Ηρώων Πολυτεχνείου 9, Ζωγράφου, Αθήνα, Τηλ: , Fax: URL

Σχετικά έγγραφα
Θέμα 1 (20%) (α) Πότε είναι εργοδικό το παραπάνω σύστημα; Για πεπερασμένο c, το σύστημα είναι πάντα εργοδικό.

Ηρώων Πολυτεχνείου 9, Ζωγράφου, Αθήνα, Τηλ: , Fax: URL

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

Γραπτή Εξέταση στο Μάθημα "ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ" 6ο Εξάμηνο Ηλεκτρολόγων Μηχ. & Μηχ. Υπολογιστών Θέματα και Λύσεις. μ 1.

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems Άσκηση Προσομοίωσης Στατιστικές Εξόδου Ουράς Μ/Μ/1 - Θεώρημα Burke Ανοικτά Δίκτυα Ουρών Μ/Μ/1 - Θεώρημα Jackson

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

Γραπτή Εξέταση στο Μάθημα "ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ" 6ο Εξάμηνο Ηλεκτρολόγων Μηχ. & Μηχ. Υπολογιστών Θέματα και Λύσεις

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems Εισαγωγή (2/2) Επισκόπηση Γνώσεων Πιθανοτήτων (1/2)

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems Εισαγωγή

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

Ονοματεπώνυμο: Ερώτημα: Σύνολο Μονάδες: Βαθμός:

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems Παράμετροι Συστημάτων Αναμονής Τύπος Little. Β. Μάγκλαρης, Σ. Παπαβασιλείου

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems Μοντέλα Ουρών Markov και Εφαρμογές:

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems Παράμετροι Συστημάτων Αναμονής Τύπος Little

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems Μοντέλα Ουρών Markov και Εφαρμογές:

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems Επισκόπηση Γνώσεων Πιθανοτήτων (2/2) Διαδικασία Γεννήσεων Θανάτων Η Ουρά Μ/Μ/1

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems Διαδικασίες Birth-Death, Ουρές Markov:

Δίκτυα Κινητών και Προσωπικών Επικοινωνιών

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

Μοντελοποίηση, Ανάλυση και Σχεδιασμός Στοχαστικών Συστημάτων

Απλα Συστήματα Αναμονής Υπενθύμιση

Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών. και Μετάδοσης

Κινητές επικοινωνίες. Κεφάλαιο 3 Ένταση κίνησης σε δίκτυο

Χρησιμοποιείται για να δηλώσουμε τους διάφορους τύπους ουρών. A/B/C. Κατανομή εξυπηρετήσεων

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems Διαδικασίες Γεννήσεων - Θανάτων Εξισώσεις Ισορροπίας - Ουρές Μ/Μ/1, M/M/1/N Προσομοίωση Ουράς Μ/Μ/1/Ν

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΗΣ ΤΗΛΕΦΩΝΙΚΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ

Τεχνικές Εκτίμησης Υπολογιστικών Συστημάτων Ενότητα 3: Μοντέλα Θεωρίας Αναμονής

ιαστασιοποίηση του Ασύρµατου Μέρους του ικτύου

Ανάλυση Απόδοσης Πληροφοριακών Συστημάτων

p k = (1- ρ) ρ k. E[N(t)] = ρ /(1- ρ).

Διαδικασίες Markov Υπενθύμιση

Θεωρία Τηλεπικοινωνιακής Κίνησης Ενότητα 2: Θεμελιώδεις σχέσεις

Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών. και Μετάδοσης

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems Επισκόπηση Αναλυτικών Τεχνικών Θεωρίας Πιθανοτήτων για Εφαρμογή σε Ουρές Αναμονής M/G/1

Θεωρία Τηλεπικοινωνιακής Κίνησης

P (M = n T = t)µe µt dt. λ+µ

Τεχνικές Εκτίμησης Υπολογιστικών Συστημάτων Ενότητα 4: Δίκτυα Συστημάτων Αναμονής

