Контрольные вопросы

1. Как формируется непрерывная случайная величина, равномерно распределенная на отрезке [0,1] с помощью моделирования дискретной случайной величины?

2. В чем заключается принцип моделирования непрерывной случайной величины, распределенной по любому закону?

3. В чем сущность и каковы достоинства моделирования цепью Маркова процесса обслуживания потока вызовов коммутационной системой?

4. Что представляют собой статистические характеристики моделирования?

5. Как определяются точность и достоверность результатов моделирования?

ГЛАВА ВОСЬМАЯ

Неполнодоступное включение. Системы с потерями

8.1. Общие сведения

Неполнодоступная коммутационная схема (НС) – это схема с таким включением выходов, при котором каждому входу доступны не все, а лишь некоторая часть выходов, хотя в совокупности все входы могут использовать все выходы.

Совокупность входов НС, каждому из которых доступны одни и те же d выходов, называется нагрузочной группой. Число нагрузочных групп обозначается g. Число выходов d НС, каждый из которых доступен каждому входу одной нагрузочной группы, называется доступностью. Чаще всего применяются такие НС, у которых доступность для всех нагрузочных групп одинакова.

На рис. 8.1а приведена четырехгрупповая схема неполнодоступного включения. Схема характеризуется следующими параметрами: число нагрузочных групп g=4; число выходов =4k₁+2k₂+k₄=16; доступность выходов d=k₁+k₂+k₄=10; число индивидуальных выходов в каждой группе k₁=1; число выходов, общих для двух групп, k₂=3; число выходов, общих для четырех групп, k₄=6.

В схеме, приведенной на рис. 8.1а, число объединяемых точек коммутации монотонно возрастает с увеличением порядкового номера точки в ряду, относящемуся к одной группе. Такие неполнодоступные схемы называют схемами ступенчатого включения.

В схемах ступенчатого включения могут объединяться точки коммутации несоседних групп (перехваченные включения) и точки коммутации с разными номерами (сдвинутые включения). На рис. 8.1б приведена схема ступенчатого включения с теми же параметрами, что и схема на рис. 8.1 а. Коммутационные точки с порядковыми номерами 3 и 4 здесь объединяются с применением перехваченного, а точки 5–10 – сдвинутого включения.

Другой разновидностью неполнодоступных схем являются равномерные схемы неполнодоступного включения. На рис. 8.1 в прив едена четырехгрупповая схема с теми же параметрами, что и две предыдущие. В отличие от ступенчатой схемы, равномерная схема строится по принципу объединения точек коммутации у одинакового числа групп при образовании любого общего выхода. На рис. 8.1в видно, как объединяются по две или три точки коммутации, принадлежащие разным группам. Здесь применяются также сдвинутое и перехваченное включения.

Равномерная схема рис. 8.1в состоит из четырех элементарных подсхем, каждая с одинаковым сдвигом между соседними шагами искания. Такие элементарные подсхемы называются цилиндрами.

Для заданных значений параметров d и  в случае двухгруппо-вого включения (g=2) существует лишь один вариант структуры неполнодоступного включения (один набор значений структурных параметров k₁ и k₂). Для многогруппового включения (g>2) каждому значению параметров d и  может соответствовать несколько вариантов структуры, и при достаточно больших g, d и  число вариантов может быть велико.

Неполнодоступная схема имеет существенные отличия от полнодоступной. В полнодоступной схеме (ПС) d, в неполнодоступной схеме d<. Кроме того, в полнодоступной схеме (см. гл.4) характер включения выходов в точки коммутации и порядок искания свободного выхода не влияют на вероятность потерь при заданной интенсивности поступающей нагрузки, учитываются только макросостояния. В неполнодоступной схеме характер включения выходов и порядок искания существенно влияют на пропускную способность НС, так как вероятность потери поступающего вызова в общем случае зависит не только от числа выходов, но и от того, какие выходы заняты, т. е. необходимо учитывать микросостояния.

В связи с этим метод исследования полнодоступной схемы с помощью системы уравнений для вероятностей состояний, как правило, непригоден для НС из-за большого числа уравнений в системе, которая не может быть решена в хоть сколько-нибудь приемлемое время даже с помощью быстродействующих ЭВМ. Решение системы уравнений для вероятностей состояний НС возможно лишь для неполнодоступных схем, рассчитанных на небольшое число линий или схем, обладающих свойствами симметрии, как это имеет, место в случае идеально симметричного неполнодоступного включения, для которого можно ограничиться рассмотрением только макросостояний, а следовательно, и число уравнений сравнительно мало. К сожалению, эти случаи не имеют существенного практического значения и представляют лишь теоретический интерес для получения оценок вероятности потерь.

В практике проектирования обычно пользуются приближенными инженерными методами, которые основаны на априорных предположениях не о поступающем потоке вызовов, а о промежуточных или конечных результатах его воздействия на НС, т. е. о характере распределения числа занятых выходов схемы или о средней нагрузке, обслуженной каждым выходом НС. К таким методам можно отнести известные методы О'Делла, Бабицкого, Лотце (модифицированная формула Пальма–Якобеуса) и другие.

В некоторых приближенных инженерных методах используются свойства определенных видов НС с тем, чтобы отдельные части такой НС представить в виде полнодоступной схемы и воспользоваться сравнением НС с некоторой эквивалентной ПС (метод эквивалентных замен).

Основные цели, преследуемые при теоретическом анализе НС, заключаются в том, чтобы при заданной доступности определить число выходов НС, требуемых для обслуживания заданной нагрузки при установленном качестве обслуживания (вероятности потерь для систем с потерями), и определить оптимальную структуру НС (способ включения выходов в точки коммутации схемы при заданном порядке искания свободного выхода).