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

Σχετικά έγγραφα
Μοντελοποίηση, Ανάλυση και Σχεδιασμός Στοχαστικών Συστημάτων

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

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

Markov. Γ. Κορίλη, Αλυσίδες. Αλυσίδες Markov

Μοντελοποίηση, Ανάλυση και Σχεδιασμός Στοχαστικών Συστημάτων

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

Απλα Συστήματα Αναμονής Υπενθύμιση

2.6 ΟΡΙΑ ΑΝΟΧΗΣ. πληθυσµού µε πιθανότητα τουλάχιστον ίση µε 100(1 α)%. Το. X ονοµάζεται κάτω όριο ανοχής ενώ το πάνω όριο ανοχής.

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

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

Ανάλυση Απόδοσης Πληροφοριακών Συστημάτων

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

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

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

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

Θεωρία Τηλεπικοινωνιακής Κίνησης

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

MEΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΤΗΣ ΜΟΡΦΗΣ Y= g( X1, X2,..., Xn)

Ονοματεπώνυμο: Ερώτημα: Σύνολο Μονάδες: Βαθμός:

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems Μοντέλα Ουρών Markov και Εφαρμογές:

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

P (M = n T = t)µe µt dt. λ+µ

Διαδικασίες Markov Υπενθύμιση

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

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ - ΥΠΟ ΕΙΞΕΙΣ ΣΤΙΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ

Η ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΗΣ

1 + ρ ρ ρ3. iπ i = Q = λ λ i=0. n=0 tn. n! Qn, t 0

Τεχνικές Εκτίμησης Υπολογιστικών Συστημάτων Ενότητα 3: Μοντέλα Θεωρίας Αναμονής

Παρουσίαση 1 ΙΑΝΥΣΜΑΤΑ

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΕΣ ΙΑ ΙΚΑΣΙΕΣ

ιαστασιοποίηση του Ασύρµατου Μέρους του ικτύου

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΗΣ ΤΗΛΕΦΩΝΙΚΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

Σηµειώσεις στις σειρές

Πανεπιστήµιο Κρήτης - Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. ΗΥ-317: Εφαρµοσµένες Στοχαστικές ιαδικασίες -Εαρινό Εξάµηνο 2016 ιδάσκων : Π.

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

ΜΑΘΗΜΑ 8. B 2.3 Χρησιµοποιώντας Ευκλείδεια Γεωµετρία

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

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

Μαθηµατικό Παράρτηµα 2 Εξισώσεις Διαφορών

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Ηµεροµηνία: Κυριακή 27 Απριλίου 2014 ιάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

3. Προσομοίωση ενός Συστήματος Αναμονής.

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

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

Δίκτυα Κινητών και Προσωπικών Επικοινωνιών

Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών. και Μετάδοσης

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

Κεφάλαιο 6 Παράγωγος

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

/ / 38

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

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

ιωνυµική Κατανοµή(Binomial)

Κεφάλαιο 6: Προσομοίωση ενός συστήματος αναμονής

11. Η έννοια του διανύσµατος 22. Πρόσθεση & αφαίρεση διανυσµάτων 33. Βαθµωτός πολλαπλασιασµός 44. Συντεταγµένες 55. Εσωτερικό γινόµενο

Μοντέλα Συστημάτων Αναμονής σε Δίκτυα Επικοινωνιών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-317: Εφαρµοσµένες Στοχαστικές ιαδικασίες - Εαρινό Εξάµηνο ιδάσκων : Π.

