صيغة إنجست

في نظرية الطوابير ، يتم استخدام صيغة Engset لتحديد احتمالية الحجب لطابور M/M/c/c/N (في تدوين كيندال ).

سُميت الصيغة نسبة إلى مطورها، تي أو إنجست .

تطبيق نموذجي

لنفترض أسطولاً منج{\displaystyle c}المركبات وشمال{\displaystyle N}يدخل المشغلون النظام بشكل عشوائي لطلب استخدام مركبة. إذا لم تكن هناك مركبات متاحة، يتم "حظر" المشغل الطالب (أي يغادر المشغل دون مركبة). يرغب مالك الأسطول في اختيارج{\displaystyle c}صغيرة لتقليل التكاليف، ولكنها كبيرة بما يكفي لضمان أن يكون احتمال الحجب مقبولاً.

صيغة

يترك

  • ج>0{\displaystyle c>0}ليكن عدد الخوادم (عدد صحيح).
  • شمال>ج{\displaystyle N>c}ليكن عدد مصادر حركة المرور (عدد صحيح)؛
  • λ>0{\displaystyle \lambda >0}ليكن معدل وصول المصدر الخامل (أي المعدل الذي يبدأ به المصدر الحر الطلبات)؛
  • ح>0{\displaystyle h>0}ليكن متوسط ​​وقت الانتظار (أي متوسط ​​الوقت الذي يستغرقه الخادم لمعالجة الطلب)؛

ثم، يتم إعطاء احتمال الحجب بواسطة [ 1 ]

P=(شمال-1ج)(λح)جأنا=0ج(شمال-1أنا)(λح)أنا.{\displaystyle P={\frac {{\binom {N-1}{c}}\left(\lambda h\right)^{c}}{\sum _{i=0}^{c}{\binom {N-1}{i}}\left(\lambda h\right)^{i}}}.}

بإعادة ترتيب الحدود، يمكن إعادة كتابة الصيغة أعلاه على النحو التالي [ 2 ]

P=12F1(1،-ج؛شمال-ج؛-1/(λح)){\displaystyle P={\frac {1}{{}_{2}F_{1}(1,-c;Nc;-1/(\lambda h))}}}

أين2F1{\displaystyle {}_{2}F_{1}}هي دالة غاوسية فائقة الهندسة .

حساب

توجد عدة علاقات تكرارية [ 3 ] يمكن استخدامها للحسابP{\displaystyle P}بطريقة مستقرة عددياً.

بدلاً من ذلك، يمكن استخدام أي برنامج حسابي يدعم دالة الهندسة الفائقة . ترد بعض الأمثلة أدناه.

بايثون مع SciPy

from scipy.special import hyp2f1 P = 1.0 / hyp2f1 ( 1 , - c , N - c , - 1.0 / ( Lambda * h ))

MATLAB مع صندوق أدوات الرياضيات الرمزية

P = 1 / hypergeom ([ 1 , - c ], N - c , - 1 / ( Lambda * h ))

معدل وصول المصادر غير المعروفة

في الواقع العملي، غالباً ما يكون معدل وصول المصدرλ{\displaystyle \lambda }غير معروف (أو يصعب تقديره) بينماα>0{\displaystyle \alpha >0}إن حجم حركة المرور المعروضة لكل مصدر معروف. في هذه الحالة، يمكن استبدال العلاقة

λح=α1-α(1-P){\displaystyle \lambda h={\frac {\alpha }{1-\alpha (1-P)}}}

يتم إدخال العلاقة بين معدل وصول المصدر واحتمالية الحجب في صيغة إنجست للوصول إلى معادلة النقطة الثابتة

P=و(P){\displaystyle P=f(P)}

أين

و(P)=12F1(1،-ج؛شمال-ج؛1-P-1/α).{\displaystyle f(P)={\frac {1}{{}_{2}F_{1}(1,-c;Nc;1-P-1/\alpha )}}.}

حساب

بينما يزيل ما سبق المجهولλ{\displaystyle \lambda }من خلال هذه الصيغة، يُضاف عنصر تعقيد آخر: لم يعد بإمكاننا حساب احتمالية الحجب مباشرةً، ويجب علينا استخدام طريقة تكرارية بدلاً من ذلك. على الرغم من أن التكرار ذي النقطة الثابتة يبدو مغريًا، فقد ثبت أن هذا النوع من التكرار قد يكون متباعدًا في بعض الأحيان عند تطبيقه علىو{\displaystyle f}[ 2 ] بدلاً من ذلك ، من الممكن استخدام إحدى طرق التنصيف أو طريقة نيوتن ، والتي يتوفر لها تطبيق مفتوح المصدر .

مراجع

  1. تيمز، هينك سي. (2003). دورة تمهيدية في النماذج العشوائية . جون وايلي وأولاده. doi : 10.1002/047001363X .
  2. 1 2 عظيم زاده، بارسياد؛ كاربنتر، تومي (2016). "حساب مجموعة إنجست السريع". رسائل بحوث العمليات . 44 (3): 313-318 . arXiv : 1511.00291 . doi : 10.1016/j.orl.2016.02.011 . ISSN 0167-6377 . 
  3. زوكرمان، موشيه (2000). "مقدمة في نظرية الطوابير ونماذج حركة المرور العشوائية" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-11-2012 .