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第 10 章 串联队列与开放排队网络 ​

许多工作不是在一个窗口完成,而要依次经过多个站点:汽车安装发动机后再装轮胎,数据包经过多个网络节点。每个站点都有自己的队列,但顾客的路线把这些队列连成网络。

开放网络与固定任务数的封闭网络

串联系统 ​

若顾客按固定顺序经过各站点,且站点之间没有分流或回流,可依次分析每一站。在泊松到达、指数服务和稳态条件下,前一站的离开流在相应模型条件下仍可作为后一站的泊松到达流。每一站都必须有足够的服务能力;若任一站不稳定,整个流程的等待会在该处积累。

若顾客必须完成全部 k 个站点才离开,平均总停留时间等于各站平均停留时间之和。总系统平均人数可将各站的平均人数相加。

开放 Jackson 网络 ​

开放网络允许外部到达,也允许完成路线后离开。设站点 j 的外部到达率为 rj,顾客离开站点 i 后去站点 j 的概率为 pij,则有效到达率满足流量方程

λj=rj+∑iλipij.

对 M/M/1 站点,必须有 λj<μj;对 sj 个并行服务台,必须有 λj<sjμj。在 Jackson 网络条件成立时,每站可使用相应 M/M/1 或 M/M/s 稳态结果分析,开放网络中各站的稳态人数分布具有乘积分解性质。

解题顺序 ​

  1. 画出站点和路线,写明外部到达率与路由概率。
  2. 解流量方程,得到每个站点实际面对的 λj。
  3. 逐站检查稳定条件并计算队列指标。
  4. 若要求全程平均时间,将各站等待与服务时间相加;再用 Little 定律检查总体人数。

不要把某站的外部到达率直接当成总到达率。经过上游路由后,站点流量可能增加或分流。

​教材对应​:原书编号 20.10,包括串联服务、开放网络流量方程,以及制造和通信网络例题。