M/G/s待ち行列の定常状態分布の近似(1)

M/D/s待ち行列の定常状態分布の近似(2)」での結論は、M/D/sの定常状態確率p(k)の近似式は

  • [tex:k
    • p(k)\approx\frac{(su)^k}{k!}p(0)・・・・(1)
    • ただし、p(0)=\frac{1}{\Bigsum_{k=0}^{s-1}\frac{(su)^k}{k!}+\frac{(su)^s}{s!(1-u)}}・・・・(2)
  • k{\ge}sの時
    • p(k){\approx}b^{k-s}(1-b)\Pi_{M/M/s}・・・・(3)
    • ただし
      • b=\frac{u}{2-u}・・・・(4)
      • \Pi_{M/M/s}=\frac{\frac{(su)^s}{s!(1-u)}}{\Bigsum_{k=0}^{s-1}\frac{(su)^k}{k!}+\frac{(su)^s}{s!(1-u)}}・・・・(5)

でした。ところでM/M/sの定常状態確率p(k)は「M/M/mにおける待ち時間の式の導出(2)」の式(10)(12)から(ここでは番号を振り直して式(6)(7)とします)

  • [tex:k
    • p(k)=\frac{(su)^k}{k!}p(0)・・・・(6)
  • k{\ge}sの時
    • p(k)=\frac{(su)^s}{s!}u^{k-s}p(0)・・・・(7)
    • ただしp(0)は式(2)で与えられる

でした。式(6)は式(1)と同じ形です。さらに式(7)を変形すると、式(7)と(2)から

  • p(k)=\frac{(su)^s}{s!}u^{k-s}\frac{1}{\Bigsum_{k=0}^{s-1}\frac{(su)^k}{k!}+\frac{(su)^s}{s!(1-u)}}
    • =u^{k-s}\frac{\frac{(su)^s}{s!}}{\Bigsum_{k=0}^{s-1}\frac{(su)^k}{k!}+\frac{(su)^s}{s!(1-u)}}
    • =(1-u)u^{k-s}\frac{\frac{(su)^s}{s!(1-u)}}{\Bigsum_{k=0}^{s-1}\frac{(su)^k}{k!}+\frac{(su)^s}{s!(1-u)}}
    • =u^{k-s}(1-u)\Pi_{M/M/s}

つまり

  • p(k)=u^{k-s}(1-u)\Pi_{M/M/s}・・・・(8)

となり、式(3)でbuに置き換えた形になっています。ここからM/G/s待ち行列において定常状態確率p(k)

  • [tex:k
    • p(k)\approx\frac{(su)^k}{k!}p(0)・・・・(1)
    • ただし、p(0)=\frac{1}{\Bigsum_{k=0}^{s-1}\frac{(su)^k}{k!}+\frac{(su)^s}{s!(1-u)}}・・・・(2)
  • k{\ge}sの時
    • p(k){\approx}b^{k-s}(1-b)\Pi_{M/M/s}・・・・(3)
    • ただし
      • \Pi_{M/M/s}=\frac{\frac{(su)^s}{s!(1-u)}}{\Bigsum_{k=0}^{s-1}\frac{(su)^k}{k!}+\frac{(su)^s}{s!(1-u)}}・・・・(5)

で近似出来ると推測されます。この推測を仮定すると、この近似式を完成させるためにはbの値を求める必要があります。そのために平均待ち行列L_qを式(3)から求めてみます。L_qの定義から

  • L_q=\Bigsum_{k=s+1}^{\infty}p(k)(k-s)=\Bigsum_{k=1}^{\infty}p(k+s)k
    • \approx(1-b)\Pi_{M/M/s}\Bigsum_{k=1}^{\infty}kb^k

ここで「補足」の式(2)を用いれば

  • L_q\approx(1-b)\Pi_{M/M/s}\frac{b}{(1-b)^2}=\frac{b}{1-b}\Pi_{M/M/s}

よって

  • L_q\approx\frac{b}{1-b}\Pi_{M/M/s}・・・・(9)