Παράρτηµα 3 Εξισώσεις Διαφορών και Στοχαστικές Διαδικασίες

Οι ιδιότητες και οι µέθοδοι επίλυσης διαφορικών εξισώσεων παρουσιάζονται σε µία σειρά εγχειριδίων µαθηµατικών

ΚΑΜΠΥΛΗ ENGEL ΚΑΙ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΩΝ ΖΗΤΗΣΗΣ ΚΑΤΑ MARSHALL ΚΑΙ HICKS. 1. Η καµπύλη Engel

Μαθηµατικό Παράρτηµα 2 Εξισώσεις Διαφορών

p B p I = = = 5

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems Μοντέλα Ουρών Markov και Εφαρμογές:

Μοντελοποίηση, Ανάλυση και Σχεδιασμός Στοχαστικών Συστημάτων

Ακρότατα υπό συνθήκη και οι πολλαπλασιαστές του Lagrange

P (A) = 1/2, P (B) = 1/2, P (C) = 1/9

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ 2 η ΕΚΑ Α

4 Συνέχεια συνάρτησης

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014

Γραµµική Αλγεβρα Ι. Ενότητα: Εισαγωγικές Εννοιες. Ευάγγελος Ράπτης. Τµήµα Μαθηµατικών

Δίκτυα Επικοινωνιών ΙΙ. Ενότητα 2: Μοντέλα Συστηµάτων Αναµονής σε Δίκτυα Επικοινωνιών

Αριθµητική Ανάλυση 1 εκεµβρίου / 43

ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ -ΤΥΧΑΙΕΣ ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ(τελικές εξετάσεις πλη12)

Εισαγωγή στην Τοπολογία

Η Έννοια της τυχαίας ιαδικασίας

Περίληψη ϐασικών εννοιών στην ϑεωρία πιθανοτήτων

Κεφάλαιο 6. Εισαγωγή στη µέθοδο πεπερασµένων όγκων επίλυση ελλειπτικών και παραβολικών διαφορικών εξισώσεων

Εισαγωγή στην Τοπολογία

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

Μάθηµα 1. Κεφάλαιο 1o: Συστήµατα. γ R παριστάνει ευθεία και καλείται γραµµική εξίσωση µε δύο αγνώστους.

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

Τυπική µορφή συστήµατος 2 ας τάξης

ΛΥΣΕΙΣ 6 ης ΕΡΓΑΣΙΑΣ - ΠΛΗ 12,

2. Στοιχεία Πολυδιάστατων Κατανοµών

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

Όρια συναρτήσεων. ε > υπάρχει ( ) { } = ± ορίζονται αναλόγως. Η διατύπωση αυτών των ορισµών αφήνεται ως άσκηση. x y = +. = και για κάθε (, ) ( 0,0)

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems


Γραµµικη Αλγεβρα Ι Επιλυση Επιλεγµενων Ασκησεων Φυλλαδιου 8

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

ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΕΣ ΙΑΝΥΣΜΑΤΟΣ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2011 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

5.1 Συναρτήσεις δύο ή περισσοτέρων µεταβλητών

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ - ΥΠΟ ΕΙΞΕΙΣ ΣΤΙΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ

Transcript:

200-04-25. ιαδικασίες γεννήσεων-θανάτων. Ορισµός Οι διαδικασίες γεννήσεων-θανάτων (birth-death rocesses) αποτελούν µια σπουδαία κλάση αλυσίδων Markov (διακριτού ή συνεχούς χρόνου). Η ιδιαίτερη συνθήκη η οποία ισχύει για αυτές είναι ότι µεταβάσεις µεταξύ καταστάσεων λαµβάνουν χώρα µονάχα µεταξύ γειτονικών (eighborig) καταστάσεων. ηλαδή στην περίπτωση αλυσίδας Markov διακριτού χρόνου εάν X =i, τότε X + =i, i ή i+. Τα περισσότερα από τα πιο απλά µοντέλα συστηµάτων αναµονής που εµφανίζονται σε πρακτικά προβλήµατα επαληθεύουν την υπόθεση ότι οι αφίξεις και οι εξυπηρετήσεις συµβαίνουν σύµφωνα µε τη διαδικασία γεννήσεων θανάτων. Το όνοµα της διαδικασίας προέρχεται από τη ζωή του ανθρώπου, όπου µια γέννηση ισοδυναµεί µε µια άφιξη στο σύστηµα αναµονής και ένας θάνατος µε µια αναχώρηση..2 ιαµόρφωση µοντέλου Η διαδικασία γεννήσεων-θανάτων, που µας ενδιαφέρει εδώ είναι εκείνη, στην οποία οι γεννήσεις και οι θάνατοι συµβαίνουν κατά εντελώς τυχαίο τρόπο και ο µέσος ρυθµός τους εξαρτάται µόνο από την παρούσα κατάσταση του συστήµατος αναµονής (δηλαδή από τον αριθµό πελατών στο σύστηµα). Ακριβέστερα, οι υποθέσεις πάνω στις οποίες βασίζεται η διαδικασία γεννήσεων-θανάτων είναι οι ακόλουθες: Ι. Παραδοχή γεννήσεων (αφίξεων) Εάν το σύστηµα αναµονής βρίσκεται στην κατάσταση N(t)= (=0,, 2, ) η πιθανότητα να συµβεί ακριβώς µια άφιξη (γέννηση) στο σύστηµα κατά το χρονικό διάστηµα από t έως (t+ t) είναι [λ t+o( t)] όπου λ είναι µια θετική Συστήµατα αναµονής Σελίδα από 9

