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第 13 章 封闭排队网络 ​

制造车间的在制品数量可能固定;计算机系统也可能保持固定数量的任务循环运行。顾客既不从系统外不断加入,也不在完成服务后消失,这类模型称为封闭排队网络。

开放与封闭排队网络

状态与乘积分布 ​

设网络有 s 个站点,总任务数固定为 N,状态为

n=(n1,…,ns),ni≥0,∑ini=N.

Pij 表示任务离开站点 i 后前往站点 j 的概率。先求访问率比 vi,它满足网络流量关系;因为没有外部流入,解只确定到一个比例尺度,可任取一个方便的归一化值。若站点服务率为 μi,令 θi=vi/μi。对于教材讨论的指数服务单服务台网络,状态概率具有形式

PN(n)=1G(N)∏i=1sθini,

其中

G(N)=∑∑ini=N∏iθini

负责把所有状态概率归一化。

Buzen 递推 ​

直接枚举所有状态会很快变得昂贵。Buzen 算法用递推计算归一化常数:

C1(k)=θ1k,Ci(0)=1,Ci(k)=Ci−1(k)+θiCi(k−1),

最后 G(N)=Cs(N)。随后可列举状态概率,或将满足某个站点人数条件的状态概率相加,得到该站平均人数、忙碌概率与吞吐量。

与开放网络的区别 ​

开放网络各站人数可以独立变化,总人数不固定;封闭网络受 ∑ini=N 约束,站点人数相互关联。若增加了一个节点的人数,其他节点可用的任务就会减少。

​教材对应​:原书编号 20.13,含三站制造系统、状态概率和 Buzen 递推计算。