Laws of Little in an open queueing network

The object of this research in the queueing theory is theorems about the functional strong laws of large numbers (FSLLN) under the conditions of heavy traffic in an open queueing network (OQN). The FSLLN is known as a fluid limit or fluid approximation. In this paper, FSLLN are proved for the values of important probabilistic characteristics of the OQN investigated as well as the virtual waiting time of a customer and the queue length of customers. As applications of the proved theorems laws of Little in OQN are presented

Survey of traffic control schemes and error control schemes for ATM networks

Among the techniques proposed for B-ISDN transfer mode, ATM concept is considered to be the most promising transfer technique because of its flexibility and efficiency. This paper surveys and reviews a number of topics related to ATM networks. Those topics cover congestion control, provision of multiple classes of traffic, and error control. Due to the nature of ATM networks, those issues are far more challenging than in conventional networks. Sorne of the more promising solutions to those issues are surveyed, and the corresponding results on performance are summarized. Future research problems in ATM protocol aspect are also presented

ДОСТАТОЧНОЕ УСЛОВИЕ СУЩЕСТВОВАНИЯ СТАЦИОНАРНОГО РЕЖИМА ОЧЕРЕДЕЙ ПЕРВИЧНЫХ ТРЕБОВАНИЙ В ТАНДЕМЕ СИСТЕМ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Рассматривается тандем из двух систем массового обслуживания с нем- гновенным перемещением требований между системами. В каждую из этих систем поступают первичные требования, формируемые внешней средой. Кроме первичных требований во вторую систему также поступают требования, обслуженные первой системой. Построена математическая модель в виде многомерной марковской цепи, определенной на явно заданном вероятностном пространстве. Проведен анализ марковской цепи, описывающей изменение состояния обслуживающего устройства и флуктуации длин очередей первичных требований. Найдено достаточное условие существования стационарного распределения для этой цеп

Decomposition of discrete-time open tandem queues with Poisson arrivals and general service times

In der Grobplanungsphase vernetzter Logistik- und Produktionssysteme ist man häufig daran interessiert, mit geringem Berechnungsaufwand eine zufriedenstellende Approximation der Leistungskennzahlen des Systems zu bestimmen. Hierbei bietet die Modellierung mittels zeitdiskreter Methoden gegenüber der zeitkontinuierlichen Modellierung den Vorteil, dass die gesamte Wahrscheinlichkeitsverteilung der Leistungskenngrößen berechnet werden kann. Da Produktions- und Logistiksysteme in der Regel so konzipiert sind, dass sie die Leistung nicht im Durchschnitt, sondern mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit (z.B. 95%) zusichern, können zeitdiskrete Warteschlangenmodelle detailliertere Informationen über die Leistung des Systems (wie z.B. der Warte- oder Durchlaufzeit) liefern. Für die Analyse vernetzter zeitdiskreter Bediensysteme sind Dekompositionsmethoden häufig der einzig praktikable und recheneffiziente Ansatz, um stationäre Leistungsmaße in den einzelnen Bediensystemen zu berechnen. Hierbei wird das Netzwerk in die einzelnen Knoten zerlegt und diese getrennt voneinander analysiert. Der Ansatz basiert auf der Annahme, dass der Punktprozess des Abgangsstroms stromaufwärts liegender Stationen durch einen Erneuerungsprozess approximiert werden kann, und so eine unabhängige Analyse der Bediensysteme möglich ist. Die Annahme der Unabhängigkeit ermöglicht zwar eine effiziente Berechnung, führt jedoch zu teilweise starken Approximationsfehlern in den berechneten Leistungskenngrößen. Der Untersuchungsgegenstand dieser Arbeit sind offene zeitdiskrete Tandem-Netzwerke mit Poisson-verteilten Ankünften am stromaufwärts liegenden Bediensystem und generell verteilten Bedienzeiten. Das Netzwerk besteht folglich aus einem stromaufwärts liegenden M/G/1-Bediensystem und einem stromabwärts liegenden G/G/1-System. Diese Arbeit verfolgt drei Ziele, (1) die Defizite des Dekompositionsansatzes aufzuzeigen und dessen Approximationsgüte mittels statistischer Schätzmethoden zu bestimmen, (2) die Autokorrelation des Abgangsprozesses des M/G/1-Systems zu modellieren um die Ursache des Approximationsfehlers erklären zu können und (3) einen Dekompositionsansatz zu entwickeln, der die Abhängigkeit des Abgangsstroms berücksichtigt und so beliebig genaue Annäherungen der Leistungskenngrößen ermöglicht. Im ersten Teil der Arbeit wird die Approximationsgüte des Dekompositionsverfahrens am stromabwärts liegenden G/G/1-Bediensystem mit Hilfe von Linearer Regression (Punktschätzung) und Quantilsregression (Intervallschätzung) bestimmt. Beide Schätzverfahren werden jeweils auf die relativen Fehler des Erwartungswerts und des 95%-Quantils der Wartezeit im Vergleich zu den simulierten Ergebnissen berechnet. Als signifikante Einflussfaktoren auf die Approximationsgüte werden die Auslastung des Systems und die Variabilität des Ankunftsstroms identifiziert. Der zweite Teil der Arbeit fokussiert sich auf die Berechnung der Autokorrelation im Abgangsstroms des M/G/1-Bediensystems. Aufeinanderfolgende Zwischenabgangszeiten sind miteinander korreliert, da die Abgangszeit eines Kunden von dem Systemzustand abhängt, den der vorherige Kunde bei dessen Abgang zurückgelassen hat. Die Autokorrelation ist ursächlich für den Dekompositionsfehler, da die Ankunftszeiten am stromabwärts liegenden Bediensystem nicht unabhängig identisch verteilt sind. Im dritten Teil der Arbeit wird ein neuer Dekompositionsansatz vorgestellt, der die Abhängigkeit im Abgangsstroms des M/G/1-Systems mittels eines semi-Markov Prozesses modelliert. Um eine explosionsartige Zunahme des Zustandsraums zu verhindern, wird ein Verfahren eingeführt, das den Zustandsraum der eingebetteten Markov-Kette beschränkt. Numerischen Auswertungen zeigen, dass die mit stark limitierten Zustandsraum erzielten Ergebnisse eine bessere Approximation bieten als der bisherige Dekompositionsansatz. Mit zunehmender Größe des Zustandsraums konvergieren die Leistungskennzahlen beliebig genau

One-dimensional Particle Processes with Acceleration/Braking Asymmetry

The slow-to-start mechanism is known to play an important role in the particular shape of the Fundamental diagram of traffic and to be associated to hysteresis effects of traffic flow.We study this question in the context of exclusion and queueing processes,by including an asymmetry between deceleration and acceleration in the formulation of these processes. For exclusions processes, this corresponds to a multi-class process with transition asymmetry between different speed levels, while for queueing processes we consider non-reversible stochastic dependency of the service rate w.r.t the number of clients. The relationship between these 2 families of models is analyzed on the ring geometry, along with their steady state properties. Spatial condensation phenomena and metastability is observed, depending on the level of the aforementioned asymmetry. In addition we provide a large deviation formulation of the fundamental diagram (FD) which includes the level of fluctuations, in the canonical ensemble when the stationary state is expressed as a product form of such generalized queues.Comment: 28 pages, 8 figure