Простейшая одноканальная модель СМО характеризуется показательным распределением как длительностей интервалов между поступлениями требований, так и длительностей обслуживания. Плотность распределения длительностей интервалов между поступлениями требований имеет вид
, (1)
где - интенсивность поступления заявок в систему.
Плотность распределения длительностей обслуживания:
где - интенсивность обслуживания.
Потоки заявок и обслуживаний являются простейшими.
Пусть система работает с отказами. Необходимо определить абсолютную и относительную пропускную способность системы.
Представим данную СМО в виде графа (Рис. 1), у которого имеется два состояния: - канал свободен и - канал занят (идет обслуживание заявки).
Рис. 1. Граф состояний одноканальной СМО с отказами.
Пусть и - вероятности того, что канал свободен и занят соответственно. Составим систему дифференциальных уравнений Колмогорова
. (3)
Эта система имеет решение с учетом условия нормировки . Решение называется неустановившимся, поскольку оно непосредственно зависит от времени:
Для одноканальной СМО с отказами вероятность представляет собой относительную пропускную способность системы . Действительно, - вероятность того, что в момент времени канал свободен и заявка, пришедшая к этому моменту, будет обслужена, и следовательно, среднее отношение числа обслуженных заявок к числу поступивших также равно :
.
По истечении большого интервала времени (при ) достигается стационарный (установившийся) режим:
.
Абсолютнаяпропускная способность () – среднее число заявок, которое может обслужить СМО в единицу времени:
.
Вероятность отказа в обслуживании заявки равна вероятности состояния “канал занят”
Эта величина представляет собой среднюю долю не обслуженных заявок.
Пример. Одноканальная СМО с отказами представляет собой пост ежедневного обслуживания для мойки автомобилей. Заявка – автомобиль, прибывший в момент, когда пост занят – получает отказ в обслуживании. Интенсивность потока автомобилей (автомобиль в час). Средняя продолжительность обслуживания 1,8 часа. Поток автомобилей и поток обслуживания являются простейшими.
Требуется определить в установившемся режиме параметры СМО.
Решение.
1. Интенсивность потока обслуживания
2. Относительная пропускная способность
,
что означает, что в установившемся режиме система будет обслуживать примерно 35% прибывших на пост автомобилей
3. Абсолютная пропускная способность т.е. пост способен обслужить в среднем 0,356 автомобилей в час.
4. Вероятность отказа , что означает, что около 65% прибывших на пост автомобилей получат отказ в обслуживании.
5. Так как номинальная пропускная способность системы равна
то фактическая пропускная способность, вычисленная с учетом случайного характера потока заявок и времени обслуживания, в примерно в 1,5 (0,555/0,356) раза меньше номинальной.