Μοντελοποίηση, Ανάλυση και Σχεδιασμός Στοχαστικών Συστημάτων

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

Καθ. Γιάννης Γαροφαλάκης. ΜΔΕ Επιστήμης και Τεχνολογίας Υπολογιστών Τμήμα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

ίκτυα Επικοινωνίας Υπολογιστών

Δίκτυα Επικοινωνίας Υπολογιστών Ενότητα 5: Στοιχεία Θεωρίας Τηλεπικοινωνιακής Κίνησης (Στοιχεία ΘΤΚ)

H επίδραση των ουρών στην κίνηση ενός δικτύου

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Ροή Δ - 6 ο εξάμηνο, κωδικός

Θεωρία Τηλεπικοινωνιακής Κίνησης

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems Εκθετική Κατανομή, Στοχαστικές Ανελίξεις Διαδικασίες Απαρίθμησης, Κατανομή Poisson

Μοντέλα Αναμονής σε Δίκτυα Επικοινωνιών. Ανάλυση Ουρών. Λάζαρος Μεράκος Τμήμα Πληροφορικής &Τηλεπικοινωνιών Πανεπιστήμιο Αθηνών

Θεωρία Τηλεπικοινωνιακής Κίνησης Ενότητα 8: Αναδρομικός τύπος Kaufman Roberts

Μοντελοποίηση, Ανάλυση και Σχεδιασμός Στοχαστικών Συστημάτων

ίκτυα Κινητών και Προσωπικών Επικοινωνιών Βασικές αρχές των κυψελωτών συστημάτων κινητών επικοινωνιών

Εργαστήριο 5: Υπολογισμός της Κίνησης στα Δίκτυα Κινητών Επικοινωνιών

Άσκηση 1. Ερώτηση 1: ο αριθμός των συνδρομητών που θα εξυπηρετηθούν στη συγκεκριμένη τυχαία κυψέλη.

Εργαστηριακή Άσκηση Το σύστημα αναμονής M/G/1

Θεωρία Τηλεπικοινωνιακής Κίνησης

Ο Π Ε Υ Ελάχιστα γραμμών Ο *maximin (A) Π Ε Υ * minimax (B)

ΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Ασκήσεις για το φυσικό στρώμα. λ από τον ρυθμό μετάδοσής της. Υποθέτοντας ότι ο κόμβος A

Τηλεπικοινωνιακά Ψηφιακά Δίκτυα Ενότητα 2: Θεωρία Κίνησης. Βαρουτάς Δημήτρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

Συστήματα Αναμονής. Ενότητα 7: Ουρά Μ/Μ/1. Αγγελική Σγώρα Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Θεωρία Τηλεπικοινωνιακής Κίνησης Ενότητα 5: Μαρκοβιανό σύστημα αναμονής Μ/Μ/s

Θεωρία Τηλεπικοινωνιακής Κίνησης Ενότητα 4: Eφαρμογή των τύπων Erlang και Engset

που αντιστοιχεί στον τυχαίο αριθμό 0.6 δίνει ισχύ P Y Να βρεθεί η μεταβλητή k 2.

7. Η ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΟΥ ΕΡΓΟΣΤΑΣΙΟΥ

Μοντέλα Συστημάτων Αναμονής σε Δίκτυα Επικοινωνιών

ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Ασκήσεις για το φυσικό στρώμα

Ορισµός. (neighboring) καταστάσεων. ηλαδή στην περίπτωση αλυσίδας Markov. 1.2 ιαµόρφωση µοντέλου

ΙΚΤΥΑ ΚΙΝΗΤΩΝ ΚΑΙ ΠΡΟΣΩΠΙΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ. Ασκήσεις για τις βασικές αρχές των κυψελωτών συστημάτων κινητών επικοινωνιών

Θεωρία Τηλεπικοινωνιακής Κίνησης Ενότητα 11: Συστήματα υπερροής

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

2

Συστήματα Αναμονής. Ενότητα 6: Θεωρία Ουρών. Αγγελική Σγώρα Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Α. Διατύπωση μοντέλου προβλήματος γραμμικού προγραμματισμού

