JP2806182B2 - Partial net extraction device - Google Patents

Partial net extraction device

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JP2806182B2
JP2806182B2 JP30288092A JP30288092A JP2806182B2 JP 2806182 B2 JP2806182 B2 JP 2806182B2 JP 30288092 A JP30288092 A JP 30288092A JP 30288092 A JP30288092 A JP 30288092A JP 2806182 B2 JP2806182 B2 JP 2806182B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、待ち行列網の一部分を
解析する場合に、要求されている解析精度内で等価な部
分網を抽出することができる部分網抽出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sub-network extracting apparatus capable of extracting an equivalent sub-network within a required analysis accuracy when analyzing a part of a queuing network.

【0002】[0002]

【従来の技術】待ち行列網は、計算機システム,電話交
換網,工場における製造工程などのように何等かの競合
過程が発生するシステムのモデル化およびその解析に広
く用いられている手法であり、一般に、1本以上の入力
アークと1本以上の出力アークとを持ち且つ出力分岐が
確率的であるような待ち行列をノードとして構成されて
いる。
2. Description of the Related Art A queuing network is a method widely used for modeling and analyzing a system in which some kind of competitive process occurs, such as a computer system, a telephone switching network, and a manufacturing process in a factory. Generally, a queue having one or more input arcs and one or more output arcs and having a stochastic output branch is configured as a node.

【0003】ところで、計算機システム等をモデル化し
た待ち行列網のシミュレーションは、離散事象シミュレ
ーションの例として位置付けられ、従来より並列処理の
手法が研究されている。そして、その手法すなわち並列
離散事象シミュレーションは、大きく分けて時刻駆動方
式と事象駆動方式とに分類される。
By the way, simulation of a queuing network modeling a computer system or the like is regarded as an example of discrete event simulation, and parallel processing techniques have been studied in the past. The method, that is, the parallel discrete event simulation, is roughly classified into a time driving method and an event driving method.

【0004】時刻駆動方式は、単位時間ごとにシミュレ
ーション時刻を更新するもので、制御が容易である反
面、並列性が小さいという欠点を持っている。
The time driving method updates the simulation time every unit time, and is easy to control, but has the disadvantage of low parallelism.

【0005】他方、事象駆動方式は、事象の変化時点で
シミュレーション時刻を更新するもので、時刻駆動方式
とは対照的に、大きな並列性を抽出できる可能性がある
が、一般的には制御が複雑になる欠点を持っている。事
象駆動方式は更に無矛盾方式と先行処理方式とに分類さ
れる。
On the other hand, the event-driven system updates the simulation time at the time of a change in an event. In contrast to the time-driven system, there is a possibility that a large parallelism may be extracted. It has the disadvantage of becoming complicated. The event driven method is further classified into a consistent method and a pre-processing method.

【0006】無矛盾方式は、並列化した各部のシミュレ
ーション時刻の最小値を、システム全体のシミュレーシ
ョン時刻として保持しながらシミュレーションを進める
方式で、矛盾を生じないことが保障されるが、並列性を
損なうという欠点がある。
The non-contradiction method is a method in which the simulation proceeds while holding the minimum value of the parallelized simulation time of each unit as the simulation time of the entire system. It is guaranteed that no inconsistency occurs, but it impairs the parallelism. There are drawbacks.

【0007】これに対し、先行処理方式は、並列化した
各部のシミュレーションはそれぞれの時刻で行い、相互
のシミュレーション結果に矛盾を検出すると、その矛盾
を解消するために一方のシミュレーションをキャンセル
して途中からやりなおす方式で、一般に並列性は大きい
が、キャンセル処理がオーバーヘッドになるという問題
がある。しかしながら、並列離散事象シミュレーション
としては、抽出できる並列性の大きさから、事象駆動方
式の中のこの先行処理方式が最も有望と考えられてい
る。
[0007] On the other hand, in the pre-processing method, simulations of the parallelized parts are performed at respective times, and when inconsistencies are detected in the mutual simulation results, one of the simulations is canceled to eliminate the inconsistency and canceled. In general, the parallelism is high, but there is a problem that the cancellation process becomes an overhead. However, as a parallel discrete event simulation, the preceding processing method among the event driving methods is considered to be the most promising because of the degree of parallelism that can be extracted.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】このように、計算機シ
ステム等をモデル化した待ち行列網をシミュレーション
によって解析する手法としては従来より種々の手法が報
告されているが、何れの手法においても、解析精度によ
っては必ずしも待ち行列網全体を解析対象とする必要が
ないにもかかわらず、作成された待ち行列網そのものを
解析するようにしていた。このため、特に大規模待ち行
列網の解析において、いたずらに計算量を増大させてい
た。
As described above, various techniques have been conventionally reported as methods for analyzing a queuing network which models a computer system or the like by simulation. Depending on the accuracy, it is not always necessary to analyze the entire queuing network, but the created queuing network itself is analyzed. For this reason, especially in the analysis of a large-scale queuing network, the amount of calculation is unnecessarily increased.

【0009】若し、待ち行列網の解析を或る精度内で行
おうとする際に、待ち行列網の中で真に解析に必要な部
分のみを抽出することができれば、そのように抽出され
た部分網は元の網に比べ構成が単純になる分、解析の見
通しが良くなるとともに計算量が削減されるであろう。
If the analysis of the queuing network is to be performed within a certain precision, if only the part that is truly necessary for the analysis can be extracted in the queuing network, the extraction is performed in such a manner. The partial network will have a simpler configuration than the original network, so that the analysis prospects will be better and the computational complexity will be reduced.

