单服务器马尔可夫队列流量强度的统计估计

Eriky S. Gomes, Frederico R B Cruz
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摘要

队列理论中已知的最简单的队列系统之一是单服务器马尔可夫队列,即根据泊松过程到达并指数分布服务时间的队列,或者,在Kendal符号中,M/M/1队列。尽管M/M/1队列很简单,但它有重要的实际应用。因此,它们是本文的重点,并在流量强度的统计估计方面进行研究,流量强度对应于这些队列被占用的时间的一小部分。流量强度本身就很重要,它还允许推断队列系统中其他重要的性能指标,如平均队列大小或系统中预期的用户数量。在本研究中,估计是基于观察客户服务期间的客户到达数量,这是一种非常自然和实用的数据收集方式。提出了一种贝叶斯方法来估计感兴趣的参数,并与经典的最大似然估计(EMV)进行了比较。通过蒙特卡罗模拟对所提出的方法进行了分析,以证明其有效性,其中EMV在小样本(n < 50)中具有较高的方差,但可能有较低的偏差。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
ESTIMAÇÃO ESTATÍSTICA DA INTENSIDADE DE TRÁFEGO EM FILAS MARKOVIANAS COM UM ÚNICO SERVIDOR
Um dos sistemas de filas mais simples conhecidos na teoria de filas são as filas markovianas com único servidor, ou seja, filas com chegadas segundo um processo de Poisson e tempos de serviço exponencialmente distribuídos, ou, na notação de Kendal, filas M/M/1. Apesar da sua simplicidade, as filas M/M/1 possuem importantes aplicações práticas. Assim elas são o foco desse artigo e são estudadas no aspecto de estimação estatística da sua intensidade de tráfego, que corresponde à fração do tempo que tais filas estão ocupadas. Importante por si só, a intensidade de tráfego permite ainda a dedução de outras medidas de desempenho importantes nos sistemas de filas, tais como o tamanho médio da fila ou o número esperado de usuários no sistema. Nesse estudo, a estimativa é feita baseada na observação do número de chegadas de clientes durante o tempo de atendimento de um cliente, uma forma bastante natural e prática de coleta de dados. É apresentada uma metodologia bayesiana para estimar o parâmetro de interesse, que é comparada com o clássico estimador de máxima verossimilhança (EMV). A abordagem proposta é analisada por meio de simulações Monte Carlo, para atestar sua eficiência, em que é demonstrado que o EMV apresenta uma maior variância, embora possa apresentar um menor vício, em amostras de tamanho pequeno (n < 50).
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