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Study of structured Markov chains for strategic queues

Research Project

Project/Area Number 18K11181
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 60020:Mathematical informatics-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Masuyama Hiroyuki  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (60378833)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords戦略的待ち行列 / 待ち行列ゲーム / ブロック構造化マルコ連鎖 / ランダムウォーク型マルコフ連鎖 / 切断近似 / エルゴード解析 / ブロック構造化マルコフ連鎖 / レベル依存 / 状態依存型待ち行列 / レベル依存型 / 意思決定
Outline of Final Research Achievements

This study is concerned with block-structured Markov chains and random-walk-type ones for analyzing state-dependent queues including strategic ones. The main results are as follows. First, we derived an upper bound for the general truncation approximation to the stationary distribution in countable-state Markov chains. We then presented some convergence formulas for the last-column-block-augmented truncation approximation and level-increment truncation approximation to the stationary distribution in M/G/1-type Markov chains. We also established an iterative method for computing the stationary distribution in upper block-Hessenberg Markov chains. Besides, we analyzed the equilibrium arrival distribution in a discrete-time single-server queueing game with a Poisson population of customers trying to minimizing their mean waiting times.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

戦略的待ち行列は, 不特定多数の利用者を収容するサービスシステムでの競合状況を模した数理モデルであり, サービス利用者・提供者の最適な意思決定について分析するために用いられる. 戦略的待ち行列を含む状態依存型待ち行列の解析は, ブロック構造化マルコフ連鎖やランダムウォーク型マルコフ連鎖の解析に帰着される.これらのマルコフ連鎖に関する本研究の成果は, 不確実性下のサービスシステムにおけるサービス利用者・提供者の最適な意思決定法の確立に貢献するものである.

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (11 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Central South University(中国)

    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Journal Article] A discrete-time single-server Poisson queueing game: Equilibria simulated by an agent-based model2020

    • Author(s)
      Yutaka Sakuma, Hiroyuki Masuyama, and Emiko Fukuda
    • Journal Title

      European Journal of Operational Research

      Volume: 283 Issue: 1 Pages: 253-264

    • DOI

      10.1016/j.ejor.2019.11.003

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A sequential update algorithm for computing the stationary distribution vector in upper block-Hessenberg Markov chains2019

    • Author(s)
      Hiroyuki Masuyama
    • Journal Title

      Queueing Systems

      Volume: 未定 Issue: 1-2 Pages: 173-200

    • DOI

      10.1007/s11134-019-09599-x

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Error bounds for augmented truncation approximations of continuous-time Markov chains2018

    • Author(s)
      Yuanyuan Liu, Wendi Li, and Hiroyuki Masuyama
    • Journal Title

      Operations Research Letters

      Volume: 46(4) Issue: 4 Pages: 409-413

    • DOI

      10.1016/j.orl.2018.05.001

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] A geometric convergence formula for the level-increment truncation approximation of M/G/1-type Markov chains2021

    • Author(s)
      Katsuhisa Ouchi and Hiroyuki Masuyama
    • Organizer
      2020年度待ち行列シンポジウム「確率モデルとその応用」
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 待ち行列ゲームの均衡解の再現性を検証する単純なエージェント・ベース・モデル2020

    • Author(s)
      佐久間 大, 増山 博之, 福田 恵美子
    • Organizer
      2019年度待ち行列シンポジウム「確率モデルとその応用」
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Subgeometric ergodicity of GI/G/1-type Markov chains: Triangular relationship between ergodic convergence rate,stationary distribution, and level-increment distribution2020

    • Author(s)
      Kazuki Kawaguchi and Hiroyuki Masuyama
    • Organizer
      2019年度待ち行列シンポジウム「確率モデルとその応用」
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Subgeometric convergence of the level-increment truncation of M/G/1-type Markov chains2020

    • Author(s)
      Katsuhisa Ouchi and Hiroyuki Masuyama
    • Organizer
      2019年度待ち行列シンポジウム「確率モデルとその応用」
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] M/G/1型マルコフ連鎖に対するレベル増分切断近似の漸近公式2019

    • Author(s)
      大内 克久, 増山 博之
    • Organizer
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 2019年秋季研究発表会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] GI/G/1型マルコフ連鎖の劣幾何エルゴード条件2019

    • Author(s)
      川口和樹, 増山 博之
    • Organizer
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 2019年秋季研究発表会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 上ブロック・ヘッセンベルグ型マルコフ連鎖の定常分布に対する行列無限積形式解2019

    • Author(s)
      増山 博之
    • Organizer
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 待ち行列研究部会(第285回)
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] M/G/1型マルコフ連鎖に対するレベル増分切断近似の収束性2019

    • Author(s)
      大内 克久, 増山 博之
    • Organizer
      2018年度待ち行列シンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ポアソン客母集団に対する受付時間制約と時間依存性コストをもつ待ち行列ゲームの均衡到着分布2018

    • Author(s)
      桑野 寛理, 増山 博之
    • Organizer
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 関西支部 SSOR2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] M/G/1型マルコフ連鎖に対するレベル増分切断近似の収束性2018

    • Author(s)
      大内 克久, 増山 博之
    • Organizer
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 関西支部 SSOR2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 集団到着型無限サーバ待ち行列の安定性2018

    • Author(s)
      矢島 萌子, フンドック トゥアン, 増山 博之
    • Organizer
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 関西支部 SSOR2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Remarks] List of Publications (Refereed)

    • URL

      https://www.comp.tmu.ac.jp/masuyama/publications.html

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] List of Publications (Refereed)

    • URL

      http://infosys.sys.i.kyoto-u.ac.jp/masuyama/publications.html

    • Related Report
      2019 Research-status Report 2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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