【0010】本発明はこのような事情に鑑みて為されも
のであり、その目的は、待ち行列網の解析を或る精度内
で行おうとする際に、要求されている解析精度内で等価
な部分網を解析対象として抽出することができる部分網
抽出装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object the purpose of performing analysis of a queuing network within a certain accuracy. An object of the present invention is to provide a partial network extracting device capable of extracting a partial network as an analysis target.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の部分網抽出装置
は、上記の目的を達成するために、1本以上の入力アー
クと1本以上の出力アークとを持ち且つ出力分岐が確率
的であるような待ち行列をノードとして構成される待ち
行列網および解析対象部分網に関する情報と解析精度に
関する情報とを入力する入力手段と、該入力された解析
対象部分網に関する情報に基づき解析対象部分網への入
力アークを検出する検出手段と、該検出手段で検出され
た各入力アークの他アークに対する依存度を算出する依
存度算出手段と、該依存度算出手段の算出結果と前記入
力された解析精度に関する情報とに基づき、前記入力さ
れた待ち行列網に関する情報から、要求されている解析
精度内で等価な部分網を抽出し出力する出力手段であっ
て、前記依存度算出手段によって算出された依存度が要
求されている解析精度に応じた依存度より小さいアーク
を削除し、該削除したアークを入力アークとして有して
いたノードに対して該ノードへの平均到着率が削除前と
同じになるような入力アークを付け加えることにより、
入力された待ち行列網から等価な部分網を抽出し出力す
出力手段とを備えている。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, a partial net extracting apparatus according to the present invention has at least one input arc and at least one output arc, and has a stochastic output branch. Input means for inputting information on a queuing network constituted by a certain queue as a node and information on an analysis target sub-network and information on analysis accuracy, and an analysis target sub-network based on the input information on the analysis target sub-network Detecting means for detecting an input arc to the detector, dependency calculating means for calculating a dependency of each input arc detected by the detecting means on another arc, calculation results of the dependency calculating means, and the input analysis Output means for extracting and outputting an equivalent partial network within the required analysis accuracy from the input information on the queuing network based on the information on the accuracy.
Therefore, the dependency calculated by the dependency calculating means is necessary.
An arc smaller than the degree of dependence required for the required analysis accuracy
And having the deleted arc as an input arc
The average arrival rate at the current node
By adding the same input arc,
Extract and output equivalent subnetwork from input queuing network
And an output means that.

【0012】[0012]

【作用】本発明の部分網抽出装置においては、入力手段
が、1本以上の入力アークと1本以上の出力アークとを
持ち且つ出力分岐が確率的であるような待ち行列をノー
ドとして構成される待ち行列網および解析対象部分網に
関する情報と解析精度に関する情報とを入力し、検出手
段が、この入力された解析対象部分網に関する情報に基
づき解析対象部分網への入力アークを検出し、依存度算
出手段が、その検出された各入力アークの他アークに対
する依存度を算出し、出力手段が、その算出結果と前記
入力された解析精度に関する情報とに基づき、前記入力
された待ち行列網に関する情報から、要求されている解
析精度内で等価な部分網を抽出し出力する。
In the partial network extracting apparatus according to the present invention, the input means is constituted by a queue having one or more input arcs and one or more output arcs and having a stochastic output branch as a node. Information on the queuing network and the analysis target sub-network and information on the analysis accuracy are detected, and the detecting means detects an input arc to the analysis target sub-network based on the input information on the analysis target sub-network, and The degree calculating means calculates the degree of dependence of each of the detected input arcs on other arcs, and the output means calculates the degree of dependence on the input queuing network based on the calculation result and the information on the input analysis accuracy. From the information, an equivalent partial network within the required analysis accuracy is extracted and output.

【0013】[0013]

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0014】図1は待ち行列網の例を示し、図2は誤差
1%以内という解析精度を維持したまま図1の待ち行列
網から抽出した、真に解析を必要とする部分網の例を示
す。
FIG. 1 shows an example of a queuing network, and FIG. 2 shows an example of a partial network which needs to be analyzed, which is extracted from the queuing network of FIG. 1 while maintaining an analysis accuracy of 1% or less. Show.

【0015】先ず、図1の待ち行列網から図2のような
部分網を抽出する原理について詳細に説明する。
First, the principle of extracting a partial network as shown in FIG. 2 from the queuing network of FIG. 1 will be described in detail.

【0016】今、待ち行列網のアークには通番を付して
考えることとし、また待ち行列のパラメータに関する記
号を次のように定義する。
Now, arcs in the queuing network will be numbered and considered, and symbols relating to queue parameters will be defined as follows.

【0017】Ca :ノードへの到着時間間隔分布の変動
係数の2乗(SCV) Cai:アークiに関する到着時間間隔分布の変動係数の
2乗(SCV) Cb :サービス時間分布の変動係数の2乗(SCV) Cd :ノードからの出力時間間隔分布の変動係数の2乗
(SCV) Cdi:アークiに関する出力時間間隔分布の変動係数の
2乗(SCV) Cni:アークiから2人の顧客が出力される間に、同じ
ノードの他のアークから出力される顧客の数の分布の変
動係数の2乗(SCV) ρ:利用率(0<ρ<1) αi :或る1つのノードに対する複数本の入力アークの
うちアークiから到着する確率 βi :出力アークiへの分岐確率
C a : Square of variation coefficient of arrival time interval distribution to node (SCV) C ai : Square of variation coefficient of arrival time interval distribution for arc i (SCV) C b : Coefficient of variation of service time distribution (SCV) C d : Square of variation coefficient of output time interval distribution from node (SCV) C di : Square of variation coefficient of output time interval distribution for arc i (SCV) C ni : From arc i While two customers are output, the square of the variation coefficient (SCV) of the distribution of the number of customers output from other arcs of the same node ρ: utilization (0 <ρ <1) α i : Probability of arriving from arc i among a plurality of input arcs for one node β i : probability of branching to output arc i

