Optimal states estimation of the modulated semisyncronous integrated flow of events in the condition of constant dead time | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Upravlenie, vychislitelnaja tehnika i informatika – Tomsk State University Journal of Control and Computer Science. 2014. № 1(26).

Optimal states estimation of the modulated semisyncronous integrated flow of events in the condition of constant dead time

In this paper, the estimation problem of states of the modulated semisyncronous integrated flow of events is solved. Such flows of events are the mathematical models that may be used in Integrated Services Digital Networks (ISDNs). The flow intensity is a piecewise constant stationary random process X(t) with two states X , X (Xj > X ) . In the time interval by X(t) = X , (during time interval) there is a Poisson flow of events with intensity X , i = 1,2 . Transition of the process X(t) from the state to another state can be realized at any time. The staying time of process X(t) in the first state is distributed by the exponential law with a parameter p. At the same time, after the event occurrence, the process X(t) can change the state to X with probability р or stay in the first state X with probability 1 -р. While the process X(t) is in the second state, the staying time is distributed by the exponential law with a parameter a. At that, in the moment of changing state from the second state to the first one, an additional event is initiated in the state X with probability 5. The flow is considered in the condition of constant dead time. The dead time period of the fixed duration T begins after every registered event at time tk . During this period no other events are observed. When the dead time period is over, the first coming event causes the next T -interval of dead time and so on (constant dead time). The process X(t) and possible events (events of the Poisson flows with intensities X , i = 1,2 and additional events) are unobservable in principle. We observe only the moments t , 1 ,... of occurring events. So, using this information, we estimate the state of the process X(t) at the stop time of observations. Note that the process X(t) is only considered in stationary conditions. To make the decision on the state of process X(t) at moment t, we found the explicit formula for a posteriory probability w(X 11) = w(X 11 ,...,t ,t), i = 1,2 , where X(t) = X (m is the number of observable events in the time period t), and w(X 11)+ w(X 11)= 1. The obtained formulas w(X 11) provide with the calculation algorithm for a posteriory probability w( 11), and the decision algorithm on a state of process X(t) at a moment t (the algorithm of the optimal estimator for flow states). By the calculation of the probability w( 11) at a moment t, the decision on a state of process X(t) is given according to the criterion of a posteriory probability maximum: if w( 11) > w(X 11) , then X(t) = , else X(t) = X . The algorithm of the optimal evaluation for flow states is a basis for simulations. The first stage assumes the flow simulation in condition of constant dead time and obtaining the real path of process X(t) and the moments t , 1 ,... for observable events. The second stage is the computation of probabilities w( 11) and estimation X(t) . For the same values of parameters X , X , p, p, a, 5, the probability estimation of the erroneous decision P0 increases when the dead time period T increases as well. This results are expected, since the increase of the dead time period always generates the loss of the useful information on flow events.

Download file
Counter downloads: 343

Keywords

Markovian arrival process (MAP), a posteriory probability maximum, dead time, state estimation, flow state, modulated semisyncronous integrated flow of events, MAP (Markovian Arrival Ргосе88)-поток событий, критерий максимума апостериорной вероятности, мертвое время, оценка состояния, апостериорная вероятность состояния, состояние потока, модулированный обобщенный полусинхронный поток событий

Authors

NameOrganizationE-mail
Bakholdina Maria A.Tomsk State Universitymaria.bakholdina@gmail.com
Gortsev Alexander M.Tomsk State Universitydekanat@fpmk.tsu.ru
Всего: 2

