АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Система параллельного обслуживания вида M/M 1,2 / да 6
1.1 Постановка задачи 6
1.2 Математическая модель 7
1.3 Граф состояний системы 8
1.4 Вывод уравнений Колмогорова для системы 9
1.5 Метод производящей функции 11
1.6 Вероятностные характеристики для нестационарного режима ... 16
1.7 Допредельное двумерное распределение вероятностей числа
заявок в блоках 23
1.8 Вероятностные характеристики в стационарном режиме 25
1.9 Исследование суммарного числа занятых приборов 27
1.10 Численный анализ 28
2 Система параллельного обслуживания вида M/M/да ^M2 /M2 /да 36
2.1 Постановка задачи 36
2.2 Математическая модель 36
2.3 Вывод уравнений Колмогорова для системы 37
2.4 Решение СДУ Колмогорова для системы 39
2.5 Метод производящей функции 40
2.6 Вероятностные характеристики 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 49
Актуальность темы исследования. В период высоких технологий телекоммуникационная отрасль переживает существенные изменения: модернизация сетей связи, стремительное увеличение числа пользователей, а также увеличение ассортимента услуг, предоставляемых потребителям. Важнейшей задачей операторов сетей связи становится улучшение качества создаваемого ими продукта. Некоторыми из задач для улучшения качества являются: обработка информации с высокой скоростью, встраивание
беспроводной связи, обеспечение безопасности, а также минимизация потерь при передаче данных. Однако, требования пользователей растут даже быстрее, чем возможности сети. Следовательно, сетевые операторы нуждаются в эффективных инструментах оценки производительности, которые учитывают важнейшие особенности современных сотовых сетей.
Математическим методам моделирования информационных систем, основанным на теории массового обслуживания и теории телетрафика, посвящено большое количество статей, опубликованных за последние десять лет.
Исследование характеристик качества обслуживания, надежности, энергоэффективности систем параллельной обработки наиболее целесообразно проводить методами теории массового обслуживания (ТМО). Современное изложение основных методов прикладного вероятностного анализа многосерверных систем обслуживания представлено, например, в фундаментальных работах С. Асмуссена [12], П. П. Бочарова и др. [14], Х. Арталехо и А. Гомес-Коррала [Error! Reference source not found.], М. Харколь-Бал [21], П. Брилля [15].
Теория массового обслуживания имеет в настоящее время широкую область применения не только в экономике, но и в других не менее значимых отраслях: в военном деле, в социальной сфере, а также в области обслуживания. ТМО рассматривает математические модели систем, призванных обслуживать случайно возникающие требования. Также теория массового обслуживания нашла применение при решении множества различных задач, что является следствием существования многих типов систем обслуживания случайно приходящих требований. На данный момент математические методы решения задач теории массового обслуживания являются теоретически наиболее разработанными и удобными в практических приложениях.
Объектом исследования данной работы является одно и двухфазная системы обслуживания с расщеплениями заявок вида
M / M / да > M 2 / M 2/ /.
Предметом исследования являются вероятностные характеристики числа заявок на каждой фазе.
Целью данной работы является построение и исследование математических моделей параллельного обслуживания.
В рамках указанной цели были поставлены следующие задачи:
1. Разработка и построение математических моделей параллельного обслуживания в виде одно- и двухфазных систем обслуживания с расщеплениями заявок вида M / M / да ^ M2 / M2 / да.
2. Исследование методом производящих функций процессов, характеризующих число занятых приборов в каждом блоке и число обслуженных заявок в марковских системах параллельного обслуживания.
3. Реализация численных алгоритмов для нахождения стационарных вероятностей числа занятых приборов и вероятностных характеристики.
Работа состоит из введения, 2 параграфа, заключения и списка литературы. Общий объем работы - 52 страницы. Список литературы включает в себя 26 наименований.
Во введение отражена актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования.
В первом параграфе рассматривается система параллельного обслуживания, найден аналитический вид двумерного распределения вероятностей функции, и вероятностные характеристики системы. Второй параграф содержит исследование двухфазной системы массового обслуживания (СМО) с расщеплением заявок на второй фазе. Заключение включает в себя основные выводы по данной работе.
В данной работе была построена и исследована математическая модель системы массового обслуживания с параллельным обслуживанием простейшего потока кратных заявок. Был найден вид производящей функции для числа занятых приборов в указанной системе, а также основные вероятностные характеристики числа занятых приборов (математическое ожидание, дисперсия и коэффициент корреляции).