【0018】さて、本発明では、待ち行列の特徴の一つ
であるシールド効果を利用する。シールド効果とは、待
ち行列の到着時間間隔の分布の情報が出力側に一部しか
伝わらない現象で、利用率ρが大きいほど顕著になる。
これは、利用率が0に非常に近い場合と1に非常に近い
場合の二つの極端な場合を考えれば明らかである。すな
わち、前者の場合には到着客はほとんど待たされないた
め、到着時間間隔の分布が出力時間間隔の分布に大きく
影響するが、後者の場合にはほとんど常に待っている客
がいるため、出力時間間隔の分布はほとんどサービス時
間の分布のみで決まってしまう。
In the present invention, the shielding effect, which is one of the characteristics of the queue, is utilized. The shield effect is a phenomenon in which information on the distribution of queue arrival time intervals is transmitted only partially to the output side, and becomes more prominent as the utilization rate ρ increases.
This is clear when considering two extreme cases where the utilization is very close to 0 and very close to 1. That is, in the former case, the arriving customers are hardly waited, so that the distribution of the arrival time intervals greatly affects the distribution of the output time intervals. Distribution is almost determined only by the distribution of service time.

【0019】ところで、マルコフ性を有しない一般の待
ち行列網では、到着時間間隔やサービス時間の分布を2
次までのモーメントで近似する分解近似法がよく用いら
れる。本実施例でもこの分解近似法を利用する。すなわ
ち、各確率分布関数を平均値と変動係数の2乗(SC
V)で近似することにする。定常状態を考えているので
あるから、ノードからの出力時間間隔の平均値は、到着
時間間隔の平均値から容易に求められる。従って、分解
近似法では主としてSCVを求める方法を考えれば良
い。
By the way, in a general queuing network having no Markov property, the distribution of arrival time intervals and service times is 2
A decomposition approximation method that approximates with the following moments is often used. This embodiment also uses this decomposition approximation method. That is, each probability distribution function is calculated as the square of the average value and the variation coefficient (SC
V). Since a steady state is considered, the average value of the output time intervals from the nodes can be easily obtained from the average value of the arrival time intervals. Therefore, in the decomposition approximation method, a method of mainly obtaining the SCV may be considered.

【0020】分解近似法によれば、或る1つのノードの
入出力に関して次の3式が成り立つ。
According to the decomposition approximation method, the following three equations hold for input / output of a certain node.

【0021】 Ca jΣαj aj (1) Cd =(1−ρ2 )Ca +ρ2 b (2) Cdi=βi d +Cni (3)[0021] C a = j Σα j C aj (1) C d = (1-ρ 2) C a + ρ 2 C b (2) C di = β i C d + C ni (3)

【0022】尚、a1 ,a2 ,…,an の総和を示すΣ
は本明細書においては、表示方法の制限から、 i=1 n Σ
の如く、本来Σの下側に記載すべき記号は左下に、上側
に記載すべき記号は左上に記載している。
[0022] Incidentally, a 1, a 2, ... , Σ indicates the sum of a n
In the present specification, i = 1 nか ら
As shown in the figure, the symbols that should be written on the lower side of Σ are written on the lower left, and the symbols that should be written on the upper side are written on the upper left.

【0023】CniがCajに依存しないことなどに注意す
ると、或るノードの出力アークAiの、同じノードの入
力アークAj に対する依存度は、 ∂Cdi/∂Caj=αj βi (1−ρ2 ) (4) となる。この右辺をγijと表すことにする。0<αj
, 0<βi ≦1, 0<ρ<1であるから、 γij<1 (5) である。これは前述のシールド効果を表している。
Note that C ni does not depend on C aj. For example, the degree of dependence of the output arc A i of a certain node on the input arc A j of the same node is given by: ∂C di / ∂C aj = α j β i (1−ρ 2 ) (4) This right side is represented as γ ij . 0 <α j
Since 1 , 0 <β i ≦ 1 and 0 <ρ <1, γ ij <1 (5). This indicates the above-mentioned shielding effect.

【0024】次に、アークAi の任意のアークAj に対
する依存度を求める方法を考える。今、依存関係のある
アークAi とアークAj の距離を、顧客の流れる経路に
沿ったノードの数と定義し、(i,j)を固定したとき
にその距離の最大値をL(i,j)とすると、計算効率
を別にすれば、原理的には次のようにして求めることが
できる。
Next, think about how to determine the reliance on any arc A j of the arc A i. Now, the distance between the arc A i and the arc A j having a dependency is defined as the number of nodes along the path through which the customer flows, and when (i, j) is fixed, the maximum value of the distance is L (i , J), except for the calculation efficiency, can be obtained in principle as follows.

