 

(310)

 

Для состояния S₀:

 

(311)

 

Следовательно:

 

(312)

 

Для состояния S₁:

(313)

 

Следовательно:

 

(314)

 

С учетом того, что :

 

(315)

 

Аналогично получаем уравнения для остальных состояний системы. В результате получим систему уравнений:

 

(316)

 

Решение этой системы будет иметь вид:

; ; ; ; ;

; . (317)

Или, с учетом вышеизложенного:

 

; ; ; ; ; ;

. (318)

Рисунок 169.

Коэффициент загруженности СМО:

 

(319)

 

С учетом этого предельные вероятности перепишем в виде:

 

(320)

Рисунок 170.

Наивероятнейшее состояние – оба канала СМО заняты и заняты все места в очереди.

Вероятность образования очереди:

Отказ в обслуживании заявки происходит, когда все m мест в очереди заняты, т.е.:

Относительная пропускная способность равна:

Вероятность того, что вновь поступившая заявка будет обслужена, равна 0,529

Абсолютная пропускная способность:

СМО обслуживает в среднем 0,13225 заявок в минуту.

Среднее число заявок, находящихся в очереди:

Среднее число заявок в очереди близко к максимальной длине очереди.

Среднее число заявок, обслуживаемых в СМО, может быть записано в виде:

В среднем все каналы СМО постоянно заняты.

Среднее число заявок, находящихся в СМО:

Для открытых СМО справедливы формулы Литтла:

Среднее время пребывания заявки с СМО:

Среднее время пребывания заявки в очереди:

Наиболее вероятное состояние данной СМО – занятость всех каналов и мест в очереди. Приблизительно половина всех поступающих заявок покидают СМО не обслуженными. Приблизительно 66,5% времени ожидания приходиться на ожидание в очереди. Оба канала постоянно заняты. Все это говорит о том, что в целом данная схема СМО неудовлетворительна.

Чтобы снизить загрузку каналов, сократить время ожидания в очереди и снизить вероятность отказа необходимо увеличить число каналов и ввести систему приоритетов для заявок. Число каналов целесообразно увеличить до 4. Также необходимо сменить дисциплину обслуживания с FIFO на систему с приоритетами. Все заявки теперь будут иметь принадлежность к одному из двух приоритетных классов. Заявки I класса имеют относительный приоритет по отношению к заявкам II класса. Для расчета основных показателей этой видоизмененной СМО целесообразно применить какой-либо из методов имитационного моделирования. Была написана программа на языке Visual Basic, реализующая метод Монте-Карло.

Задание 10.