Gossiping in chordal rings under the line model

The line model assumes long distance calls between non neighboring processors. In this sense, the line model is strongly related to circuit-switched networks, wormhole routing, optical networks supporting wavelength division multiplexing, ATM switching, and networks supporting connected mode routing protocols. Since the chordal rings are competitors of networks as meshes or tori because of theirs short diameter and bounded degree, it is of interest to ask whether they can support intensive communications (typically all-to-all) as efficiently as these networks. We propose polynomial algorithms to derive optimal or near optimal gossip protocols in the chordal ring

Anells cordals:propietats estructurals i models de comunicacions

En els darrers anys hi ha hagut un gran desenvolupament de la recerca en l'àrea de les xarxes informàtiques. En aquest context, la utilització dels grafs com a models per a les xarxes, on els nodes són ordinadors o processadors interconnectats, que s'han de comunicar entre ells de la manera més eficaç possible, ha donat lloc a gran quantitat de treballs. Quan es tracta de xarxes d'interconnexió, en què el nivell d'integració és elevat, es solen considerar models amb bones propietats de simetria, que permeten definir i analitzar els algorismes amb més facilitat. Per exemple, els grafs de Cayley són grafs definits a partir de l'operació d'un grup. Això permet utilitzar l'estructura algèbrica subjacent per a la resolució dels problemes.Aquesta tesi tracta de les propietats d'una família de grafs, els anells cordals de grau 3, que són grafs de Cayley sobre el grup de simetries d'un polígon regular o grup dièdric. Aquest grup no és commutatiu, però els seus elements satisfan bones relacions. A més, està molt relacionat amb el grup cíclic, i això fa que els anells cordals tinguin molt a veure amb els grafs circulants.Una part important del treball és l'estudi de les propietats estructurals dels anells cordals, mentre que en una segona part es donen algorismes de comunicació punt a punt, o encaminaments, amb bones propietats, i d'intercanvi d'informació entre tots els nodes, o gossiping. Aquestes dues parts del treball estan interrelacionades, ja que les propietats estructurals dels grafs s'utilitzen en les definicions i en l'anàlisi dels algorismes que es proposen en la segona part i, a la vegada, l'estudi de problemes de comunicacions ha motivat el plantejament de problemes de caire més teòric, com la classificació per isomorfisme dels anells cordals, la caracterització del seu grup d'automorfismes o el càlcul de l'aresta bisecció. Part de l'interès d'aquest treball és l'ús de les tessel.lacions per a la representació dels grafs. Aquesta eina s'ha revelat molt útil en l'estudi de propietats mètriques i de problemes en què s'han d'establir camins entre els nodes, ja que en facilita la visualització. Les altres famílies de grafs que han estat estudiades per diversos autors mitjançant tessel.lacions del pla són, sobretot, els grafs circulants de grau 4, en què s'utilitzen quadrats per representar els vèrtexs, i de grau 6, en què s'utilitzen hexàgons. Per als anells cordals de grau 3 s'han utilitzat triangles. En particular es veu com la tessel.lació determina totalment el graf, i les propietats del graf es tradueixen en propietats de la tessel.lació. Es poden citar com a problemes oberts la generalització dels resultats a altres famílies de grafs, i l'estudi d'altres problemes de comunicacions. En particular, per al problema del càlcul de l'índex òptic, es tenen alguns resultats en el cas d'anells cordals aresta transitius, que utilitzen la caracterització del grup d'automorfismes i la definició d'encaminaments amb bones propietats presentats en aquesta tesi.Postprint (published version

Anells cordals:propietats estructurals i models de comunicacions

En els darrers anys hi ha hagut un gran desenvolupament de la recerca en l'àrea de les xarxes informàtiques. En aquest context, la utilització dels grafs com a models per a les xarxes, on els nodes són ordinadors o processadors interconnectats, que s'han de comunicar entre ells de la manera més eficaç possible, ha donat lloc a gran quantitat de treballs. Quan es tracta de xarxes d'interconnexió, en què el nivell d'integració és elevat, es solen considerar models amb bones propietats de simetria, que permeten definir i analitzar els algorismes amb més facilitat. Per exemple, els grafs de Cayley són grafs definits a partir de l'operació d'un grup. Això permet utilitzar l'estructura algèbrica subjacent per a la resolució dels problemes.Aquesta tesi tracta de les propietats d'una família de grafs, els anells cordals de grau 3, que són grafs de Cayley sobre el grup de simetries d'un polígon regular o grup dièdric. Aquest grup no és commutatiu, però els seus elements satisfan bones relacions. A més, està molt relacionat amb el grup cíclic, i això fa que els anells cordals tinguin molt a veure amb els grafs circulants.Una part important del treball és l'estudi de les propietats estructurals dels anells cordals, mentre que en una segona part es donen algorismes de comunicació punt a punt, o encaminaments, amb bones propietats, i d'intercanvi d'informació entre tots els nodes, o gossiping. Aquestes dues parts del treball estan interrelacionades, ja que les propietats estructurals dels grafs s'utilitzen en les definicions i en l'anàlisi dels algorismes que es proposen en la segona part i, a la vegada, l'estudi de problemes de comunicacions ha motivat el plantejament de problemes de caire més teòric, com la classificació per isomorfisme dels anells cordals, la caracterització del seu grup d'automorfismes o el càlcul de l'aresta bisecció. Part de l'interès d'aquest treball és l'ús de les tessel.lacions per a la representació dels grafs. Aquesta eina s'ha revelat molt útil en l'estudi de propietats mètriques i de problemes en què s'han d'establir camins entre els nodes, ja que en facilita la visualització. Les altres famílies de grafs que han estat estudiades per diversos autors mitjançant tessel.lacions del pla són, sobretot, els grafs circulants de grau 4, en què s'utilitzen quadrats per representar els vèrtexs, i de grau 6, en què s'utilitzen hexàgons. Per als anells cordals de grau 3 s'han utilitzat triangles. En particular es veu com la tessel.lació determina totalment el graf, i les propietats del graf es tradueixen en propietats de la tessel.lació. Es poden citar com a problemes oberts la generalització dels resultats a altres famílies de grafs, i l'estudi d'altres problemes de comunicacions. En particular, per al problema del càlcul de l'índex òptic, es tenen alguns resultats en el cas d'anells cordals aresta transitius, que utilitzen la caracterització del grup d'automorfismes i la definició d'encaminaments amb bones propietats presentats en aquesta tesi