【0025】アークAi とアークAj が距離1の依存関
係を持つ場合に(i,j)成分をγijとし、その他の
(i,j)成分は0であるような行列Γを考える。すな
わち、Γは待ち行列網内の全てのアークに関して、距離
1だけ隔てたアークに対する依存度を表す行列である。
容易に確かめられるように、Γm の(i,j)成分は、
アークAi の、距離mだけ離れたアークAj に対する依
存度を表している。ここで、アークAi とアークAj
距離mの経路が複数本ある場合は、それら全てを足し合
わせた依存度を表していることになる。一般にはアーク
i とアークAjとの間には色々な距離の経路が複数存
在し得るから、アークAi のアークAj に対する全依存
度を求めるためには、Γ,Γ23,…, ΓL(i,j)
(i,j)成分を全て求めて足し合わせなければならな
い。
When the arc A i and the arc A j have a dependency of a distance of 1, consider a matrix Γ such that the (i, j) component is γ ij and the other (i, j) components are 0. That is, Γ is a matrix representing the dependence of all arcs in the queuing network on arcs separated by a distance of one.
As can be easily ascertained, the (i, j) component of Γ m is
The arc A i, represents the dependence on the arc A j at a distance m. Here, when there are a plurality of paths having a distance m between the arc A i and the arc A j , it indicates the degree of dependence obtained by adding all the paths. Since generally different distance path between the arc A i and the arc A j may be plurality of, in order to determine the total reliance on the arc A j of the arc A i is, gamma, gamma 2, gamma 3 ,..., Γ All (i, j) components of L (i, j) must be obtained and added.

【0026】次に、2次までのモーメントの範囲内でア
ークAi の依存度が小さいアークAj を検出する方法を
考える。アークAj のSCV Cj がδだけ変化したと
き、それに伴うアークAi のSCV Ci の変化がε未
満のとき、依存度が十分小さいとみなすことにする。こ
のときδとεは、解析時に与えるパラメータであり、δ
が大きいほど取り扱える待ち行列網の範囲が広がり、ま
たεが小さいほど解析精度が上がる。一般的には、SC
Vが1と比べて非常に大きい場合はまれであり、δ〜1
0程度にとっておけばほとんどの場合に対処できる。上
記の依存度が小さいとみなされる条件を、Γm の(i,
j)成分γij (m) (γij (1) =γij)で表現すれば、 m=1 L(i,j)Σγij (m) <ε/δ (6) となる。左辺は行列Γから計算できるので、これにより
依存度の小さいアークを検出することが可能である。な
お、アークAi の依存度が式(6)を満たさないような
アークAj の存在領域は、シールド効果によってアーク
i の周辺に局在化している。
Next, consider a method of detecting arc A i dependence is small arc A j within the moments up to the second order. When SCV C j of the arc A j is changed by [delta], when the change of the SCV C i of the arc A i associated therewith is less than epsilon, reliance is to be regarded as sufficiently small. At this time, δ and ε are parameters given at the time of analysis,
Is larger, the range of the queuing network that can be handled is wider, and ε is smaller, the analysis accuracy is higher. Generally, SC
It is rare that V is very large compared to 1, and δ to 1
If it is set to about 0, most cases can be dealt with. The conditions considered above dependency is small, the gamma m (i,
j) When expressed by the component γ ij (m)ij (1) = γ ij ), m = 1 L (i, j) Σγ ij (m) <ε / δ (6) Since the left side can be calculated from the matrix Γ, it is possible to detect an arc having a small dependence. Incidentally, the existence region of the arc A i of dependence on the arc A j that does not satisfy the equation (6) is localized around the arc A i by the shield effect.

【0027】さて、上記の説明を踏まえ、図1のような
待ち行列網の例を用いて、精度ε内で真に解析に必要な
部分網を抽出する手続きを説明する。なお、待ち行列網
で解析しようとしている部分を解析対象部分網、与えら
れた精度内で真に解析に必要な部分を単に部分網と呼ぶ
ことにする。
Now, based on the above description, a procedure for extracting a partial network truly required for analysis within the accuracy ε will be described using an example of a queuing network as shown in FIG. The part to be analyzed in the queuing network will be referred to as an analysis target partial network, and the part that is truly required for analysis within a given accuracy will be referred to simply as a partial network.

【0028】図1において、符号N1 〜N14を付した丸
と梯子状の部分は待ち行列であるノードを、符号A1
29を付した矢印はアークを示している。待ち行列網の
パラメータとしては、外部よりやってくる顧客の平均到
着率とそのSCV(到着時間間隔の確率分布関数で図中
では(平均値,SCV)で示される), 各ノードでのサ
ービス時間の平均値とそのSCV, 各ノードからの分岐
確率(各アークの近くに付された0.5 等の数値)が与え
られている。図中にそれらの具体的な値が示されている
が、サービス時間に関する情報は直接的には示されてい
ない。その代わり、各ノードにおける利用率が下線付き
で示されている。部分網の抽出は以下の手順で行われ
る。
In FIG. 1, circles and ladder-shaped portions denoted by symbols N 1 to N 14 indicate nodes which are queues, and symbols A 1 to A 14 .
Arrow designated A 29 represents the arc. As the parameters of the queuing network, the average arrival rate of customers coming from outside and its SCV (probability distribution function of arrival time intervals, indicated by (average value, SCV) in the figure) , average of service time at each node A value, its SCV , and a branch probability from each node (a numerical value such as 0.5 attached near each arc) are given. Although the specific values are shown in the figure, the information on the service time is not shown directly. Instead, the utilization at each node is underlined. The extraction of the partial network is performed in the following procedure.

