Файл: Матлин Г.М. Проектирование оптимальных систем производственной связи.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 226

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

можно осуществление только одного из двух несовместимых со­ бытий:

1)

событие Q — затрат на подход к телефонному аппарату нет,

т. е. абоненты в момент поступления вызовов

(входящих и исходя­

щих')

находятся в непосредственной близости

от телефонного ап­

парата;

аппарату

2) событие Р — затраты на подход к телефонному

равны математическому ожиданию времени подхода.

 

Если событиям Q и Р соответствуют вероятности q и р, то

q + p = \ .

(3.16)

Принимается, что в течение рассматриваемого отрезка време­ ни Т каждый абонент может находиться либо около телефонного аппарата, либо в пути между рабочим местом и местом установки телефонного аппарата, либо на своем рабочем месте. Тогда имеет место следующее нормирующее условие:

 

Тр + Тт+ Т 0 = Т,

(3.17)

где Гр — время,

в течение которого абонент находится на своем

рабочем месте;

Гт — время, в течение которого абонент находится

в месте размещения телефона; Г0 — время, ів течение которого або­ нент находится в пути между рабочим местом и телефонным ап­ паратом.

Сложность заключается в том, что телефонным аппаратом мо­ жет пользоваться не один, а m абонентов. Поступивший в момент t вызов i-му абоненту может застать его на произвольном расстоя­ нии от телефонного аппарата. Поэтому величина затрат времени на подход к телефонному аппарату может колебаться в очень ши­ роких пределах.

Нахождение каждого абонента в произвольный момент вре­ мени в какой-либо точке пространства определяется целым ком­ плексом социальных, психологических и других факторов, кото­ рые формируют функцию поведения абонента. Из-за зависимости непроизводительных затрат времени, связанных о подходом к те­ лефонному аппарату, от функции поведения абонента невозможно определить величины этих затрат в общем виде. Эта задача ста­ новится определенной, если функцию поведения абонента свести к функции распределения случайной величины расстояния абонен­ та до некоторой точки отсчета 1 = 0, :в которую помещен телефон­ ный аппарат. Следовательно, поведение абонента сводится к его пространственному перемещению, характеристику которого можно рассматривать как чисто случайную величину. Таким образом, в соответствии с практикой пользования телефонной связью, мы никоим образом не связаны, ни с конфигурацией территории, об­ служиваемой телефонным аппаратом, ни с какими-либо иными пространственными характеристиками, кроме абсолютной величины расстояния от абонента до телефонного аппарата.

— 127 —


диться, что
p(l)dl= 1, пде р(1) — плотность распределения

Распределение случайной '.величины расстояния абонента до телефонного аппарата может носить как дискретный, так и непре­ рывный характер. Дискретное распределение используется для описания ситуации, когда абонент может находиться в одной из конечного числа точек, которые будем называть «рабочим местом». Вероятность нахождения абонента не на рабочем месте мала, но не равна нулю, так как абоненты перемещаются с одного рабочего места на другое не мгновенно. В этом смысле строго дискретным распределение быть не может. Однако если переходы между рабо­ чими местами заменить их математическим ожиданием, то эти переходы можно рассматривать как дополнительное (фиктивное) рабочее место. В соответствии с (3.17) при дискретном распре­ делении

П

 

V Рі + рт + р 0 = 1,

(3.18)

! = 1

 

где рі — вероятность нахождения абонента на і-м рабочем месте; «•-—число рабочих мест (включая фиктивные); рі — вероятность нахождения абонента в точке, где расположен телефонный аппа­ рат; ра — вероятность того, что абонент находится в пути между телефонным аппаратом нерабочими 'местами.

Аналогично этому

 

 

Ѵ іі + Тт + Т0 = Т,

(3.19)

 

ti — время

і=і

 

 

 

где

пребывания абонента

на і-м рабочем

месте. Оче­

видно, что pi = ti/T.

 

 

 

что

При непрерывном распределении вероятностей предполагается,

абонент

может находиться

в

любой точке

интервала

0 ^ / ^ L MaKC, где АМакс — расстояние

от

телефонного

аппарата до

наиболее удаленной от него точки, в которой может находиться абонент в течение отрезка времени продолжительностью Т. Таким образом, при непрерывном распределении вероятностей рабочим местом является любая точка интервала О г^/^А максЛегко убе-

^маис

j'

о

вероятности.

Возвращение на рабочее место. Непроизводительные затраты времени на подход к телефонному аппарату Т0 складываются из затрат на переход абонента из точки, в которой он находился в момент поступления входящего или возникновения исходящего вызова, к телефонному аппарату /а и затрат на переход абонента от телефонного аппарата после окончания разговора к одному из своих рабочих мест /б. При осуществлении каждого вызова вели­ чины іа и іб принимают случайные значения, а следовательно, слу­ чайным образом изменяется и величина Т0. На основании известной

— 128 —


в теории вероятности теоремы о том, что математическое ожидание суммы случайных величин равно сумме их математических ожи­ даний, имеем

Т0 = К + t6.

(3.20)

Рассмотрим вначале величину ,математического ожидания вре­ мени перехода от телефонного аппарата к своему рабочему месту. Когда абонент окончил разговор по телефонному аппарату, он может вернуться на любое из п рабочих мест с соответствующими вероятностями рі (если распределение вероятностей дискретное) или в любую точку интервала 0 ^ / ^ L MaKc (если распределение вероятностей непрерывное). Однако он совершит такой путь только в том случае, если за время этого перехода не поступит ни одного нового вызова. .