Κινητές Επικοινωνίες

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Ροή Δ - 6 ο εξάμηνο, κωδικός

Θεωρία Τηλεπικοινωνιακής Κίνησης

3.ΟΥΡΕΣ ΑΝΑΜΟΝΗΣ

Συστήματα Αναμονής. Ενότητα 10: Ουρά Μ/Μ/s. Αγγελική Σγώρα Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Θεωρία Τηλεπικοινωνιακής Κίνησης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΘΕΩΡΙΑ ΟΥΡΩΝ

Γ. Κορίλη, Μοντέλα Εξυπηρέτησης

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ (16/06/2010, 18:00)

Συστήματα Αναμονής. Ενότητα 9: Ανέλιξη Γέννησης - Θανάτου. Αγγελική Σγώρα Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΕΛΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ (11/05/2011, 9:00)

Transcript:

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Τομέας Επικοινωνιών, Ηλεκτρονικής & Συστημάτων Πληροφορικής Εργαστήριο Διαχείρισης και Βέλτιστου Σχεδιασμού Δικτύων - NETMODE Ηρώων Πολυτεχνείου 9, Ζωγράφου, 157 80 Αθήνα, Τηλ: 210.772.2503, Fax: 210.772.1452 URL http://www.netmode.ntua.gr/ Γραπτή Εξέταση στο Μάθημα "ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ" 6ο Εξάμηνο Ηλεκτρολόγων Μηχ. & Μηχ. Υπολογιστών 11.09.2018 Θέματα και Λύσεις Θέμα 1 o (2 μονάδες) Έστω ότι δίνεται ένα τηλεφωνικό κέντρο το οποίο μοντελοποιείται ως μία ουρά M/M/c/c, δηλαδή μία ουρά που διαθέτει c εξυπηρετητές ίδιων δυνατοτήτων και μέγιστη χωρητικότητα c πελάτες. Οι αφίξεις στο σύστημα ακολουθούν την κατανομή Poisson με μέσο ρυθμό λ και οι εξυπηρετήσεις ακολουθούν την εκθετική κατανομή με μέσο ρυθμό μ. (α) Να εκφράσετε την πιθανότητα απόρριψης ενός πελάτη από το σύστημα B(ρ, c) ως συνάρτηση της έντασης φορτίου ρ = λ μ που δέχεται η ουρά και του αριθμού των εξυπηρετητών c που διαθέτει η ουρά. Υπό ποιες προϋποθέσεις είναι το παραπάνω σύστημα εργοδικό; (β) Η πιθανότητα απόρριψης πελάτη Β(ρ, c) (Erlang-B) υπολογίζεται με τον παρακάτω αναδρομικό τύπο: Β(ρ, 0) = 1 { ρβ(ρ, n 1) Β(ρ, n) =, n = 1, 2,, c ρβ(ρ, n 1) + n Να αναλύσετε το τηλεφωνικό δίκτυο μίας εταιρείας που διαθέτει 4 εξωτερικές τηλεφωνικές γραμμές και εξυπηρετεί 30 υπαλλήλους. Πραγματοποιώντας μετρήσεις στο δίκτυο διαπιστώσατε ότι ένας υπάλληλος χρησιμοποιεί το τηλέφωνο κατά μέσο όρο 6 λεπτά σε μία ώρα. Να υπολογίσετε την πιθανότητα απόρριψης κλήσης από το δίκτυο. (γ) Να προσδιορίσετε τον ελάχιστο αριθμό τηλεφωνικών γραμμών που απαιτείται ώστε η πιθανότητα απόρριψης κλήσης από το δίκτυο να γίνει μικρότερη από 1%. Να απαντήσετε με βάση τον πίνακα για την κατανομή Erlang-B και του αναδρομικού τύπου αν απαιτείται: ρ c = 1 2 3 4

