Recursive Selection of Hyperexponential Distributions in Approximation of Distributions with "Heavy Tails"

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

It is known that many quantities that determine the network characteristics of the functioning of an infocommunication network have probability distributions with "heavy tails", which can have a significant impact on network performance. Models with heavy-tailed distributions tend to be difficult to analyze. The analysis can be simplified by using an algorithm to approximate a heavy-tailed distri-bution by a hyperexponential distribution (a finite mixture of exponentials). The paper presents a algorithm for calculating the parameters of the hyperexponential distribution components, which is based on a recursive selection of parameters. This algorithm allows you to analyze various models of queues, including G/G/1. It is shown that the approach under consideration is applicable to the approxi-mation of monotonically decreasing distributions, including those with a "heavy tail". Examples of approximation of Pareto and Weibull distributions are given.

About the authors

M. A. Buranova

Povolzhskiy State University of Telecommunications and Informatics

Email: m.buranova@psuti.ru
ORCID iD: 0000-0003-2986-8252

V. G. Kartashevskiy

Povolzhskiy State University of Telecommunications and Informatics

Email: v.kartashevskiy@psuti.ru
ORCID iD: 0000-0003-1114-3966

References

  1. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания. Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1979. 432 с.
  2. Шелухин О.И., Смольский С.М., Осин А.В. Самоподобие и фракталы. Телекоммуникационные приложения. М.: Физматлит, 2008. 368 с.
  3. Kotz S., Johnson N.L., Read C.B. Encyclopedia of Statistical Sciences. Vol. 8. New York: Wiley, 1988. PP. 352‒357.
  4. Keilson J., Machihara F. Hyperexponential waiting time structure in hyperexponential H_K/H_L/1 system // Journal of the Operation Research Society of Japan. 1985. Vol. 28. Iss. 3. PP. 242‒250. doi: 10.15807/jorsj.28.242
  5. Feldmann A., Whitt W. Fitting mixtures of exponentials to long-tail distributions to analyze network performance models // Performance Evaluation. 1998. Vol. 31. Iss. 3–4. PP. 245‒279. doi: 10.1016/S0166-5316(97)00003-5
  6. Буранова М.А., Карташевский В.Г. Определение параметров гиперэкспоненциального распределения методом рекурсивного подбора // XXVII Международная научно-техническая конференция, посвященная 60-летию полетов в космос Ю.А. Гагарина и Г.С. Титова «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, Россия, 28–30 сентября 2021). Воронеж: Издательский дом ВГУ, 2021. С. 43‒54.
  7. Королев В.Ю. EM-алгоритм его модификации и их применение к задаче разделения смесей вероятностных распределений. Теоретический обзор. M.: ИПИ РАН, 2007. 94 с.
  8. Buranova M., Ergasheva D., Kartashevskiy V. Using the EM-algorithm to Approximate the Distribution of a Mixture by Hyperexponents // Proceedings of the International Conference on Engineering and Telecommunication (EnT, Dolgoprudny, Russia, 20‒21 November 2019). IEEE, 2019. doi: 10.1109/EnT47717.2019.9030551
  9. Тарасов В.Н., Карташевский И.В. Определение среднего времени ожидания требований в управляемой системе массового обслуживания Н2/Н2/1 // Системы управления и информационные технологии. 2014. №3(57). С. 92‒96.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».