下载文档原格式
排队论模型随机服务系统理论是研究由顾客、服务机构及其排队现象所构成的一种排队系统的理论，又称排队论。
排队现象是一种经常遇见的非常熟悉的现象，例如：顾客到自选商场购物、乘客乘电梯上班、汽车通过收费站等。
随机服务系统模型已广泛应用于各种管理系统，如生产管理、库存管理、商业服务、交通运输、银行业务、医疗服务、计算机设计与性能估价，等等。
随机服务系统模拟，如存储系统模拟类似，就是利用计算机对一个客观复杂的随机服务系统的结构和行为进行动态模拟，以获得系统或过程的反映其本质特征的数量指标结果，进而预测、分析或估价该系统的行为效果，为决策者提供决策依据。
排队论模型及其在医院管理中的作用每当某项服务的现有需求超过提供该项服务的现有能力时，排队就会发生。
排队论就是对排队进行数学研究的理论。
在医院系统内，“三长一短”的现象是司空见惯的。
由于病人到达时间的随机性或诊治病人所需时间的随机性，排队几乎是不可避免的。
但如何合理安排医护人员及医疗设备，使病人排队等待的时间尽可能减少，是本文所要介绍的。
一、医院系统的排队过程模型医院是一个复杂的系统，病人在医院中的排队过程也是很复杂的。
如图1中每一个箭头所指的方框都是一个服务机构，都可构成一个排队系统，可见图2。
图1 医院系统的多级排队过程模型二、排队系统的组成和特征一般的排队系统都有三个基本组成部分：1. 输入过程其特征有：顾客源（病人源）的组成是有限的或无限的；顾客单个到来或成批到来；到达的间隔时间是确定的或随机的；顾客的到来是相互独立或有关联的；顾客相继到达的间隔时间分布和所含参数（如期望值、方差等）都与时间无关或有关。
2. 排队规则其特征是对排队等候顾客进行服务的次序有下列规则：先到先服务，后到先服务，有优先权的服务（如医院对于病情严重的患者给予优先治疗，在此不做一般性的讨论），随机服务等；还有具体排队（如在候诊室）和抽象排队（如预约排队）。
排队的列数还分单列和多列。
3. 服务机构其特征有：一个或多个服务员；服务时间也分确定的和随机的；服务时间的分布与时间有关或无关。
排队模型一 1. 一般的排队过程为：顾客由顾客源出发，到达服务机构（服务台、服务员）前，按排队规则排队等待接受服务，服务机构按服务规则给顾客服务，顾客接受完服务后就离开。
排队过程的一般过程可用下图表示。
我们所说的排队系统就是指图中方框所包括的部分:在现实生活中的排队现象是多种多样的，对上面所说的“顾客”和“服务员”要作广泛的理解。
它们可以是人，也可以是某种物质或设备。
排队可以是有形的，也可以是无形的。
尽管排队系统是多种多样的，但从决定排队系统进程的因素来看，它有三个基本的组成部分，这就是输入过程、排队规则及服务机构.1)输入过程：描述顾客来源以及顾客到达排队系统的规律。
包括：顾客源中顾客的数量是有限还是无限；顾客到达的方式是单个到达还是成批到达；顾客相继到达的间隔时间分布是确定型的还是随机型的，分布参数是什么，是否独立，是否平稳。
2)排队规则：描述顾客排队等待的队列和接受服务的次序。
包括：即时制还是等待制；等待制下队列的情况（是单列还是多列，顾客能不能中途退出，多列时各列间的顾客能不能相互转移）；等待制下顾客接受服务的次序（先到先服务，后到先服务，随机服务，有优先权的服务）。
3)服务机构：描述服务台(员)的机构形式和工作情况。
包括：服务台（员）的数目和排列情况；服务台（员）的服务方式；服务时间是确定型的还是随机型的，分布参数是什么，是否独立，是否平稳。