2.00 0.6667 0.4000 0.2105 0.0952 2.25 0.6923 0.4378 0.2472 0.1221 2.50 0.7143 0.4717 0.2822 0.1499 2.75 0.7333 0.5021 0.3152 0.1781 3.00 0.7500 0.5294 0.3462 0.2062 3.25 0.7647 0.5541 0.3751 0.2336 3.50 0.7778 0.5765 0.4021 0.2603 3.75 0.7895 0.5968 0.4273 0.2860 4.00 0.8000 0.6154 0.4507 0.3107 Το διάγραμμα καταστάσεων του συστήματος είναι το παρακάτω: λ λ λ λ λ 0 1 2 3...... c μ 2μ 3μ 4μ cμ Για τις εργοδικές καταστάσεις του συστήματος, όταν εκείνο ισορροπεί, έχουμε τις παρακάτω εξισώσεις: { λp(0) = μp(1) λp(1) = 2μP(2) λp(c 1) = cμp(c) c P(k) = 1 k=0 Επιλύοντας το παραπάνω σύστημα, προκύπτει ότι η πιθανότητα απόρριψης ενός πελάτη από το σύστημα είναι: P Blocking = P(c) = ρ c c! c k=0 ρ c c! Ως σύστημα με πεπερασμένη χωρητικότητα, το παραπάνω σύστημα είναι πάντα εργοδικό. (β) Το συνολικό φορτίο του συστήματος είναι: ρ = (χρήστες) (μέση χρήση σε μια ώρα) = 30 6 60 = 3 Erlangs

Για c = 4 τηλεφωνικές γραμμές, η πιθανότητα απόρριψης ενός πελάτη από το σύστημα υπολογίζεται με τη βοήθεια του πίνακα: (γ) Από τον αναδρομικό τύπο, για c = 5: P blocking = B(3, 4) = 0.2062 = 20.62 % B(3, 5) = ρβ(3, 4) ρβ(3, 4) + 5 = 3 0.2062 = 0.1101 = 11.01% > 1% 3 0.2062 + 5 Για c = 6: Β(3, 6) = ρβ(3, 5) ρβ(3,5) + 6 = 3 0.1101 = 0.0522 = 5.22% > 1% 3 0.1101 + 6 Για c = 7: B(3, 7) = 0.0219 = 2.19% > 1% Για c = 8: B(3, 8) = 0.0082 = 0.82% < 1% Άρα, απαιτούνται 8 γραμμές. Θέμα 2 ο (2,5 μονάδες) Το παρακάτω σχήμα παριστά ένα τηλεπικοινωνιακό δίκτυο. Όλες οι αφίξεις είναι Poisson με παραμέτρους γ i, i = 1, 2 και οι εξυπηρετήσεις εκθετικά κατανεμημένες με ρυθμούς μ i, i = 1, 2, 3, 4, 5. (α) Να αναφέρετε τις αναγκαίες συνθήκες και παραδοχές ώστε το παρακάτω δίκτυο να μπορεί να μελετηθεί ως ένα ανοιχτό δίκτυο με το θεώρημα Jackson. Για τις παραμέτρους του δικτύου δίνονται οι ακόλουθες τιμές: γ 1 = 4, γ 2 = 3, = 10, μ 2 = 8, μ 3 = 10, μ 4 = 15, μ 5 = 20 (πελάτες/min). Να απαντήσετε στα ακόλουθα: (β) Να προσδιορίσετε τη μέση ένταση του φορτίου ρ i, i = 1, 2, 3, 4, 5 που δέχεται η κάθε ουρά του δικτύου. (γ) Να προσδιορίσετε τη μέση καθυστέρηση πελάτη από άκρο σε άκρο του δικτύου, καθώς και τη μέση καθυστέρηση πακέτου από το σημείο S 1 στο σημείο D και από το σημείο S 2 στο σημείο D. (δ) Να προσδιορίσετε την ουρά που αποτελεί τη στενωπό του δικτύου. (ε) Με δεδομένη την τιμή της παραμέτρου γ 2, να προσδιορίσετε τη μέγιστη τιμή της παραμέτρου γ 1, ώστε το σύστημα να παραμένει εργοδικό.