【0029】1.外部からの到着率と各ノードでの分岐
確率βi よりαj を求める。結果は次のようになる。 N1 :α1 =1.00 N2 :α2 =0.500 α5 =0.500 N3 :α3 =1.00 N4 :α4 =1.00 N5 :α7 =0.500 α8 =0.500 N6 :α10:1.00 N7 :α11=0.333 α12=0.333 α6 =0.
167 α13=0.167 N8 :α9 =1.00 N9 :α14=0.714 α15=0.286 N10:α16=0.988 α19=1.23×10-211:α17=0.952 α20=4.76×10-212:α18=0.909 α21=9.09×10-213:α22=1.00 N14:α24=0.141 α25=0.182 α26=0.
191 α27=0.486
1. Α j is obtained from the external arrival rate and the branch probability β i at each node. The result is as follows: N 1: α 1 = 1.00 N 2: α 2 = 0.500 α 5 = 0.500 N 3: α 3 = 1.00 N 4: α 4 = 1.00 N 5: α 7 = 0.500 α 8 = 0.500 N 6: α 10: 1.00 N 7 : α 11 = 0.333 α 12 = 0.333 α 6 = 0.
167 α 13 = 0.167 N 8 : α 9 = 1.00 N 9 : α 14 = 0.714 α 15 = 0.286 N 10 : α 16 = 0.988 α 19 = 1.23 × 10 -2 N 11 : α 17 = 0.952 α 20 = 4.76 × 10 -2 N 12 : α 18 = 0.909 α 21 = 9.09 × 10 -2 N 13 : α 22 = 1.00 N 14 : α 24 = 0.141 α 25 = 0.182 α 26 = 0.
191 α 27 = 0.486

【0030】2.解析対象部分網で要求されている解析
精度から、部分網の抽出操作における許容誤差を求め
る。この例では解析対象部分網の入力アークA29のSC
Vの誤差で1%、すなわちε=0.01として抽出を行うこ
とにする。
2. From the analysis accuracy required for the analysis target partial network, an allowable error in the extraction operation of the partial network is obtained. In this example, the SC of the input arc A 29 of the partial network to be analyzed
The extraction is performed with the error of V being 1%, that is, ε = 0.01.

【0031】3.δを定める。この例ではCaj=10の
到着分布をポアッソン分布(Caj=1)で置き換えても
誤差1%以内であることを保証するために、δ=10と
定めることにする。
3. Determine δ. In this example, δ = 10 is set in order to guarantee that the error is within 1% even if the arrival distribution at C aj = 10 is replaced by the Poisson distribution (C aj = 1).

【0032】4.アーク間の依存度が十分小さいことを
判定するための基準値ε/δを求める。この例では0.00
1 である。
4. A reference value ε / δ for determining that the dependence between arcs is sufficiently small is obtained. In this example, 0.00
1

【0033】5.式(4)により行列Γを求める。結果
(の一部)は次のようになる。
5. The matrix Γ is obtained by equation (4). The result (part of) is as follows:

【0034】 [0034]

【0035】6.アークA29から一番遠い入力アークま
での距離は5である。従って、Γ2345 を計算
すれば十分である。これらの中に、任意のアーク間の任
意の距離の依存度に関する情報が全て含まれている。一
例として、 γ29,6 (3) =γ29,24 γ24,16 γ16,6+γ29,25 γ25,17 γ17,6 +γ29,26 γ26,18 γ18,6 =1.360 ×10-4 (8) である。
6. The distance from arc A 29 to the farthest input arc is five. Therefore, it is sufficient to calculate Γ 2 , Γ 3 , Γ 4 , Γ 5 . These include all information on the dependence of an arbitrary distance between arbitrary arcs. As an example, γ 29,6 (3) = γ 29, 24 γ 24, 16 γ 16, 6 + γ 29, 25 γ 25, 17 γ 17, 6 + γ 29, 26 γ 26, 18 γ 18, 6 = 1.360 × 10 -4 (8).

【0036】7. m=1 5 Σγ29,j (m) によりアークA29
のアークAj に対する依存度を求める。結果(の一部)
は次のようになる。
7. m = 1 5 Σγ 29, j (m) gives arc A 29
Is determined for the arc A j . Result (part of)
Is as follows.

【0037】 A6 :1.360 ×10-47 :2.907 ×10-48
2.907 ×10-410:9.364 ×10-411:2.719 ×10-412
2.719 ×10-413:1.360 ×10-414:4.590 ×10-315
1.836 ×10-3 16:1.680 ×10-317:2.375 ×10-318
4.500 ×10-319:2.100 ×10-520:1.187 ×10-421
4.500 ×10-422:1.785 ×10-224:1.013 ×10-225
1.313 ×10-226:1.375 ×10-227:3.500 ×10-2
A6: 1.360 × 10-Four A7: 2.907 × 10-Four A8:
2.907 × 10-Four ATen: 9.364 × 10-Four A11: 2.719 × 10-Four A12:
2.719 × 10-Four A13: 1.360 × 10-Four A14: 4.590 × 10-3 AFifteen:
1.836 × 10-3  A16: 1.680 × 10-3 A17: 2.375 × 10-3 A18:
4.500 × 10-3 A19: 2.100 × 10-Five A20: 1.187 × 10-Four Atwenty one:
4.500 × 10-Four Atwenty two: 1.785 × 10-2 Atwenty four: 1.013 × 10-2 Atwenty five:
1.313 × 10-2 A26: 1.375 × 10-2 A27: 3.500 × 10-2

【0038】8.依存度が0.001 より小さいアークを削
除し、代わりに平均到着率が同じポアッソン分布で置き
換える。結果は、図2のようになる。
8. Remove arcs with a dependence less than 0.001 and replace them with a Poisson distribution with the same average arrival rate. The result is as shown in FIG.

