Analysis of customers flows in the infinite-server queueing tandem with feedback | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Upravlenie, vychislitelnaja tehnika i informatika – Tomsk State University Journal of Control and Computer Science. 2018. № 45. DOI: 10.17223/19988605/45/6

Analysis of customers flows in the infinite-server queueing tandem with feedback

The paper presents the study of a two-stage infinite-server queueing system with feedback. The arrival process is a stationary Poisson process with the rate equals to X. Service times at the first stage are independent and identically distributed (i.i.d.) with an arbitrary distribution function Bi(x). After a completion of the service at the first stage, the customer may return back to the first stage for a new service with the probability r11 or it may move to the second stage with the probability r12 or it may leave the system with the probability (1 - rii - ri2). Service times at the second stage are i.i.d. with an arbitrary distribution function B2(x). When the service at the second stage is completed, the customer may return to the first stage with the probability r21 or it may get a new service at the second stage with the probability r22 or it may leave the system with the probability (1 - r21 - r22). The problem is to study multidimensional stochastic process describing the flows of requests in the system. The method of limiting decomposition is used for the study. We divide the arrival process in the considered tandem into N independent processes according to a polynomial scheme with identical probabilities. As the rate of the original arrivals was equal to X, then the intensity of each generated Poisson process will be equal to UN. After that we construct a single-line tandem for each of these arrival processes to serve their customers. The considered single-line two-stage queueing tandem is a system with loses, that is, the customers arrived during a period of any stage busyness are not servicing (they are lost). The total probability characteristics of the independent one-line systems constructed in this way coincide with the corresponding characteristics of the original infinite-server system if N ^ да. It is shown that the generating function of multidimensional stochastic process {/(t), nii(t), ni2(t), n2i(t), «22(f)} is as follows: G(x.Уп,У12,У21'У22,/) = eXP|(x-1)Xt + [r11(У11 - 1) + Г2(У12 - 1)]J J1(x'У11' У12=У21'У22 =s)ds + l 0 t [r21 (У21 - 1) + r22(У22 -1)]Jf2(x'У11'У12'У21'У22's)ds 0 where for functions f(x, yii, yi2, yu, yu, t), k = i, 2 analytic expressions of Fourier-Stieltjes transformations are obtained. The obtained results can be used for the analysis of flows in different social and economic systems, where there is a repeated circulation of customers to the system under different conditions, for example, in trading or insurance companies, as well as in technical systems for distributed processing of big data and cloud services.

Download file
Counter downloads: 174

Keywords

двухфазная система массового обслуживания с неограниченным числом приборов, повторное обслуживание, производящая функция, произвольное время обслуживания, метод предельной декомпозиции, infinite-server queueing tandem, feedback, generation function, method of limiting decomposition

Authors

NameOrganizationE-mail
Shklennik Mariya AlexandrovnaTomsk State UniversityShklennikm@yandex.ru
Moiseev Alexander NikolaevichTomsk State Universitymoiseev.tsu@gmail.com
Всего: 2