S 1 1/4 γ 1 3/4 μ 3 S 2 1/2 γ 2 1/2 μ 2 μ 4 μ 5 D (α) Οι απαραίτητες παραδοχές είναι οι εξής: Τυχαίες εξωτερικές αφίξεις Poisson. Τυχαία δρομολόγηση πελατών βάσει των πιθανοτήτων που φαίνονται στο σχήμα. Ανεξάρτητες εκθετικές εξυπηρετήσεις πελατών, παραδοχή Kleinrock ανεξαρτησίας εξυπηρετήσεων. Άπειρες ουρές FIFO, χωρίς απώλειες. (β) Για τις αφίξεις σε κάθε ουρά, έχουμε: λ 1 = γ 1 = 4 πελάτες/min λ 2 = γ 2 = 3 πελάτες/min λ 3 = 3 4 γ 1 + 1 2 γ 2 = 4.5 πελάτες/min Η ένταση φορτίου σε κάθε ουρά είναι: λ 4 = 1 2 γ 2 = 1.5 πελάτες/min λ 5 = λ 3 + λ 4 = 6 πελάτες/min ρ 1 = λ 1 = 0.4 ρ 2 = λ 2 μ 2 = 0.375 ρ 3 = λ 3 μ 3 = 0.45 ρ 4 = λ 4 μ 4 = 0.1

ρ 5 = λ 5 μ 5 = 0.3 (γ) Η μέση καθυστέρηση πελάτη από άκρο σε άκρο του συστήματος είναι: όπου Ε(Τ) = Ε(n 1) + E(n 2 ) + E(n 3 ) + E(n 4 ) + E(n 5 ) γ 1 + γ 2 Ε(n 1 ) = Ε(n 2 ) = Ε(n 3 ) = ρ 1 1 ρ 1 = 0.6667 πελάτες ρ 2 1 ρ 2 = 0.6 πελάτες ρ 3 1 ρ 3 = 0.8182 πελάτες Ε(n 4 ) = ρ 4 1 ρ 4 = 0.1111 πελάτες Ε(n 5 ) = ρ 5 1 ρ 5 = 0.4286 πελάτες άρα Ε(Τ) = 0.3749 min. Η μέση καθυστέρηση πελάτη από το σημείο S 1 μέχρι το σημείο D είναι: Ε(Τ S1D ) = E(T 1 ) + 3 4 (E(T 3) + E(T 5 )) Η μέση καθυστέρηση πελάτη από το σημείο S 2 μέχρι το σημείο D είναι: όπου Ε(T S2D ) = E(T 2 ) + 1 2 (E(T 3) + E(T 4 )) + E(T 5 ) E(T 1 ) = E(n 1) λ 1 Ε(T 2 ) = E(n 2) λ 2 E(T 3 ) = E(n 3) λ 3 = 0.1667 min = 0.2 min = 0.1818 min

