M/G/1/4待ち行列(2)

M/G/1/4待ち行列(1)」で

  • p'(0)=\frac{A(0)^3}{1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}・・・・(7)
  • p'(1)=\frac{[1-A(0)]A(0)^2}{1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}・・・・(8)
  • p'(2)=\frac{[1-A(0)-A(1)]A(0)}{1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}・・・・(9)
  • p'(3)=\frac{1-A(0)-2(1)+A(0)A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}{1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}・・・・(10)

を導き出しました。


M/G/s/nの定常状態のジョブ数分布について」で述べたことから

  • p(0)=p'(0)[1-p(4)]
  • p(1)=p'(1)[1-p(4)]
  • p(2)=p'(2)[1-p(4)]
  • p(3)=p'(3)[1-p(4)]

なので、式(7)(8)(9)(10)から

  • p(0)=\frac{A(0)^3}{1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}[1-p(4)]・・・・(11)
  • p(1)=\frac{[1-A(0)]A(0)^2}{1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}[1-p(4)]・・・・(12)
  • p(2)=\frac{[1-A(0)-A(1)]A(0)}{1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}[1-p(4)]・・・・(13)
  • p(3)=\frac{1-A(0)-2A(1)+A(0)A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}{1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}[1-p(4)]・・・・(14)

が成り立ちます。ここで「M/G/1/n待ち行列のp(0)とp(n)の関係」で述べたことから

  • u[1-p(4)]=1-p(0)・・・・(15)

が成り立ちます。式(15)から

  • 1-p(4)=\frac{1-p(0)}{u}・・・・(16)

式(16)を(11)に代入して

  • p(0)=\frac{A(0)^3[1-p(0)]}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u}
  • [1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]up(0)=A(0)^3-A(0)^3p(0)
  • \left\{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3\right}p(0)=A(0)^3

よって

  • p(0)=\frac{A(0)^3}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3}・・・・(17)

式(17)を(16)に代入して

  • 1-p(4)=\frac{1-\frac{A(0)^3}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3}}{u}・・・・(18)
    • =\frac{\frac{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3}}{u}=\frac{1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3}

よって

  • 1-p(4)= \frac{1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3}・・・・(18)

さらに

  • p(4)=1- \frac{1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3}

よって

  • p(4)=\frac{A(0)^3-[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)](1-u)}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3}・・・・(19)

式(18)を(12)に代入して

  • p(1)=\frac{[1-A(0)]A(0)^2}{1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}\times\frac{1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3}

よって

  • p(1)=\frac{[1-A(0)]A(0)^2}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3}・・・・(20)

式(18)を(13)に代入して

  • p(2)=\frac{[1-A(0)-A(1)]A(0)}{1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}\times\frac{1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3}

よって

  • p(2)=\frac{[1-A(0)-A(1)]A(0)}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3}・・・・(21)

式(18)を(14)に代入して

  • p(3)=\frac{1-A(0)-2A(1)+A(0)A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}{1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}\times\frac{1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3}

よって

  • p(3)=\frac{1-A(0)-2A(1)+A(0)A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3}・・・・(22)

これでM/G/1/4待ち行列の定常状態確率分布を求めることが出来ました。まとめると

  • p(0)=\frac{A(0)^3}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3}・・・・(17)
  • p(1)=\frac{[1-A(0)]A(0)^2}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3}・・・・(20)
  • p(2)=\frac{[1-A(0)-A(1)]A(0)}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3}・・・・(21)
  • p(3)=\frac{1-A(0)-2A(1)+A(0)A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3}・・・・(22)
  • p(4)=\frac{A(0)^3-[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)](1-u)}{[1-2A(1)+A(1)^2-A(0)A(2)]u+A(0)^3}・・・・(19)

です。A(0)A(1)A(2)の値はM/G/1/3待ち行列(1)の式(20)(ここでは数字を振り直して式(23)とします)

  • A(k)=\Bigint_0^{\infty}\frac{t^k}{t_a^kk!}\exp\left(-\frac{t}{t_a}\right)g(t)dt・・・・(23)

を用いて計算します。


さて、上記の式(17)(20)(21)(22)(19)は、M/G/1/3待ち行列の場合の式

  • p(0)=\frac{A(0)^2}{[1-A(1)]u+A(0)^2}
  • p(1)=\frac{[1-A(0)]A(0)}{[1-A(1)]u+A(0)^2}
  • p(2)=\frac{1-A(0)-A(1)}{[1-A(1)]u+A(0)^2}
  • p(3)=\frac{A(0)^2-[1-A(1)](1-u)}{[1-A(1)]u+A(0)^2}

に比べるとかなり複雑になっています。ここから推測するとM/G/1/n待ち行列でnが5以上の場合の定常状態確率分布はもっと複雑な式になりそうです。ここに計算のし易い近似式の必要性が出てきます。