σταθερά. ηλαδή η πιθανότητα αυτή εξαρτάται µόνο από την κατάσταση του συστήµατος Ν(t)= και δεν εξαρτάται από το ιστορικό των αφίξεων, δηλαδή από τον χρόνο που παρήλθε από την τελευταία άφιξη. ΙΙ. Παραδοχή θανάτων (αναχωρήσεων) Εάν ένα σύστηµα αναµονής βρίσκεται στην κατάσταση N(t)= (=0,, 2, ) η πιθανότητα να συµβεί µια ακριβώς αναχώρηση (θάνατος) από το σύστηµα κατά το χρονικό διάστηµα από t έως (t+ t) είναι [µ t+ο( t)] όπου µ 0 =0 και µ είναι µια θετική σταθερά για >0. ηλαδή η πιθανότητα αυτή εξαρτάται µόνο από την κατάσταση N(t)= και δεν εξαρτάται από τον χρόνο που έχει παρέλθει από την στιγµή ενάρξεως της εξυπηρετήσεως του πελάτη που βρίσκεται υπό εξυπηρέτηση. ΙΙΙ. Παραδοχή πολλαπλών ενδεχοµένων (αφίξεων και αναχωρήσεων) Εάν ένα σύστηµα αναµονής βρίσκεται στην κατάσταση N(t)= (=0,, 2, ) η πιθανότητα όπως το άθροισµα των αφίξεων και αναχωρήσεων (γεννήσεων και θανάτων) που συµβαίνουν στο σύστηµα κατά το χρονικό διάστηµα από t έως (t+ t), υπερβαίνει την µονάδα, είναι ο( t). Λόγω της παραδοχής ΙΙΙ και δεδοµένου ότι από την πρόσθεση ή την αφαίρεση αµελητέων όρων προκύπτει επίσης όρος αµελητέος, η παραδοχή Ι θα ισχύει αν αντικατασταθεί η φράση «ακριβώς µια άφιξη» µε την φράση «ακριβώς µια άφιξη και καµιά αναχώρηση», η δε παραδοχή ΙΙ θα ισχύει αν αντικατασταθεί η φράση «ακριβώς µια αναχώρηση» µε την φράση «ακριβώς µια αναχώρηση και καµιά άφιξη». Συνεπώς µπορεί να συµβεί ένα από τα ακόλουθα τέσσερα αµοιβαίως αποκλειόµενα ενδεχόµενα:. ακριβώς µια άφιξη και καµιά αναχώρηση: πιθανότητα [λ t+o( t)] 2. ακριβώς µια αναχώρηση και καµιά άφιξη: πιθανότητα [µ t+ο( t)] 3. αριθµός αφίξεων και αναχωρήσεων µαζί µεγαλύτερος του : πιθανότητα [ο( t)] Συστήµατα αναµονής Σελίδα 2 από 9

