ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

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

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems Μοντέλα Ουρών Markov και Εφαρμογές:

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 Μοντέλα Ουρών Markov και Εφαρμογές:

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Ροή Δ - 6 ο εξάμηνο, κωδικός

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 Εισαγωγή (2/2) Επισκόπηση Γνώσεων Πιθανοτήτων (1/2)

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

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 Εκθετική Κατανομή, Στοχαστικές Ανελίξεις Διαδικασίες Απαρίθμησης, Κατανομή Poisson

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

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ & ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ

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

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

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

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Ροή Δ - 6 ο εξάμηνο, κωδικός

Διαδικασίες Markov Υπενθύμιση

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems Εισαγωγή

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

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

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

Θεωρία Τηλεπικοινωνιακής Κίνησης

Μοντελοποίηση, Ανάλυση και Σχεδιασμός Στοχαστικών Συστημάτων

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems Παράμετροι Συστημάτων Αναμονής Τύπος Little

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

Θεωρία Τηλεπικοινωνιακής Κίνησης Ενότητα 2: Θεμελιώδεις σχέσεις

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

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

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

Ονοματεπώνυμο: Ερώτημα: Σύνολο Μονάδες: Βαθμός:

Markov. Γ. Κορίλη, Αλυσίδες. Αλυσίδες Markov

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

Απλα Συστήματα Αναμονής Υπενθύμιση

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

Ανάλυση Απόδοσης Πληροφοριακών Συστημάτων

P (M = n T = t)µe µt dt. λ+µ

Μοντελοποίηση, Ανάλυση και Σχεδιασμός Στοχαστικών Συστημάτων

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

Τεχνικές Εκτίμησης Υπολογιστικών Συστημάτων Ενότητα 3: Μοντέλα Θεωρίας Αναμονής

Δίκτυα Κινητών και Προσωπικών Επικοινωνιών

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ & ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Αίθουσα Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Ε.Μ.Π.

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

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

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 3, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Θεωρία Πιθανοτήτων & Στοχαστικές Ανελίξεις - 5

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

H επίδραση των ουρών στην κίνηση ενός δικτύου

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

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

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

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

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 3, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Θεωρία Πιθανοτήτων & Στοχαστικές Ανελίξεις - 3

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

DEPARTMENT OF STATISTICS

Μοντελοποίηση, Ανάλυση και Σχεδιασμός Στοχαστικών Συστημάτων

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΗΣ ΤΗΛΕΦΩΝΙΚΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ

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

Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών. και Μετάδοσης

Μοντέλα Συστημάτων Αναμονής σε Δίκτυα Επικοινωνιών

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

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

ΔΕΟ13 - Επαναληπτικές Εξετάσεις 2010 Λύσεις

Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών. και Μετάδοσης

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

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

Προσομοίωση Συστημάτων

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

Μοντελοποίηση, Ανάλυση και Σχεδιασμός Στοχαστικών Συστημάτων

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Θεωρία Πιθανοτήτων & Στοχαστικές Ανελίξεις - 3

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Θεωρία Πιθανοτήτων & Στοχαστικές Ανελίξεις - 5

Γ. Κορίλη, Μοντέλα Εξυπηρέτησης

Θεωρία Τηλεπικοινωνιακής Κίνησης

ιαστασιοποίηση του Ασύρµατου Μέρους του ικτύου


3. Προσομοίωση ενός Συστήματος Αναμονής.

Εργαστηριακή Άσκηση Το σύστημα αναμονής M/G/1

ίκτυα Επικοινωνίας Υπολογιστών

Τεχνικές βασισμένες στα Δίκτυα Αναμονής

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

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

ιωνυµική Κατανοµή(Binomial)

Τεχνικές Εκτίμησης Υπολογιστικών Συστημάτων Ενότητα 4: Δίκτυα Συστημάτων Αναμονής

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

Κεφάλαιο 6: Προσομοίωση ενός συστήματος αναμονής

II. Τυχαίες Μεταβλητές

Μαρκοβιανές Αλυσίδες

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

Transcript:

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems Διαδικασίες Birth-Death, Ουρές Markov: 1. Διαγράμματα Μεταβάσεων Εργοδικών Καταστάσεων 2. Εξισώσεις Ισορροπίας 3. Προσομοιώσεις Βασίλης Μάγκλαρης maglaris@netmode.ntua.gr 29/3/2017

ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ (1/3) επανάληψη Birth-Death Process: Διάγραμμα Πιθανοτήτων Μεταβάσεων σε χρόνο Δt 0 προς n t = k Εξισώσεις Μετάβασης (Chapman - Kolmogorov): P k t = λ k 1 ΔtP k 1 t Δt + μ k+1 ΔtP k+1 t Δt + 1 λ k + μ k Δt P k t Δt, k 1 P 0 (t) = μ 1 Δt P 1 (t Δt) + (1 λ 0 Δt) P 0 (t Δt) Birth-Death Process: Διάγραμμα Ρυθμών Μεταβάσεων μεταξύ Εργοδικών Καταστάσεων Εξισώσεις Ισορροπίας: λ k + μ k P k = λ k 1 P k 1 + μ k+1 P k+1 για k 1 και λ 0P 0 = μ 1P 1 Σχετικές Πιθανότητες Μεταβάσεων k k + 1, k (k 1): P[k (k + 1)/μετάβαση] = λ k /(λ k + μ k ), P[k (k 1)/μετάβαση] = μ k /(λ k + μ k ) Dwell Time - Χρόνος Παραμονής στην n t = k μέχρι την επόμενη μετάβαση Εκθετική τυχαία μεταβλητή d k με μέσο 1/(λ k + μ k ) : Η μικρότερη δύο ανεξάρτητων εκθετικών τυχαίων μεταβλητών μέχρι (1) την επόμενη άφιξη με μέσο 1/λ k ή (2) την ολοκλήρωση εξυπηρέτησης με μέσο 1/μ k d k = min x, y, F dk τ = P d k τ = 1 P d k > τ = 1 e (λ k+μ k )τ διότι P d k > τ = P x > τ, y > τ = P x > τ P y > τ = e λkτ e μkτ = e (λ k+μ k )τ

ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ (2/3) επανάληψη Απείρως επισκέψιμες καταστάσεις s = n(t) positive recurrent states: Με μη μηδενικές εργοδικές πιθανότητες P n t = k = P k t P k > 0, k = 0,1,2, Σε μεγάλο χρονικό διάστημα παρατήρησης T ισορροπούν οι αριθμοί μεταβάσεων από και προς την κατάσταση s : #{ΜΕΤΑΒΑΣΕΩΝ ΠΡΟΣ ΤΗΝ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ s} = #{ΕΚΤΟΣ ΤΗΣ s} Σφαιρική Ισορροπία, Global Balance Equations Σε μεγάλο χρονικό διάστημα παρατήρησης T ισορροπούν οι αριθμοί μεταβάσεων μεταξύ δύο (όχι αναγκαστικά γειτονικών) καταστάσεων s 1 και s 2 : #{ΜΕΤΑΒΑΣΕΩΝ s 1 s 2 } = #{ΜΕΤΑΒΑΣΕΩΝ s 2 s 1 } Τοπική Ισορροπία, Local Balance Equations Λόγω εργοδικότητας σε μεγάλο χρονικό διάστημα παρατήρησης Τ, με Τ 1 και Τ 2 τους συνολικούς χρόνους παραμονής στις s 1, s 2 : (1) #{ΜΕΤΑΒΑΣΕΩΝ s 1 s 2 } = T 1 r 1,2 (2) #{ΜΕΤΑΒΑΣΕΩΝ s 2 s 1 } = T 2 r 2,1 Όπου r 1,2 και r 2,1 οι μέσοι ρυθμοί μετάβασης από s 1 s 2 και s 2 s 1 T Λόγω ισορροπίας: (1) = (2) και r 1,2 lim 1 T T = r T 2,1 lim 2 T T r 1,2 P 1 = r 2,1 P 2 Local Balance Equations ή

ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ (3/3) επανάληψη Σχηματική Απεικόνιση Εξισώσεις Ισορροπίας στην Εργοδική Κατάσταση Χρόνος Παρατήρησης Δείγματος n(t): Τ

ΟΥΡΑ Μ/Μ/1/Ν (1/2) επανάληψη Συστήματα Μ/Μ/1/Ν με ρυθμούς άφιξης και ρυθμούς εξυπηρέτησης εξαρτώμενους από τον αριθμό των πελατών στο σύστημα (από την παρούσα κατάσταση του συστήματος) (State Dependent M/M/1/Ν Queues) λ k μ k Local Balance Equation λ 0 P = μ 0 1P 1 λ k 1 P k 1 = μ k P k k = 1, 2, N Global Balance Equation λ k + μ k λ 0 P = μ 0 1P 1 P = λ k k 1P k 1 + μ k+1 P k+1 k = 1,, N Κανονικοποίηση Εργοδικών Πιθανοτήτων P 0 + + P Ν = 1

