[排队论]

[排队论]

M/M/S/S e.g. 电话系统

到达:$\lambda$的指数分布
消灭: $n\mu$的指数分布 (n是客户数量)
窗口数:$N$
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M/M/1/$\infty$

M/M/1
过程进入状态n的速率等于过程离开状态n的速率。
于是我们可以得到第一个概率方程 $\lambda P_0=\mu P_1$

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$P_1=\frac{\lambda}{\mu}P_0$

$P_{n+1}=\frac{\lambda}{\mu}P_n+(P_n-\frac{\lambda}{\mu}P_{n-1})=(\frac{\lambda}{\mu})^{n+1}P_0$
排队价格等式:
顾客平均数=L=
求和函数 $\sum_n nx^n$:转换成$\sum_n (n+1)x^n-x^n$,前面一项是求导
W=L\ $\lambda$ (平均等待时间)
$W_Q=W-E[S]=W-\frac{1}{\mu}$ (平均等待排队时间)
$L_Q=\lambda W_Q$ (排队等待的平均用户数量)

M/M/S/$\infty$

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2.经典排队模型

其格式为: A/B/n/S/Z

  • A:顾客到达的规律;B:服务时间分布;n:服务台数目;S:队列容量的大小;Z:服务规程

若队列容量大小为∞时,可简化为A/B/n/Z

若还为先来先服务时,可简化为A/B/n

其中A、B的分布可用以下字母表示:

  • M(Markov):若描述到达(A),则表示泊松到达;若描述服务(B),则指具有指数分布的时间。

  • G(General):一般分布。

  • Ek(Erlang):表示到达间隔或服务间隔服从k阶爱尔朗分布

还有D:定长分布(常数间隔)、H:超几何分布、L:H项式分布

典型的Z有:FCFS、LCFS、PR、RSS

3.基本排队关系

由利特尔法则(Little’s Law),有以下公式:

(1)$L_q=λW_q$

Wq是一个顾客平均排队等待的时间,λ是顾客平均到达率,所以在Wq时间内有λWq个顾客到达,Lq表示排队等待服务的平均顾客数量,故Lq=λWq。

(2)L=λW

系统中的平均顾客数(L)(包括等待的和正在被服务的顾客)等于顾客的平均到达率(λ)乘以一个顾客在系统中花费的平均时间(W)

(3)W=Wq+1/μ

一个顾客在系统中花费的时间(W),就是它等待的时间(Wq)加上被服务的时间(1/μ)。

四、几个常用的排队模型

1.排队模型与生灭过程:

※如果用N(t)表示时刻t系统中的顾客数,则{N(t),t>=0}就构成了一个随机过程。如果用“生”表示顾客的到达,“灭”表示顾客的离去,则对许多排队过程来说,{N(t),t>=0}是一类特殊的随机过程——生灭过程。

※服务台忙的时间比率(服务强度):顾客到达速率/服务速率,即ρ=λ/μ.

生灭排队模型,到达速率与离开速率依赖于系统中客户数目
(1)M/M/1:
$\lambda_n=\lambda\\\mu_n=\mu$
(2) 障碍M/M/1
$\lambda_n=\lambda\alpha_n\\\mu_n=\mu$
发现有n人时,以a_n的概率加入系统
有限容量n: a_n=1(nk)$
小于k时每个客户都能接受服务。离开速率就是$n\mu$
P_n是有n人的时间比例
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