E(T 4 ) = E(n 4) = 0.0741 min λ 4 E(T 5 ) = E(n 5) λ 5 = 0.0714 min Άρα, Ε(Τ S1D ) = 0.3566 min E(T S2D ) = 0.3994 min (δ) Στενωπός του δικτύου είναι η ουρά με τη μεγαλύτερη ένταση φορτίου, δηλαδή η ουρά 3 (με ρυθμό εξυπηρέτησης μ 3 ). (ε) Από την ουρά που είναι η στενωπός του συστήματος: ρ 3 = 1 3 4 γ 1 + 1 2 γ 2 = 1 γ = 11.33 πελάτες/min 3 Η τιμή αυτή, όμως, καθιστά μη εργοδική την ουρά 1 του συστήματος, αφού ρ 1 = 11.33 10 > 1. Κατά συνέπεια, γ 1max = 10 πελάτες/min Θέμα 3 ο (2,5 μονάδες) Θεωρείστε ένα υπολογιστικό σύστημα που εξυπηρετεί εντολές προερχόμενες από τρία ενεργά τερματικά (παράθυρα). Ένα απλό μοντέλο του συστήματος παρατίθεται στο σχήμα που ακολουθεί σαν κλειστό δίκτυο δύο ανεξάρτητων υποσυστημάτων: το υποσύστημα τριών τερματικών Q 1 και το υποσύστημα επεξεργασίας (CPU) Q 2. Μετά την ολοκλήρωση εξυπηρέτησης (CPU) οι εντολές επανέρχονται σαν απαντήσεις σε όποιο παράθυρο είναι διαθέσιμο το οποίο καταθέτει νέα εντολή μετά από παρέλευση τυχαίας καθυστέρησης (thinking time). Να θεωρήσετε τις ακόλουθες παραδοχές: 1) Τα τρία ενεργά παράθυρα εισάγουν εκθετική καθυστέρηση (thinking time) 1 = 1 sec κατά μέσο όρο, από τη στιγμή της απόκρισης μέχρι την κατάθεση νέας εντολής. 2) Κάθε εντολή για να εξυπηρετηθεί χρειάζεται έναν τυχαίο αριθμό τεμαχίων (CPU quanta), το καθένα με ανεξάρτητες εκθετικές απαιτήσεις εξυπηρέτησης. Κατά μέσο όρο μια εντολή απαιτεί 4 επιπλέον εξυπηρετήσεις (ανάδραση) τεμαχίων πέραν την αρχικής προτού εξέλθει από το υποσύστημα επεξεργασίας. Συνολικά, μια εντολή χρειάζεται 5 CPU quanta κατά μέσο όρο. Η συνολική επεξεργασία εντολών (CPU) αναπαρίσταται με μια ουρά με εκθετική εξυπηρέτηση μέσου ρυθμού μ 2 = 5 τεμάχια/sec. Η ανάδραση τεμαχίων γίνεται με πιθανότητα 1 p.

γ N = 3 εντολές μ 2 p 1 - p Q 1 (terminals) Q 2 (CPU) Στο δίκτυό σας υπάρχουν Ν = 3 εντολές. Να απαντήσετε στις ακόλουθες ερωτήσεις: (α) Να ορίσετε την κατάσταση του συστήματος και να σχεδιάσετε το διάγραμμα καταστάσεων, όταν το σύστημα ισορροπεί. (β) Να υπολογίσετε τις εργοδικές πιθανότητες των καταστάσεων του συστήματος, όταν εκείνο ισορροπεί. (γ) Να υπολογίσετε το μέσο αριθμό εντολών σε κάθε υποσύστημα. (δ) Να υπολογίσετε τη μέση ρυθμαπόδοση (throughput) γ του συστήματος. (α) Το σύστημα ορίζεται από το διάνυσμα (n 1, n 2 ) και ισχύει n 1 + n 2 = N = 3 Το διάγραμμα καταστάσεων θα έχει ως εξής:

(β) Η πιθανότητα ανάδρασης είναι 1 p = 4 5 p = 1 5 Οι εργοδικές πιθανότητες των καταστάσεων του συστήματος, όταν αυτό ισορροπεί θα είναι οι εξής: 3 P(3,0) = pμ 2 P(2,1) 2 P(2,1) = pμ 2 P(1,2) P(1,2) = pμ 2 P(0,3) Επίσης ισχύει πως: P(3,0) + P(2,1) + P(1,2) + P(0,3) = 1, άρα με τις δεδομένες τιμές, μ 2, p και με την επίλυση του συστήματος εξισώσεων προκύπτει πως: P(3,0) = 1 16, P(2,1) = 3 16, P(1,2) = 6 16, P(0,3) = 6 16 (γ) Για να βρεθεί ο μέσος αριθμός εντολών σε κάθε υποσύστημα θα έχουμε ως εξής: Ε(n 1 ) = 3 P(3,0) + 2 P(2,1) + 1 P(1,2) + 0 P(0,3) = 15 16 Ε(n 2 ) = 3 P(0,3) + 2 P(1,2) + 1 P(2,1) + 0 P(3,0) = 33 16 (δ) Για να βρεθεί η μέση ρυθμαπόδοση (throughput) γ του συστήματος, θα έχουμε ως εξής: γ = μ 2 (1 P(3,0)) = 75 16 εντολές/sec