Вначале предположим, что абонент всегда достигает своего ра-- бочего места, т. е. за время перехода от телефонного аппарата до рабочего места новых вызовов не поступает. Математическое ожидание длины перехода в этом случае

П

П

 

MU] = Y^Pili = Y

^ tili

(3.21)

 

і=1

1=1

 

и для непрерывного распределения

 

 

^макс

^макс

 

м [/] - J Pihdi = - у

Л ttldl,

(3.2 Г)

о

о

 

где U— расстояние от і-го рабочего места до телефона; ti — время пребывания на і-м рабочем месте.

Однако практически средняя длина перехода будет меньше ве­ личины М[1\ поскольку за время его осуществления может посту­ пить новый вызов. Обозначим отрезок пути от телефонного аппа­

рата до

той точки, где

абонента застанет новый вызов, через

х (0 ^ х ^ М [/]). Отрезку

пути х

соответствует

отрезок

времени

tx = x/v,

где V— средняя

скорость

перемещения

абонента.

В тече­

ние tx может поступить не один, а 2, 3 ... вызова, но это не оказы­ вает влияния на длину пути абонента, так как, получив первый вызов, он немедленно возвращается к телефону. Математическое ожидание длины перехода от телефонного аппарата до точки, где абонента застанет новый вызов:

п

Mix] = £

J xdF(x/i, 1),

- (3.22)

i=0

0

 

где F(x/i, 1 )— условная функция распределения случайной вели­ чины X при условии, что при поступлении нового вызова абонент направлялся к рабочему месту с индексом і.

5 -1 3 7

_ 129 —


Так как функция F(x/i, 1) характеризует вероятность совмест­ ного наступления двух независимых событий, то она является про­ изведением двух вероятностей: вероятности того, что абонент на­ правляется к рабочему месту с индексом і, и вероятности того, что абонент лрошел до 'поступления нового вызова отрезок пути про­

должительностью X , т. е.

 

 

 

 

 

F(x/i,

1) = Рі

 

Тогда

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

dF(x/i,

1 )

IL

 

Отсюда

 

dx

 

lt

 

 

 

 

 

 

M

 

 

 

■M[l]

(3.22')

1ч = Е і Ч

л = 2т £ ' а =

 

t = l

0

 

 

i'= l

 

и для непрерывного распределения

 

 

 

Г

ttldl = — M[l].

(3.22")

1

2 Т

J

 

2

 

 

 

о

 

 

 

Математические ожидания длины перехода от телефонного ап­ парата до рабочего места М[1] и М[х] относятся к одному вызову при условии, что этот вызов уже состоялся. Математическое ожи­ дание числа вызовов, поступивших за рассматриваемый отрезок времени продолжительностью Т, при пуассоновском входящем по­ токе равно %Т, где Я — интенсивность потока. Учитывая, что мате­ матическое ожидание произведений случайных величин равно про­ изведению их математических ожиданий, получим

М [/б] = Я ТМ [/б,і]>

(3.23)

где М [ / б , і ] — математическое ожидание случайной длины перехода, отнесенной к одному вызову.

Для определения величины М[/б, і] рассмотрим полную группу следующих несовместимых событий:

событие Во — за отрезок времени ti = M[l]/v, необходимый для осуществления перехода от телефонного аппарата до рабочего места, новые вызовы не поступили (ѵ — средняя скорость пере­ движения абонента к телефону);

событие В 1 — за отрезок времени U, необходимый для осущест­ вления перехода от телефонного аппарата до рабочего места, по­ ступил хотя бы один вызов.

Вероятности указанных событий соответственно равны:

 

Р {В0) = e~wr

(3-24)

P(ß1) = \ — Р ( В 0) = 1— e“ w/.

(3.24')

— 130 —

 


Событию Во соответствует длина перехода протяженностью ЛСД; событию Ві — продолжительностью М[х]. В этих обозначениях

 

/

 

-Л л ш Л

 

M [ l 6 i) = P(Bo)M\l] + P{B1)M lx \ = - f M [ l ] { \

+

e v

J;

(3.25)

/

- L MUA

 

.

(3.25')

M\l6] = -i-A77W[/] [l +

e v

/

 

Анализ (3.25') показывает, что величина M[lö\ стремится к нулю при А->-0 (абонент постоянно находится на своем рабочем месте) и А-ѵоо (абонент постоянно находится около телефонного аппа­ рата). Последнее утверждение не очевидно, но оно .следует из того, что за конечный отрезок времени Т может поступить конечное количество вызовов. Поэтому при рассмотрении предела

lim М [Іб] =

lim — А TM [I] +

-

i/u i/j

lim — А ТМ [/] е

л

выделимЯ->00

Л-+СО 2

Х-+00 2

 

первое слагаемое, которое после преобразования при­

мет вид

 

п

 

 

 

 

lim — А ТМ [/] =

lim

Я->а> 2

Я - » с о

Однако, как будет показано ниже, при очень большом А все величины U стремятся к нулю. Раскрытие неопределенности вида оо-О позволяет установить, что этот предел стремится к нулю.

/Второе слагаемое в формуле для limMjVg] содержит неопреде­

ленность вида О-оо.

После преобразования к виду оо/оо получим

 

.

- І м щ

 

^ ~ К Т М [ і ]

lim

— А ТМ [/] е

ѵ

= lim

—----------- ;

Я-*-оо

2

 

 

Х - * а >

|_ А м

[/]

применяя правило Лопиталя окончательно имеем

 

 

 

lim

2 TM [I]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х-*-оО М[1]

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

Следовательно,

limMp6]= 0.

Отметим, что при

А-ИЗ 1ітМ[/б)1]=

= М[1], т. е. при

Х -> -с о

 

 

 

 

х - > о

малом А абонент беспрепятственно вернется на

свое рабочее /место после состоявшегося разговора.

Таким образом, получаем

 

 

 

 

 

 

М[Іб]

Л Ш ](і Ң-

 

(3.26)

 

 

 

V

51

— 131