【0039】以上の手続きにより、1%の精度で解析す
るのであれば、図1の代わりに、より簡単な図2の部分
網を解析すればよいことが判る。
According to the above procedure, if the analysis is performed with an accuracy of 1%, it can be understood that the simpler partial network of FIG. 2 may be analyzed instead of FIG.

【0040】要するに、本発明の基本的な思想は、1本
以上の入力アークと1本以上の出力アークとを持ち且つ
出力分岐が確率的であるような待ち行列をノードとして
構成される待ち行列網において、ノードとアークとに番
号付けを行い、i番目のノードをNi ,ノードNi に入
力するj番目のアークをAij,さらに定常状態において
アークAijを通ってノードNi に到着する顧客の到着時
間間隔の確率分布関数をFij(t) と表現する場合に、F
kl(t) の仮想的な変化がFij(t) に及ぼす影響を定量的
に算出する手段を使用し、待ち行列網中の一部分の振舞
いを解析する際に、その情報を利用することによって、
その部分への入力アークAij上の確率分布関数Fij(t)
に対する影響が要求精度を満足する範囲内であることを
保障しつつ、アークAklの削除とFkl(t) の再定義を行
い、しかる後にこの変形された待ち行列網に対して、着
目している部分の定常状態における解析を行おうとする
ものである。
In short, the basic idea of the present invention is that a queue having one or more input arcs and one or more output arcs and having a stochastic output branch as a node is used as a queue. in the network, perform numbered nodes and arcs, arrived i th node N i, node j th arcs a ij input to N i, the node N i through the arc a ij in yet steady state When the probability distribution function of the arrival time interval of the customer to be expressed is expressed as F ij (t),
By using a means to quantitatively calculate the effect of a virtual change in kl (t) on F ij (t), and using that information to analyze the behavior of a part of the queuing network, ,
The probability distribution function F ij (t) on the input arc A ij to that part
The arc A kl is deleted and F kl (t) is redefined, while ensuring that the effect on the queuing network is within the range that satisfies the required accuracy. It is intended to perform an analysis in a steady state of a portion where the error occurs.

【0041】図3は上述したような原理に基づく本発明
の部分網抽出装置の一実施例の構成図である。
FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of a partial network extracting apparatus according to the present invention based on the above-described principle.

【0042】図3に示す部分網抽出装置1は、待ち行列
網に関する情報2と解析精度の情報3とを入力し、解析
に真に必要な部分網に関する出力情報15を出力するも
ので、図中、太い矢印は制御の流れを表し、細い矢印は
データ又は情報の流れを表している。
The partial network extracting apparatus 1 shown in FIG. 3 receives information 2 on the queuing network and information 3 on the analysis accuracy, and outputs output information 15 on the partial network that is truly necessary for the analysis. The middle and thick arrows indicate the flow of control, and the thin arrows indicate the flow of data or information.

【0043】待ち行列網に関する情報2には、待ち行列
網に関する情報と特にどの部分の振舞いを調べたいかと
いう解析対象部分網の情報とが含まれており、入力部7
は、このような情報を含む待ち行列網に関する情報2と
解析精度の情報3とを入力する操作を行い、解析対象部
分網の情報は記憶部4へ、待ち行列網の情報は記憶部5
へ、解析精度に関する情報は記憶部6へ格納する。
The information 2 on the queuing network includes information on the queuing network and particularly information on a subnetwork to be analyzed as to which part of the network is to be examined.
Performs an operation of inputting information 2 on the queuing network including such information and information 3 on the analysis accuracy, and stores information on the partial network to be analyzed into the storage unit 4 and information on the queuing network into the storage unit 5.
The information on the analysis accuracy is stored in the storage unit 6.

【0044】入力操作後、検出部8は、記憶部4に保持
された解析対象部分網の情報を参照して、解析対象部分
網へ外部より入力するアークを検出する。これは、図1
のアークA29に相当するアークを全て求める処理であ
る。
After the input operation, the detecting section 8 refers to the information on the partial network to be analyzed held in the storage section 4 and detects an arc inputted from outside to the partial network to be analyzed. This is shown in FIG.
This is a process for obtaining all the arcs corresponding to the arc A 29 of FIG.

【0045】次に依存度算出部30は、記憶部4,5,
6に保持された各情報に基づき、必要精度内で解析対象
部分網の各入力アークとそれ以外の各アークとの依存度
を計算する。既に述べたように、アークAi のアークA
j に対する依存度は、それらの間のあらゆる経路に関す
る依存度を求めて加え合わさなければならないが、これ
は大規模待ち行列網ではオーバーヘッドが大きくなるの
で、本実施例では次のようにして求める。
Next, the dependency calculating section 30 stores the storage sections 4, 5,
Based on each information stored in 6, the degree of dependence between each input arc of the partial network to be analyzed and each other arc within the required accuracy is calculated. As already mentioned, arc A i arc A
The dependency on j must be obtained by adding up the dependencies on all the paths between them, and this is increased in a large-scale queuing network. Therefore, in the present embodiment, the dependency is determined as follows.