4. Καµιά άφιξη και καµιά αναχώρηση Άρα η πιθανότητα του ενδεχοµένου 4 είναι προφανώς ίση µε την µονάδα µείον τις πιθανότητες των τριών πρώτων ενδεχοµένων, όπως προκύπτουν από τις τρεις παραπάνω παραδοχές. Έτσι συνάγεται το ακόλουθο πόρισµα: Πόρισµα: Αν ένα σύστηµα αναµονής βρίσκεται στην κατάσταση N(t)= η πιθανότητα να µην συµβεί ούτε άφιξη ούτε αναχώρηση από το σύστηµα κατά το χρονικό διάστηµα από t έως (t+ t) είναι [- λ t- µ t- ο( t)]..3 Αριθµός πελατών στο σύστηµα αναµονής Μετά τα παραπάνω µπορούµε, υπό ορισµένες προϋποθέσεις που θα δούµε στη συνέχεια, να προσδιορίσουµε την συνάρτηση κατανοµής του αριθµού πελατών στο σύστηµα αναµονής, που αποτελεί το ένα από τα δύο βασικά χαρακτηριστικά µεγέθη των συστηµάτων αναµονής, από τα οποία µπορούν να προκύψουν όλα τα ενδιαφέροντα βασικά µεγέθη τους. Το άλλο βασικό χαρακτηριστικό είναι η κατανοµή των χρόνων παραµονής των πελατών στο σύστηµα αναµονής, το οποίο δεν µπορεί να προσδιορισθεί απ ευθείας µε όσα έχουν εκτεθεί ως τώρα, παρά µόνο σε απλές περιπτώσεις, που θα δούµε παρακάτω. Για >0 το σύστηµα αναµονής µπορεί να φθάσει στην κατάσταση N(t)= τη χρονική στιγµή (t+ t) από την κατάστασή του την χρονική στιγµή t κατά ένα από τους τέσσερις αµοιβαίως αποκλειόµενους τρόπους, που περιγράφονται στον επόµενο πίνακα µαζί µε τις πιθανότητές τους. Κατάσταση Συστήµατος Αναµονής σε χρόνο t Ενδεχόµενα µεταξύ t και (t+ t) Πιθανότητα N(t) = Μία άφιξη P - (t)[λ - t+o( t)] N(t) = + Μία αναχώρηση P + (t) [µ + t+ο( t)] Πολλαπλά ενδεχόµενα ο( t) N(t) = Κανένα P (t) [- λ t- µ t- ο( t)] Συστήµατα αναµονής Σελίδα 3 από 9

Από τις πιθανότητες αυτές προκύπτει ότι: P (t+ t) = P - (t)[λ - t+o( t)] + P + (t) [µ + t+ο( t)] + ο( t) + P (t) [- λ t- µ t- ο( t)] Συνδυάζοντας τους αµελητέους όρους ο( t), αφαιρώντας από τα µέλη της ισότητας P και διαιρώντας µε t έχουµε: P (t + t) P (t) = P - (t)λ - + P + (t)µ + -P (t) [λ +µ ]+ο( t)/ t t και θεωρώντας το όριο των µελών της για t 0 λαµβάνουµε: dp (t) = dt P- (t)λ + P (t)µ -P (t) [λ +µ ] για > 0. - + + Για = 0 θέτουµε λ - =0 και µ 0 = 0, οπότε: dp (t) 0 = dt P (t)µ P (t)λ 0 0 Έτσι έχουµε ένα σύνολο ( = 0,, 2, ) διαφορικών εξισώσεων, που θα µας έδιναν τις τιµές των P (t)..4 Παράδειγµα: ιαδικασία γεννήσεων Poisso Υποθέτουµε λ =λ και µ =0 για όλα τα ( = 0,, 2, ). Αυτό σηµαίνει ότι δεν υπάρχουν αναχωρήσεις από το σύστηµα, αλλά µόνο αφίξεις µε σταθερό ρυθµό λ. Οι διαφορικές εξισώσεις στην περίπτωση αυτή γίνονται: dp 0 (t) = P0 (t)λ (για =0) dt και dp (t) = dt [P- (t)- P (t)]λ για > 0 Συστήµατα αναµονής Σελίδα 4 από 9

