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
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 —
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:
п1і
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 |