2.到达和服务过程的模型2.1 到达过程的模型用i t 表示第i 个顾客到达的时间,.称1i i i T t t +=-为第i 个到达时间间隔.我们用12,,T T 的特征来刻画顾客到达过程. 最常见的情况是12,,T T 独立同分布. 用X 表示这样的随机变量.如果X 服从参数为λ的指数分布.这时1()()i E T E X λ==即平均每隔1λ来一个顾客.换句话说,单位时间理平均有λ个顾客到来.称λ为到达速率.用()N t 表示到时刻t 为止到达的顾客总数,则在上面的假设下()()N t P t λ .除了指数分布外,常用的还有爱尔朗分布,其密度函数为1()(), 0.(1)!k RxR Rx e f x x k --=≥- 这时2(), ()i i k k E T D T R R==. k 叫形状参数, R 叫速率参数.当取λ使得R k λ=, 则爱尔朗分布可以看成是k 个独立的服从参数为λ的指数分布随机变量的和的分布.2.2服务过程的模型一般总是认为不同顾客接受服务占用的时间长短是相互独立的. 用Y表示一个客户接受服务的时间长短, 它是一个随机变量.若Y的分布是参数为μ的指数分布, 意味着一个顾客的服务时间平均为1μ. 单位时间里可以完成的平均顾客数为μ.若Y服从形状参数为k, 速率参数为R kμ=的爱尔朗分布, 则平均服务时间为1μ, 根据爱尔朗分布的性质, 可以将Y看作是k个相继子服务的总时间, 每个子服务都服从参数为1kμ的指数分布且相互独立.在排队论中,我们常用如下字母表示特定的到达时间间隔或服务时间分布:M: i.i.d. 指数分布D: i.i.d. 的确定分布E k: i.i.d. 的形参为k的爱尔朗分布GI: 到达时间间隔是i.i.d. 的某种一般分布G: 服务时间是i.i.d. 的某种一般分布在处理实际排队系统时，需要把有关的原始资料进行统计，确定顾客到达间隔和服务时间的经验分布，然后按照统计学的方法确定符合哪种理论分布。
计算机网络的排队论模型计算机网络是现代社会中不可或缺的一部分，它连接了人们、企业和机构，带来了信息的快速传递和资源的共享。
然而，在网络中，由于各种因素的存在，比如带宽限制、网络拥塞、数据包丢失等，会导致网络性能下降和用户体验下降的问题。
为了解决这些问题，排队论模型被引入到计算机网络中，用于研究和优化网络的性能。
一、排队论简介排队论是一种数学工具，用于研究到达一个服务系统的输入和离开系统的输出之间的关系。
它通过建立数学模型来描述输入、服务和输出的过程，并通过一些指标来衡量系统的性能。
在计算机网络中，排队论被广泛应用于分析和优化网络性能，如网络延迟、带宽利用率等问题。
二、排队论模型的基本元素在计算机网络的排队论模型中，有四个基本元素，分别是顾客、服务设备、队列和调度策略。
1. 顾客：顾客是指网络中需要进行服务的对象，可以是一个用户、一个数据包等。
每个顾客都有自己的到达时间和服务时间。
2. 服务设备：服务设备是指完成顾客服务的实体，可以是一个路由器、一个服务器等。
服务设备具有能力对顾客进行服务，并有一定的服务速率。
3. 队列：当顾客到达服务设备时，如果服务设备正在为其他顾客进行服务，该顾客将会进入队列中等待。
队列可以有多种形式，如先进先出(FIFO)队列、优先级队列等。
4. 调度策略：调度策略是指决定哪个顾客能够获得服务的规则。
常见的调度策略有先来先服务(FCFS)、最短作业优先(SJF)、循环调度(Round Robin)等。
三、排队论模型的应用排队论模型在计算机网络中有多种应用，以下是其中几个典型的应用场景。
1. 带宽利用率：通过排队论模型，可以分析网络中的数据流量和带宽的利用率。
根据顾客到达率、服务速率以及调度策略，可以计算出网络中数据包的平均排队长度、平均等待时间等指标，从而评估网络的带宽利用率。
2. 延迟分析：网络的延迟是影响用户体验的重要指标。
排队论模型可以帮助分析和优化网络的延迟。
通过调整服务速率、队列容量以及调度策略等因素，可以降低网络的延迟。
