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Durchsatz

Die Zustandswahrscheinlichkeiten alleine sind meist nur von geringem Interesse, da die dort gefundenen Werte wenig aussagekräftig für das Verhalten eines Wartesystems sind. Es sollen daher aus den Zustandswahrscheinlichkeiten andere Größen hergeleitet werden, die für die Beurteilung eines Wartesystems geeigneter erscheinen.

Die wichtigsten Größen sind die Auslastung, der Durchsatz und die mittlere Zahl von Aufträgen in einer Station. Diese Größen können aus den Zustandswahrscheinlichkeiten ermittelt werden.

Wir beginnen mit dem Durchsatz (throughput). Diese Größe ist als die gesamte Zahl von Aufträgen definiert, die eine Station in der Zeiteinheit verlassen. Wir betrachten ein Wartesystem mit einem Bediener und einer Warteschlange. Die Zahl der Aufträge, die das System verlassen, wenn es sich im Zustand befindet, soll Ai sein. Dann definieren wir als Durchsatz

(Traditionsgemäß wird m auch für den Durchsatz eines Wartesystems verwendet. Wir benutzen hier einen Index mBediener, um denkbaren Fehlinterpretationen vorzubeugen.)

Um die Rate von Aufträgen aus einer Station bzw. den Durchsatz durch diese Station zu erhalten, summiert man die mit den Zustandswahrscheinlichkeiten gewichteten Übergangsraten; dabei wird die Summe über alle Zustandsnummern genommen, aus denen ein Auftrag diese Station verlassen kann; mi ist die Übergangsrate jenes Prozesses, der einen Abgang von Aufträgen aus dieser Station im Zustand bewirkt. Verursacht mehr als ein Prozeß einen solchen Abgang von Aufträgen in diesem Zustand aus dieser Station, so ist statt mi die Summe dieser Übergangsraten zu nehmen.

Beispiel

Wir wollen dazu als Beispiel ein Wartesystem mit zunächst einem Bediener betrachten. Ist m die Bedienrate des Bedieners, so ist mj=m die Übergangsrate aus dem Zustand j, j>1, aufgrund des Abgangs eines Auftrags aus dieser Station. Ist pj die Wahrscheinlichkeit, daß sich j Aufträge in dieser Station befinden, so ist

da sich die pi zu 1 summieren.

In einem System mit zwei Bedienern ist m1=m. Sind zwei Aufträge im System, so können beide Bediener arbeiten. Also ist die Übergangsrate: mj=m+m=2·m für j>2. Dieses gilt auch, wenn sich mehr als zwei Aufträge im System befinden. Für den Durchsatz folgt dann

Auf ähnliche Weise lassen sich die Durchsätze von Systemen mit mehreren parallelen Bedienern berechnen; dieses ist auch möglich, wenn die einzelnen Bediener mit unterschiedlicher Bediengeschwindigkeit arbeiten.