【0046】今、距離mまでの依存度の計算が終わって
いるものとする。すなわち、Γm と距離m以下の依存度
の合計Λ= k=1 m ΣΓk とが既知であるとする。一般
に、j=1 M Σγij m <μ (9) が成り立てば、m+1以上の距離の経路に関する依存度
の全合計はμより小さくなることが容易に確かめられ
る。ここに、MはΓのサイズ、すなわち全アーク数を表
す。従って、必要精度ε/δより十分小さなμ、例えば
μ=0.1 ×(ε/δ)に対して式(9)を満足すれば、
アークAi に関する依存度の計算は距離m以下の経路の
みで十分ということになる。このとき、依存度の計算結
果は上記のΛの(i,j)成分(j=1,2,…,M)
で与えられる。本実施例における依存度算出部30は、
図3の処理9〜13により、解析対象部分網の全ての入
力アークに以上の計算を施している。
Now, it is assumed that the calculation of the dependence up to the distance m has been completed. That is, the gamma m and the distance m or less total Λ = k = 1 m ΣΓ k dependence is known. In general, if j = 1 M Σγ ij m <μ (9), it can be easily ascertained that the total sum of the dependencies on the path having a distance of m + 1 or more is smaller than μ. Here, M represents the size of Γ, that is, the total number of arcs. Accordingly, if Expression (9) is satisfied for μ sufficiently smaller than the required accuracy ε / δ, for example, μ = 0.1 × (ε / δ),
The calculation of the degree of dependence on the arc A i is sufficient only for a path having a distance of m or less. At this time, the calculation result of the dependence is the (i, j) component (j = 1, 2,..., M) of the above Λ.
Given by The dependency calculation unit 30 in the present embodiment includes:
Through the processes 9 to 13 in FIG. 3, the above calculation is performed on all the input arcs of the analysis target partial network.

【0047】さて、最後に、出力部14は、依存度算出
部30の算出結果と記憶部5中の待ち行列網の情報とに
基づき、解析対象部分網の各入力アークの依存度がε/
δより小さいアークを削除し、残った部分網の入力部
に、そのノードへの平均到着率が削除前と同じになるよ
うなポアッソン分布(SCVが1)のアークを付け加え
(例えば図1と図2のノードN10を参照)、そして最終
的な抽出結果を出力するといった出力操作を行う。
Finally, based on the calculation result of the dependency calculation unit 30 and the information of the queuing network in the storage unit 5, the output unit 14 determines whether the dependency of each input arc of the analysis target partial network is ε /
Arcs smaller than δ are deleted, and an arc having a Poisson distribution (SCV = 1) is added to the input portion of the remaining subnetwork such that the average arrival rate at the node becomes the same as before the deletion (for example, FIG. 1 and FIG. Referring to the node N 10 of 2), and performs the output operation such as outputting a final extraction result.

【0048】本実施例の部分網抽出装置は、待ち行列網
の理論的な解析やシミュレーション等あらゆる解析方法
と組み合わせて用いることができる。以下では、並列シ
ミュレーション方式に応用した例について説明する。
The partial network extracting apparatus of this embodiment can be used in combination with any analysis method such as theoretical analysis and simulation of a queuing network. Hereinafter, an example applied to a parallel simulation method will be described.

【0049】図4は部分網抽出装置を応用した待ち行列
網の並列シミュレーション方式の一例を示すブロック図
である。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a parallel simulation method for a queuing network to which the partial network extracting device is applied.

【0050】図4において、分解手段16は、待ち行列
網を複数の領域に分割するもので、並列処理計算機を構
成する個々のプロセッサ20はそのように分割されて生
成されたそれぞれ異なる1つの領域の解析を担当する。
In FIG. 4, the decomposing means 16 divides the queuing network into a plurality of areas, and the individual processors 20 constituting the parallel processing computer are different from each other in one area. In charge of analysis.

【0051】個々のプロセッサ20では、処理17にお
いて、前述した部分網抽出装置を用いて、担当する領域
の解析に真に必要な部分網の抽出を行い、処理18にお
いて、その部分網のみのシミュレーションを行う。従っ
て、シミュレーション時にプロセッサ間の通信は全く必
要ない。
In the individual processor 20, in the process 17, the partial network which is really necessary for the analysis of the area in charge is extracted by using the above-mentioned partial network extracting device, and in the process 18, the simulation of only the partial network is performed. I do. Therefore, no communication between the processors is required at the time of the simulation.

【0052】そして、各プロセッサ20で得られた各領
域に関するシミュレーション結果を統合手段19におい
てまとめ、最終結果を出力する。
Then, the simulation results for each area obtained by each processor 20 are compiled by the integrating means 19, and the final result is output.

【0053】一般に、領域を分割したり、解析に必要な
部分網を抽出する時間に比べて、シミュレーションは時
間がかかる。従って、大規模待ち行列網を多数の領域に
分割して本方式によりシミュレーションすれば、大きな
台数効果が見込まれる。また、本方式により各領域に対
して抽出した部分網を、更に先行処理方式により並列に
シミュレーションすることも可能である。この場合はシ
ミュレーション時の通信,キャンセル処理をその部分網
内に局所化できる。従って、通信,キャンセル処理のオ
ーバーヘッド削減に効果がある。
In general, the simulation takes a longer time than the time required to divide an area or extract a partial network required for analysis. Therefore, if a large-scale queuing network is divided into a large number of regions and simulated by this method, a large number-of-units effect is expected. Further, the partial networks extracted for each area by the present method can be simulated in parallel by the preceding processing method. In this case, communication and cancellation processing at the time of simulation can be localized in the partial network. Therefore, it is effective in reducing the overhead of communication and cancel processing.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明した本発明の部分網抽出装置に
よれば、与えられた待ち行列網に対して与えられた解析
精度内で、着目している解析対象部分網の解析に真に必
要な部分網を自動的に抽出できる。この場合、抽出され
る部分網の大きさは、利用率の大きなノードが多いほ
ど、また要求される解析精度が大きいほど即ち粗い精度
でよいほど、小さくなるので、待ち行列網の解析をより
小さくて簡単な部分網の解析で済ませることができる。
このため、理論解析の前段に用いた場合は解析の見通し
をよくする上で有効であり、ソフトウェアアナライザや
シミュレータの前段に用いた場合は計算量を減少させる
効果がある。特にシミュレータは一般に計算量が多く、
本発明の効果が大きい。
According to the partial network extracting apparatus of the present invention described above, within the analysis accuracy given to the given queuing network, it is truly necessary to analyze the target analysis target partial network. Can be automatically extracted. In this case, the size of the extracted partial network becomes smaller as the number of nodes with a higher utilization rate increases, and as the required analysis accuracy becomes larger, that is, as the coarse accuracy becomes better, the size becomes smaller. And simple analysis of the partial network.
For this reason, when used before the theoretical analysis, it is effective in improving the prospect of the analysis, and when used before the software analyzer or simulator, there is an effect of reducing the amount of calculation. In particular, simulators are generally computationally expensive,
The effect of the present invention is great.