Также была построена и исследована математическая модель двухфазной системы массового обслуживания с копированием заявок на второй фазе, получен вид многомерной характеристической функции для всех модели двухэтапной обработки данных в виде двухфазной СМО типа M/M/W^ M2/M2/W с разделением (копированием) данных на второй фазе, что позволило определить вероятностные характеристики (математическое ожидание, дисперсию) занимаемых каналов, а также коэффициент корреляции, который отражает зависимость между компонентами многомерного процесса.
По материалам исследования был сделан доклады Всероссийской с международным участием научно-практической конференции студентов, аспирантов, работников образования и промышленности «Системы управления, информационные технологии и математическое моделирование» (СУИТиММ-2021). Омск, 24-25 мая 2023 г.
Подготовлен материал для публикации статьи:
1. Кошкарова Н. А. Двухфазная бесконечнолинейная марковская система обслуживания с копированием заявок на второй фазе / Н. А. Кошкарова, С. П. Моисеева // Системы управления, информационные технологии и математическое моделирование: материалы V Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Омск, 24-25 апреля 2023 г. Омск: Омский государственный технический университет, 2023 - (в печати).
1. Галилейская А. А. Моделирование процесса последовательной
обработки данных, реализующей хранение резервной копии / //Международный научный журнал «Современные информационные технологии и ИТ-образование». - 2019. - Т. 15. - №. 3. - С. 579-587.
2. Гефан. Г.Д. Марковские процессы и системы массового обслуживания- учебное пособие-75 с. 2009 г. Иркутск: Иркутский государственный университет путей сообщения, 2009.
3. Кошкарова Н. А. Двухфазная бесконечнолинейная марковская система
обслуживания с копированием заявок на второй фазе / Н. А. Кошкарова, С. П. Моисеева // Системы управления, информационные технологии и математическое моделирование: материалы V Всероссийской научно¬практической конференции с международным участием, Омск, 24-25 апреля 2023 г. Омск: Омский государственный технический
университет, 2023 - (в печати).
4. Лисовская Е. Ю. [и др.]. Об одном подходе к исследованию ресурсных СМО/ Обозрение прикладной и промышленной математики. - 2019. - Т. 26. - №. 4. - С. 368-370.
5. Моисеев А. Н. Бесконечнолинейные системы и сети массового обслуживания / А. Н. Моисеев, А. А. Назаров // Томск: Изд-во НТЛ. - 2015. - 240 с.
6. Моисеева С.П., Жидкова Л.А. Исследование системы параллельного обслуживания кратных заявок простейшего потока//Вестник ТГУ. - 2011 - №4 (17) - 5-9 с.
7. Назаров А.А., Терпугов А.Ф. Теория вероятностей и случайных процес сов: учебное пособие - 2010 - 204 с.
8. Романенко В.А. Системы и сети массового обслуживания 2021.стр 8
9. Румянцев А.С. Методы моделирования, анализа стационарности и оценивания производительности систем параллельной обработки: диссертация кандидата физ.мат наук: Петрозаводск — 2022.
10. Самаров. К.Л. Элементы Теории массового обслуживания: Учебно-методическое пособие, 2009-11 с.
11. Чернышова Е. Н. Суммарный объем занятого ресурса в системе обработки информации с реализацией хранения резервной копии сообщений / Е. Н. Чернышова, А. А Галилейская, Е. Ю. Лисовская // Материалы Всероссийской конференции с международным участием, РУДН, Москва, 13-17 апреля 2020 г. - М., 2020. - С. 59- 61.
12. Эльгольц Л.Э. Дифференциальные уравнения и вариационные исчисления: учебник- 1969. -424 с.
13. Asmussen, S. Applied probability and queues [Текст] / S. Asmussen. — New York : Springer, 2003.
14. Bocharov, P. P. Queueing Theory [Текст] /P. P. Bocharov, C. D’Apice, A. V.
Pechinkin. — DE GRUYTER, 12.2003. — (Modern Probability and
Statistics). — URL: https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/ 9783110936025/html (дата обр. 24.01.2022). 243
15. Brill, P. H. Level crossing methods in stochastic models [Текст] / P. H. Brill.
— New York, NY : Springer Berlin Heidelberg, 2017. — URL:
https://doi.org/10.1007/978-3-319-50332-5.
26