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Fault tolerant decentralised K-Means clustering for asynchronous large-scale networks
The K-Means algorithm for cluster analysis is one of the most influential and popular data mining methods. Its straightforward parallel formulation is well suited for distributed memory systems with reliable interconnection networks, such as massively parallel processors and clusters of workstations. However, in large-scale geographically distributed systems the straightforward parallel algorithm can be rendered useless by a single communication failure or high latency in communication paths. The lack of scalable and fault tolerant global communication and synchronisation methods in large-scale systems has hindered the adoption of the K-Means algorithm for applications in large networked systems such as wireless sensor networks, peer-to-peer systems and mobile ad hoc networks. This work proposes a fully distributed K-Means algorithm (EpidemicK-Means) which does not require global communication and is intrinsically fault tolerant. The proposed distributed K-Means algorithm provides a clustering solution which can approximate the solution of an ideal centralised algorithm over the aggregated data as closely as desired. A comparative performance analysis is carried out against the state of the art sampling methods and shows that the proposed method overcomes the limitations of the sampling-based approaches for skewed clusters distributions. The experimental analysis confirms that the proposed algorithm is very accurate and fault tolerant under unreliable network conditions (message loss and node failures) and is suitable for asynchronous networks of very large and extreme scale
Estudio, análisis y desarrollo de una red de distribución de contenido y su algoritmo de redirección de usuarios para servicios web y streaming
Esta tesis se ha creado en el marco de la lÃnea de investigación de Mecanismos de Distribución de Contenidos en Redes IP, que ha desarrollado su actividad en diferentes proyectos de investigación y en la asignatura ¿Mecanismos de Distribución de Contenidos en Redes IP¿ del programa de doctorado ¿Telecomunicaciones¿ impartido por el Departamento de Comunicaciones de la UPV y, actualmente en el Máster Universitario en TecnologÃas, Sistemas y Redes de Comunicación.
El crecimiento de Internet es ampliamente conocido, tanto en número de clientes como en tráfico generado. Esto permite acercar a los clientes una interfaz multimedia, donde pueden concurrir datos, voz, video, música, etc. Si bien esto representa una oportunidad de negocio desde múltiples dimensiones, se debe abordar seriamente el aspecto de la escalabilidad, que pretende que el rendimiento medio de un sistema no se vea afectado conforme aumenta el número de clientes o el volumen de información solicitada.
El estudio y análisis de la distribución de contenido web y streaming empleando CDNs es el objeto de este proyecto. El enfoque se hará desde una perspectiva generalista, ignorando soluciones de capa de red como IP multicast, asà como la reserva de recursos, al no estar disponibles de forma nativa en la infraestructura de Internet. Esto conduce a la introducción de la capa de aplicación como marco coordinador en la distribución de contenido. Entre estas redes, también denominadas overlay networks, se ha escogido el empleo de una Red de Distribución de Contenido (CDN, Content Delivery Network).
Este tipo de redes de nivel de aplicación son altamente escalables y permiten un control total sobre los recursos y funcionalidad de todos los elementos de su arquitectura. Esto permite evaluar las prestaciones de una CDN que distribuya contenidos multimedia en términos de: ancho de banda necesario, tiempo de respuesta obtenido por los clientes, calidad percibida, mecanismos de distribución, tiempo de vida al utilizar caching, etc.
Las CDNs nacieron a finales de la década de los noventa y tenÃan como objetivo principal la eliminación o atenuación del denominado efecto flash-crowd, originado por una afluencia masiva de clientes. Actualmente, este tipo de redes está orientando la mayor parte de sus esfuerzos a la capacidad de ofrecer streaming media sobre Internet.
Para un análisis minucioso, esta tesis propone un modelo inicial de CDN simplificado, tanto a nivel teórico como práctico. En el aspecto teórico se expone un modelo matemático que permite evaluar analÃticamente una CDN. Este modelo introduce una complejidad considerable conforme se introducen nuevas funcionalidades, por lo que se plantea y desarrolla un modelo de simulación que permite por un lado, comprobar la validez del entorno matemático y, por otro lado, establecer un marco comparativo para la implementación práctica de la CDN, tarea que se realiza en la fase final de la tesis. De esta forma, los resultados obtenidos abarcan el ámbito de la teorÃa, la simulación y la práctica.Molina Moreno, B. (2013). Estudio, análisis y desarrollo de una red de distribución de contenido y su algoritmo de redirección de usuarios para servicios web y streaming [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31637TESI