【0055】また待ち行列網を用いた計算機システム等
の解析でもっとも関心があるのは、サービス能力に対し
て顧客の平均到着率が大きい場合、すなわち利用率ρが
1に近い場合の振舞いである。本発明の部分網抽出装置
によって抽出される部分網の大きさは、前述したように
利用率の大きなノードが多いほど、シールド効果が大き
く、小さな領域に局所化されるため、計算量の削減の効
果がより一層大きくなる。そして、当然このようなケー
スは並列度が高くなり、並列処理の観点からも本発明の
効果が大きいと言える。このように本発明はもっとも解
析の必要がある条件で、顕著な効果を示すという特徴を
持っている。
In the analysis of a computer system or the like using a queuing network, what is of most interest is the behavior when the average arrival rate of the customers is large with respect to the service capacity, that is, when the utilization rate ρ is close to 1. . As described above, the size of the sub-network extracted by the sub-network extraction device of the present invention is larger as the number of nodes with a higher utilization rate is larger, the shielding effect is larger, and the size of the sub-network is localized in a smaller area. The effect is even greater. In such a case, of course, the degree of parallelism increases, and it can be said that the effect of the present invention is great also from the viewpoint of parallel processing. As described above, the present invention has a feature that a remarkable effect is obtained under the condition that requires the most analysis.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】待ち行列網の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a queuing network.

【図2】誤差1%以内という解析精度を維持したまま図
1の待ち行列網から抽出した、真に解析を必要とする部
分網の例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a partial network that needs to be truly analyzed, extracted from the queuing network of FIG. 1 while maintaining an analysis accuracy of 1% or less.

【図3】本発明にかかる部分網抽出装置の一実施例の構
成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of an embodiment of a partial network extraction device according to the present invention.

【図4】本発明にかかる部分網抽出装置を応用した、待
ち行列網の並列シミュレーション方式の構成例を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a parallel simulation method for a queuing network to which a partial network extraction device according to the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…部分網抽出装置 2…待ち行列網に関する情報 3…解析精度に関する情報 4…解析対象部分網の情報を保持する記憶部 5…待ち行列網の情報を保持する記憶部 6…解析精度に関する情報を保持する記憶部 7…入力部 8…検出部 9〜13…依存度算出部の処理 14…出力部 15…出力情報 30…依存度算出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Subnetwork extraction device 2 ... Information about queuing network 3 ... Information about analysis accuracy 4 ... Storage part which holds information on analysis target subnetwork 5 ... Storage part which holds information on queuing network 6 ... Information about analysis accuracy 7 ... Input unit 8 ... Detection unit 9-13 ... Process of dependency calculation unit 14 ... Output unit 15 ... Output information 30 ... Dependency calculation unit

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 1本以上の入力アークと1本以上の出力
アークとを持ち且つ出力分岐が確率的であるような待ち
行列をノードとして構成される待ち行列網および解析対
象部分網に関する情報と解析精度に関する情報とを入力
する入力手段と、 該入力された解析対象部分網に関する情報に基づき解析
対象部分網への入力アークを検出する検出手段と、 該検出手段で検出された各入力アークの他アークに対す
る依存度を算出する依存度算出手段と、 該依存度算出手段の算出結果と前記入力された解析精度
に関する情報とに基づき、前記入力された待ち行列網に
関する情報から、要求されている解析精度内で等価な部
分網を抽出し出力する出力手段であって、前記依存度算
出手段によって算出された依存度が要求されている解析
精度に応じた依存度より小さいアークを削除し、該削除
したアークを入力アークとして有していたノードに対し
て該ノードへの平均到着率が削除前と同じになるような
入力アークを付け加えることにより、入力された待ち行
列網から等価な部分網を抽出し出力する出力手段とを備
えることを特徴とする部分網抽出装置。
1. A queuing network having one or more input arcs and one or more output arcs and having a queue whose output branch is stochastic as nodes, and information on a subnetwork to be analyzed. Input means for inputting information relating to analysis accuracy; detecting means for detecting an input arc to the analysis target sub-network based on the input information regarding the analysis target sub-network; A degree-of-dependence calculating means for calculating a degree of dependence on another arc; and a request from the inputted information on the queuing network based on the calculation result of the dependence degree calculating means and the inputted information on the analysis accuracy. Output means for extracting and outputting an equivalent partial network within the analysis accuracy , wherein
Analysis that requires the degree of dependence calculated by the output means
Arcs smaller than the degree of dependence corresponding to accuracy are deleted.
The node that had the input arc as the input arc
The average arrival rate at the node is the same as before the deletion
By adding an input arc, the input queue
Output means for extracting and outputting an equivalent partial network from the row network .
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