ΟΥΡΑ Μ/Μ/1/N (2/2) επανάληψη Σταθεροί μέσοι ρυθμοί αφίξεων (γεννήσεων) λ k = λ, Poisson, k = 1,2,, N Σταθεροί μέσοι ρυθμοί εξυπηρέτησης (θανάτων) μ k = μ, k = 1,2,, N Εκθετικοί ανεξάρτητοι χρόνοι εξυπηρέτησης s, E(s) = 1/μ Εργοδικές πιθανότητες καταστάσεων P k = ρ k P 0, k = 0,1,2,, N P + P 0 1 + + P N 1 + P N = 1 ρ = λ/μ Erlangs (η Μ/Μ/1/N είναι πάντα ευσταθής γιατί υπερβολικό φορτίο δεν προωθείται) Αντικαθιστώντας με τον τύπο πεπερασμένου αθροίσματος γεωμετρικής προόδου: P 0 = 1 ρ, 1 ρn+1 ρ 1 P 0 = 1 N + 1, ρ = 1 Χρησιμοποίηση Εξυπηρετητή (Server Utilization) U = 1 P 0 Ρυθμαπόδοση (throughput) γ = λ(1 P N ) = μ(1 P 0 ) = μu Πιθανότητα απώλειας P blocking = P N Στάσιμος Εργοδικός μέσος όρος πληθυσμού κατάστασης N E n t E k = kp k = ρ 1 N + 1 ρν + Nρ N+1 k=1 1 ρ 1 ρ N+1 Νόμος του Little: E(T) = E(k)/γ = E(k)/[λ(1 P N )]

ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ BIRTH-DEATH ΟΜΟΙΟΓΕΝΩΝ ΑΦΙΞΕΩΝ (1/2) Σε στοχαστικό σύστημα Birth-Death με αφίξεις (γεννήσεις) σταθερού μέσου ρυθμού λ ανεξάρτητου του πληθυσμού n t = k (ομοιογενείς αφίξεις Poisson με ρυθμό λ k = λ αφίξεις/sec) οι εργοδικές πιθανότητες (αν υπάρχουν) μπορούν να υπολογισθούν σαν λόγος αφίξεων που βρίσκουν το σύστημα στη κατάσταση n t = k στη χρονική διάρκεια T k, προς τον συνολικό αριθμό αφίξεων σε μεγάλο χρονικό διάστημα παρατήρησης Τ μιας χρονικής εξέλιξης της διαδικασίας: T k P n = lim T Τ = lim λt k #{ΑΦΙΞΕΩΝ στη n t = k σε ΧΡΟΝΙΚΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ T k} T λτ #{ΣΥΝΟΛΟΥ ΑΦΙΞΕΩΝ σε ΧΡΟΝΙΚΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ T} Άρα μπορούμε να προσομοιώσουμε σύστημα Birth-Death με ομοιογενείς αφίξεις καταμετρώντας τις αφίξεις στις διάφορες καταστάσεις που μεταβαίνει Η εξέλιξη της κατάστασης (πληθυσμού) του συστήματος προκύπτει από τις πιθανότητες μετάβασης από την κατάσταση n t = k στις (k + 1), (k 1) με το δεδομένο ότι μια από τις δύο μεταβάσεις θα συμβεί με απόλυτη βεβαιότητα: P[k (k + 1)/μετάβαση] = λ/(λ + μ k ), P[k (k 1)/μετάβαση] = μ k /(λ + μ k ) Η προσομοίωση ενεργοποιεί τις μεταβάσεις με κλήση τυχαίου αριθμού RANDOM(0,1) ομοιόμορφα κατανεμημένου μεταξύ (0, 1) : 0 RANDOM 0,1 λ λ + μ k ΑΦΙΞΗ, n t k + 1 λ λ + μ k < RANDOM 0,1 1 ΑΝΑΧΩΡΗΣΗ, n t k 1 Αν το σύστημα έχει μηδενικό πληθυσμό n t = 0, η επόμενη μετάβαση είναι πάντα ΑΦΙΞΗ και n t 1 Αν το σύστημα δεν επιδέχεται αύξηση πληθυσμού, η n t = K είναι blocking state και δεν ενεργοποιείται μετάβαση κατάστασης, αλλά η διαδικασία τυχαίας δημιουργίας επόμενου γεγονότος (ΑΦΙΞΗ ή ΑΝΑΧΩΡΗΣΗ) καθώς και η μέτρηση αφίξεων συνεχίζονται κανονικά

ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ BIRTH-DEATH ΟΜΟΙΟΓΕΝΩΝ ΑΦΙΞΕΩΝ (2/2) Στατιστική Σύγκλιση Προσομοίωσης Η σύγκλιση της προσομοίωσης ελέγχεται ως προς την στατιστική σύγκλιση μεγεθών K ενδιαφέροντος, π.χ. εκτίμηση μέσου πληθυσμού E n t = k=0 P k που υπολογίζεται σε τακτά διαστήματα από την αρχή της προσομοίωσης π.χ. κάθε 1000 αφίξεις: (από 0 έως 1000 αφίξεις), (από 0 έως 2000 αφίξεις), (από 0 έως 3000 αφίξεις) κλπ. Λόγω εργοδικότητας δεν απαιτούνται επαναλήψεις: Η εκτέλεση του προγράμματος και οι μετρήσεις συνεχίζονται σε μία υλοποίηση που διακόπτεται προσωρινά π.χ. κάθε 1000 αφίξεις μέχρι την ικανοποίηση κριτηρίων σύγκλισης Η στατιστική σύγκλιση επιταχύνεται αν αγνοήσουμε στη καταμέτρηση αφίξεων στις διάφορες καταστάσεις τις πρώτες μεταβάσεις (π.χ. 1-1000 αφίξεις) που αντιστοιχούν στο μεταβατικό φαινόμενο προς την εργοδική κατάσταση Εμπειρικός κανόνας: Η ταχύτητα σύγκλησης είναι αντιστρόφως ανάλογη με τον βαθμό χρησιμοποίησης του συστήματος Γενική Παρατήρηση: Η σύγκλιση μιας προσομοίωσης είναι σύνηθες να διερευνάται με μαθηματικά εργαλεία στατιστικής (π.χ. τεστ χ 2 ) γιατί μπορεί να κρύβονται εξαρτήσεις (correlations) μεγεθών, περιοδικές συμπεριφορές που οδηγούν σε πρόωρους τερματισμούς κλπ. Μια πλήρης προσομοίωση περιλαμβάνει διαστήματα εμπιστοσύνης για τις εκτιμήσεις πιθανοτήτων και ροπών τυχαίων μεταβλητών (π.χ. μέσοι όροι, διασπορά)

ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΟΥΡΑΣ Μ/Μ/1/10 http://www.netmode.ntua.gr/courses/undergraduate/queues/simulation/ RANDOM: Ομοιόμορφος τυχαίος αριθμός (0,1) THRESHOLD: λ/(λ+μ) ARRIVALS: Συνολικός αριθμός αφίξεων ARRIVAL[STATE]: Αριθμός αφίξεων στην κατάσταση STATE = 0, 1,,10 COUNT: Αριθμός μεταβάσεων COUNT = 0, 1,, MAXIMUM STATE: Κατάσταση ουράς (πληθυσμός συστήματος Μ/Μ/1/10), STATE = 0, 1,, 10 P[STATE]: Εργοδική πιθανότητα STATE = 0, 1,, 10 AVERAGE: Μέσος πληθυσμός συστήματος Μ/Μ/1/10 INITIALIZE: COUNT = 0, STATE = 0, ARRIVALS = 0, ARRIVAL[0 10] = 0, P[0 10] = 0 ARRIVAL: ARRIVALS = ARRIVALS + 1 LOOP : ARRIVAL[STATE] = ARRIVAL[STATE] + 1 COUNT = COUNT +1 IF STATE = 10 : GO TO LOOP ELSE : STATE = STATE + 1 GO TO LOOP IF STATE = 0 : GO TO ARRIVAL ELSE : IF RANDOM < THRESHOLD : GO TO ARRIVAL ELSE : GO TO DEPARTURE DEPARTURE : COUNT = COUNT +1 ; STATE = STATE 1 IF COUNT < MAXIMUM : GO TO LOOP ELSE : P[STATE=1 10] = ARRIVAL[STATE= 1 10] / ARRIVALS AVERAGE = SUM { STATE ^ P[STATE] }, STATE = [1 10]