Υποθέτοντας ότι το σύστηµα αναµονής βρίσκετε στην κατάσταση Ε0 κατά τη χρονική στιγµή t=0, βρίσκουµε εύκολα ότι η λύση της πρώτης από τις παραπάνω εξισώσεις είναι: P 0 (t)=e -λt Η γενική λύση εξ άλλου είναι: P (t)=(λt) e -λt /! για =0,, 2, Όπως επαληθεύεται εύκολα µε αντικατάσταση. Παρατηρούµε ότι η κατανοµή πιθανότητας για το είναι η κατανοµή Poisso µε παράµετρο λt..5 Μοντέλα αναµονής γεννήσεων-θανάτων Στο Σχήµα παριστάνεται ο γράφος µεταβάσεων για τη διαδικασία γεννήσεων-θανάτων. λ 0 λ λ - λ 0 2 - + µ µ 2 µ µ + Σχήµα - Γράφος µεταβάσεων διαδικασίας γεννήσεων- θανάτων Ονοµάζουµε (t) την πιθανότητα να βρίσκεται η διαδικασία στην κατάσταση την χρονική στιγµή t. Ενδιαφερόµαστε για την ύπαρξη των οριακών πιθανοτήτων: lim t (t) Αν υποθέσουµε προς το παρόν ότι η κατανοµή υπάρχει και αντιπροσωπεύει την στατική κατανοµή για τη διαδικασία, τότε θα ισχύουν οι εξισώσεις: () (λ ) + λ + + λ00 = 0 = 0, Συστήµατα αναµονής Σελίδα 5 από 9

Επιπλέον θα πρέπει να ισχύει η σχέση: (2) = 0 = Στο σηµείο θα προσπαθήσουµε να αναλύσουµε περαιτέρω τις εξισώσεις (). Οι εξισώσεις αυτές περιγράφουν τη δυναµική εξέλιξη της διαδικασίας και θα µπορούσαµε να πούµε ότι εκφράζουν τη ροή της πιθανότητας µέσα από τις διάφορες καταστάσεις. Παρατηρώντας τα βέλη στις ακµές του γράφου στο Σχήµα µπορούµε να θεωρήσουµε ότι: Ρυθµός ροής προς την κατάσταση = λ + + Ρυθµός ροής από την κατάσταση = ( λ ) Εφόσον ενδιαφερόµαστε για τη µόνιµη (στατική) κατάσταση της διαδικασίας, το σύστηµα πρέπει να βρίσκεται σε ισορροπία και οι ρυθµοί αυτοί να είναι ίσοι, πράγµα το οποίο εκφράζεται από την πρώτη εξίσωση στις (). Για το λόγο αυτό, οι εξισώσεις () ονοµάζονται εξισώσεις ισορροπίας του συστήµατος. Η έννοια της ισορροπίας της ροής δεν ισχύει µονάχα σε κάθε κατάσταση, αλλά για οποιοδήποτε σύνολο καταστάσεων, θεωρώντας τις ροές από και προς το συγκεκριµένο σύνολο. Για παράδειγµα αν θεωρήσουµε το σύνολο καταστάσεων {0,,, -} η ισορροπία της ροής δίνει: (3) λ = µ Εύκολα διαπιστώνει κανείς ότι το σύνολο των εξισώσεων που προκύπτουν από την (3) για =, 2, είναι ισοδύναµο µε το σύνολο των εξισώσεων που περιγράφεται από τις (). Η γενική λύση του συστήµατος εξισώσεων βρίσκεται εύκολα: (4) λi = 0, =,2,... i= 0 µ i+ όπου η πιθανότητα 0 προσδιορίζεται µε βάση την συνθήκη (2): Συστήµατα αναµονής Σελίδα 6 από 9