References

Brown L., Gans N., Mandelbaum A., Sakov A. Statistical Analysis of a Telephone Call Center // A Queueing-Science Perspective. Journal of the American Statistical Association. 2005. V. i00. P. 36-50.
Neuts M.F. The infinite-server queue with Poisson arrivals and semi Markovian services // Operations Research. i972. V. 20, No. 2. P. 425-433.
Хинчин А.Я. Работы по математической теории массового обслуживания. М. : Физматлит, 1963. 236 с.
Ососков Г.А. Одна предельная теорема для потоков однородных событий // Теория вероятностей и ее применения. 1956. Т. 1, № 2. С. 274-282.
Григелионис Б.И. Об асимптотическом разложении остаточного члена в случае сходимости к закону Пуассона // Литовский математический сборник. 1962. Т. 2, № 1. С. 135-143.
Григелионис Б.И. О сходимости сумм ступенчатых случайных процессов к пуассоновскому // Теория вероятностей и ее применения. 1963. Т. 8, № 2. С. 189-194
Севастьянов Б.А. Эргодическая теорема для марковских процессов и ее приложение к телефонным системам с отказами // Теория вероятностей и ее применения. 1957. Т. 2, № 1. С. 106-116.
Севастьянов Б.А. Формулы Эрланга в телефонии при произвольном законе распределения длительности разговора // Труды Третьего Всесоюз. матем. съезда. 1956. М. : АН СССР, 1959. Т. 4. С. 68-70.
Takacs L. On Erlang's formula // Annals of Mathematical Statistics. 1969. V. 40. P. 71-78.
Kleinrock L. Queueing systems. New York : Wiley Interscience, 1975. V. 1: Theory. 417 p.
Кёнинг Д., Рыков В.В., Штоян Д. Теория массового обслуживания. М. : Моск. ин-т нефтехим. и газовой промышленности, 1979. 112 с.
Моисеева С.П., Морозова А.С., Назаров А.А. Исследование суммарного потока обращений в бесконечно линейной СМО с повторным обслуживанием // Вестник Томского государственного университета. 2006. № 290. С.173-175.
Назаров А.А., Моисеев А.Н. Исследование открытой немарковской сети массового обслуживания GI-(GI|<»)K с высокоинтенсивным рекуррентным входящим потоком // Проблемы передачи информации. 2013. Т. 49, вып. 2. С. 78-91.
Моисеев А.Н., Назаров А.А. Асимптотический анализ многофазной системы массового обслуживания с высокоинтенсивным рекуррентным входящим потоком // Автометрия. 2014. Т. 50, № 2. С. 67-76.
Моисеев А.Н., Назаров А.А. Бесконечнолинейные системы и сети массового обслуживания. Томск : Изд-во НТЛ. 2015. 240 с.
Melikov A., Zadiranova L., Moiseev A. Two Asymptotic Conditions in Queue with MMPP Arrivals and Feedback // Communications in Computer and Information Science. 2016. V. 678. P. 231-240.
Назаров А.А., Моисеева С.П., Морозова А.С. Исследование СМО с повторным обращением и неограниченным числом обслуживающих приборов методом предельной декомпозиции // Вычислительные технологии. 2008. Т. 13, № 55. С. 88-92.
Моисеева С.П., Ананина И.А., Назаров А.А. Исследование потоков в системе M/GIA» с повторными обращениями // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2009. № 3 (8). С. 56-66.
Ананина И.А. Исследование суммарного потока обращений в двухфазной бесконечнолинейной СМО с повторными обращениями // Научное творчество молодежи : материалы XIV Всерос. науч.-практ. конф. Томск : Изд-во Том. ун-та, 2010. Ч. 1. C. 3-5
Моисеева С.П., Захорольная И.А. Математическая модель параллельного обслуживания кратных заявок с повторными обращениями // Автометрия. 2011. Т. 47. № 6. С. 51-58.
Ананина И.А. Математическая модель процесса изменения дохода торговой компании, расширяющей свое присутствие на рынке // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2011. № 2 (15). С. 5-14.
Shklennik M., Moiseeva S., Moiseev A. Analysis of Queueing Tandem with Feedback by the Method of Limiting Decomposition // CCIS. 2017. V. 800. P. 147-157.
 Analysis of customers flows in the infinite-server queueing tandem with feedback | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Upravlenie, vychislitelnaja tehnika i informatika – Tomsk State University Journal of Control and Computer Science. 2018. № 45. DOI: 10.17223/19988605/45/6

Analysis of customers flows in the infinite-server queueing tandem with feedback | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Upravlenie, vychislitelnaja tehnika i informatika – Tomsk State University Journal of Control and Computer Science. 2018. № 45. DOI: 10.17223/19988605/45/6

Download full-text version
Counter downloads: 964