References

Gortsev A.M., Nezhel'skaya L.A. Estimation of the dead-time period and parameters of a semi-synchronous double-stochastic stream of events // Measurement Techniques. 2003. V. 46, No. 6. P. 536-545.
Хазен Э.М. Методы оптимальных статистических решений и задачи оптимального управления. М. : Сов. радио, 1968. 256 с.
Bushlanov I.V., Gortsev AM., Nezhel'skaya L.A. Estimating parameters of the synchronous twofold-stochastic flow of events // Automation and Remote Control. 2008. No. 9. 1517-1533.
Апанасович В.В., Коляда А.А., Чернявский А.Ф. Статистический анализ случайных потоков в физическом эксперименте. Минск : Университетское, 1988. 254 с.
Gortsev A.M., Nezhel'skaya L.A., Solov'ev A.A. Optimal State Estimation in MAP Event Flows with Unextendable Dead Time // Automation and Remote Control. 2012. V. 73, No. 8. P. 1316-1326.
Горцев А.М., Нежельская Л.А. О связи MC-потоков и MAP-потоков событий // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2011. № 1(14). С. 13-21.
Горцев А.М., Калягин А.А., Нежельская Л.А. Оптимальная оценка состояний обобщенного полусинхронного потока событий // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2010. № 2(11). С. 66-81.
Горцев А.М., Нежельская Л.А. Оптимальная нелинейная фильтрация марковского потока событий с переключениями // Техника средств связи. Сер. Системы связи. 1989. Вып. 7. С. 46-54.
Горцев А.М., Нежельская Л.А. Оценка параметров синхронного MC-потока событий // Сети связи и сети ЭВМ : тез. докл. Восьмой Белорусской зимней школы-семинара по теории массового обслуживания. Минск : Изд-во БГУ, 1992. С. 33.
Нежельская Л.А. Алгоритм оценивания состояний полусинхронного потока событий с учетом мертвого времени // Массовое обслуживание: потоки, системы, сети : материалы Четырнадцатой Белорусской зимней школы-семинара по теории массового обслуживания. Минск : Из
Горцев А.М., Нежельская Л.А. Оптимизация параметров адаптера при наблюдении за MC-потоком // Стохастические и детерминированные модели сложных систем. Новосибирск : Изд-во ВЦ СО АН СССР, 1988. С. 20-32.
Telek M., Horvath G. A minimal representation of Markov arrival processes and a moments matching method // Performance Evaluation. 2007. V. 64. P. 1153-1168.
Okamura H., Dohi T., Trivedi K.S. Markovian arrival process parameter estimation with group data // IEEE/ACM Transactions on Networking. 2009. V. 17. P. 1326-1339.
Horvath A., Horvath G., Telek M. A joint moments based analysis of networks of MAP/MAP/1 queues // Performance Evaluation. 2010. V. 67. P. 759-788.
Нежельская Л.А. Нелинейная оптимальная фильтрация дважды стохастического потока с инициативными событиями // Тезисы докладов научно-технической конференции «Микросистема-91». Суздаль. М. : Всесоюз. общество информатики и вычислительной техники, 1991. С. 2
Breuer L. An EM algorithm for batch Markovian arrival processes and its comparison to a simpler estimation procedure // Annals of Operations Research. 2002. V. 112. P. 123-138.
Lucantoni D.M., Neuts M.F. Some steady-state distributions for the MAP/SM/1 queue // Communications in Statistics Stochastic Models. 1994. V. 10. P. 575-598.
Card H.C. Doubly stochastic Poisson processes in artifical neural learning // Neural Networks, IEEE Transaction. 1988. V. 9, is. 1. P. 229-231.
Neuts M.F. A versatile Markov point process // Journal of Applied Probability. 1979. V. 16. P. 764-779.
Lucantoni D.M. New results on the single server queue with a batch markovian arrival process // Communications in Statistics Stochastic Models. 1991. V. 7. P. 1-46.
Башарин Г.П., Кокотушкин В.А., Наумов В.А. О методе эквивалентных замен расчета фрагментов сетей связи // Изв. АН СССР. Техн. кибернетика. 1980. № 1. С. 55-61.
Kingman Y.F.C. On doubly stochastic Poisson process // Proceedings of Cambridge Phylosophical Society. 1964. V. 60, No. 4. P. 923-930.
Горцев А.М., Назаров А.А., Терпугов А.Ф. Управление и адаптация в системах массового обслуживания. Томск : Изд-во ТГУ, 1978. 208 с.
Башарин Г.П., Кокотушкин В.А., Наумов В.А. О методе эквивалентных замен расчета фрагментов сетей связи // Изв. АН СССР. Техн. кибернетика. 1979. № 6. С. 92-99.
Дудин А.Н., Клименок В.И. Системы массового обслуживания с коррелированными потоками. Минск : Изд-во БГУ, 2000. 175 с.
Бахолдина М.А. Оптимальная оценка состояний модулированного обобщенного полусинхронного потока событий // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2013. № 2(23). С. 10-21.
Бахолдина М.А., Горцев А.М. Оценивание состояний модулированного обобщенного полусинхронного потока со бытий при непродлевающемся мертвом времени // Известия вузов. Физика. 2013. Т. 56, № 9/2. С. 217-219.
Бахолдина М.А. Оценивание состояний модулированного обобщенного полусинхронного потока событий // Мате риалы 51-й Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс»: Математика. Новосибирск : Изд-во НГУ, 2013. С. 248.
Бахолдина М.А., Горцев А.М. Апостериорные вероятности состояний модулированного обобщенного полусинхрон ного потока событий // Новые информационные технологии в исследовании сложных структур: материалы Девятой Российской конференции с международным участи
Бахолдина М.А. Модулированный полусинхронный поток событий с инициированием дополнительных событий // Материалы юбилейной 50-й Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс»: Математика. Новосибирск : Изд-во НГУ, 20
 Optimal states estimation of the modulated semisyncronous integrated flow of events in the condition of constant dead time | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Upravlenie, vychislitelnaja tehnika i informatika – Tomsk State University Journal of Control and Computer Science. 2014. № 1(26).

Optimal states estimation of the modulated semisyncronous integrated flow of events in the condition of constant dead time | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Upravlenie, vychislitelnaja tehnika i informatika – Tomsk State University Journal of Control and Computer Science. 2014. № 1(26).

Download file