(5) 0 + = λ µ = i= 0 i+ i Οι στατικές πιθανότητες θα υπάρχουν αν ισχύει: (6) λ S = + µ = i= 0 i+ i < δηλαδή, εάν ισχύει 0 > 0. Η σηµασία της τελευταίας συνθήκης γίνεται πιο εµφανής διαισθητικά, αν θεωρήσουµε ότι η διαδικασία γεννήσεων-θανάτων περιγράφει ένα απλό σύστηµα αναµονής, όπου οι γεννήσεις και οι θάνατοι αντιπροσωπεύουν αντίστοιχα αφίξεις και αναχωρήσεις πελατών. Η συνθήκη 0 > 0 εκφράζει απλά ότι για να είναι µια ουρά ευσταθής θα πρέπει κατά καιρούς να αδειάζει. Από την (6) παρατηρούµε ότι η σειρά S συγκλίνει αν υπάρχει κάποιο 0 τέτοιο ώστε για κάθε 0 να ισχύει λ /µ <, ή σε σχέση µε το σύστηµα αναµονής, οι αφίξεις να γίνονται µε µικρότερο ρυθµό από τις αναχωρήσεις..6 Το σύστηµα αναµονής M/M/ Το σύστηµα M/M/ είναι το απλούστερο σύστηµα αναµονής και χαρακτηρίζεται από αφίξεις Poisso (εκθετικά κατανεµηµένους χρόνους µεταξύ αφίξεων) και εκθετικά κατανεµηµένους χρόνους εξυπηρέτησης. Οι ρυθµοί γεννήσεων-θανάτων είναι ανεξάρτητοι από την κατάσταση του συστήµατος: λ = λ, =0,,2,... µ = µ, =0,,2,... Έχουµε ένα () εξυπηρετητή και χωρητικότητα. Με εφαρµογή στην γενική λύση βρίσκουµε: = 0 (λ/µ), 0 Συστήµατα αναµονής Σελίδα 7 από 9

0 λ = 0 µ = εφόσον ισχύει η συνθήκη: S = λ =0 µ < Η παραπάνω σειρά συγκλίνει για λ<µ στην τιµή /(-λ/µ), οπότε: (7) 0 = -λ/µ Η ποσότητα ρ=λ/µ, όπως αναφέρθηκε στην εισαγωγή, ονοµάζεται ένταση κυκλοφορίας (traffic itesity) του συστήµατος. Σύµφωνα µε την (4.7) η ένταση κυκλοφορίας εκφράζει την πιθανότητα να µην είναι άδειο το σύστηµα ή ισοδύναµα να είναι απασχοληµένη η µονάδα εξυπηρέτησης, για αυτό ονοµάζεται και βαθµός χρησιµοποίησης (utilizatio) της µονάδας εξυπηρέτησης και συµβολίζεται µε u και παριστάνει το ποσοστό του χρόνου στον οποίο το σύστηµα είναι απασχοληµένο. Με χρήση του ρ, η πιθανότητα να υπάρχουν πελάτες στο σύστηµα θα είναι: = (-ρ)ρ, 0 δηλαδή ο αριθµός των πελατών στο σύστηµα ακολουθεί γεωµετρική κατανοµή. Ο µέσος αριθµός πελατών στο σύστηµα θα είναι: N = = ( ) = = 0 = 0 και µε βάση το θεώρηµα του Little ο µέσος χρόνος παραµονής στο σύστηµα θα είναι: T = N/λ = µ Συστήµατα αναµονής Σελίδα 8 από 9

Αυτός είναι ο µέσος χρόνος που περιµένει ο πελάτης από τη στιγµή που µπαίνει στο σύστηµα µέχρι τη στιγµή που τελειώνει η εξυπηρέτησή του. Π.χ. για u = << ο µέσος χρόνος αυτός είναι περίπου ίσος µε το χρόνο εξυπηρέτησης. Ο χρόνος παραµονής ενός πελάτη στο σύστηµα είναι το άθροισµα του χρόνου αναµονής και του χρόνου εξυπηρέτησης. Ο µέσος χρόνος αναµονής είναι: W = T = µ µ Π.χ. για u = << ο µέσος χρόνος αυτός είναι περίπου ίσος µε µηδέν. Συστήµατα αναµονής Σελίδα 9 από 9