Sunken II Chords and Inwardness: A Correspondence Complex in Robert Schumann’s \u3ci\u3eLiederjahr\u3c/i\u3e Songs

This dissertation advances a new approach to text-music relationships with a view to identifying and exploring a specific, recurring text-music relationship in Schuman’s Liederjahr songs. Chapter 1 proposes to update and restructure the taxonomy of possible text-music relationships. I argue that there are four categories of text-music relationships: two conjunctions, viz., correspondences and Widersprüche; and two disjunctions, viz., Gleichgültigkeiten and Eigenständigkeiten. I am principally interested in exploring how structures and tonal archetypes native to Schenkerian theory may function as musical metaphors for themes, ideas, and imagery in the text; a survey of extant literature reveals that Schenkerian analysts typically assert such correspondences using the linguistic formulations of metaphor (some variation on “M in the music IS T in the text”) or analogy (some variation on “m1 IS TO m2 in the music AS t1 IS TO t2 in the text”). A novel feature of my approach is that text-music relationships are formally expressed using a special symbolic notation. Symbolic definitions often collapse the distinction between metaphorical and analogical prose definitions, allowing analysts to compare seemingly disparate relationships on a level playing field. In response to Agawu’s criticism that musico-poetic analyses of Lieder are usually ad hoc and one-off (1999), I argue for the possibility of families of recurring text-music relationships, which I call text-music complexes (we may further distinguish between correspondence and Widerspruch complexes). Text-music complexes are archetypes for how some element in the text is mapped onto some element in the music for the creation of musico-poetic meaning in song; text-music relationships are their individual instantiations. As text-music relationships are to individual songs, text-music complexes are to sets of songs whose membership is circumscribed in some predetermined manner (e.g., the songs in a collection or cycle, songs by a specific composer, songs written during a specific historical era, etc.). Chapter 2 investigates the hermeneutical implications of passages where major V is followed, and prolonged, by minor II. The seeming breach of tonal syntax creates a perceived ebb in the tonal flow and gives the impression that V has somehow turned inward. By analogy to origami, I call this family of V prolongations a dominant sink fold; the Oberquintteiler here is called a sunken II chord. Because of their special voice-leading properties and inward affect, sunken IIs possess unique potential for creating text-music correspondences. The central claim of this dissertation is for the existence of a correspondence complex in Schumann’s Liederjahr songs that is bound up with a sense of inwardness. This correspondence complex (ℂ) takes sunken II as its musical element (), and any form of involution in the semantic dimension of the text as its textual element (); in symbolic notation, it is formally defined by the expression ℂInwardness = Sunken II ⚭ Inwardness. As evidence for an inwardness correspondence complex, Chapters 3–5 present analyses of three Schumann Lieder in which a sunken II in the music is meaningfully coordinated with some form of inward turn, introspection, or heightened subjectivity in the text. The three songs are “Der Nussbaum” (op. 25, no. 3), “Ich hab’ in mich gesogen” (op. 37, no. 5), and “Berg’ und Burgen schau’n herunter” (op. 24, no. 7)

Scheduling algorithms for throughput maximization in data networks

Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 2007.Includes bibliographical references (p. 215-226).This thesis considers the performance implications of throughput optimal scheduling in physically and computationally constrained data networks. We study optical networks, packet switches, and wireless networks, each of which has an assortment of features and constraints that challenge the design decisions of network architects. In this work, each of these network settings are subsumed under a canonical model and scheduling framework. Tools of queueing analysis are used to evaluate network throughput properties, and demonstrate throughput optimality of scheduling and routing algorithms under stochastic traffic. Techniques of graph theory are used to study network topologies having desirable throughput properties. Combinatorial algorithms are proposed for efficient resource allocation. In the optical network setting, the key enabling technology is wavelength division multiplexing (WDM), which allows each optical fiber link to simultaneously carry a large number of independent data streams at high rate. To take advantage of this high data processing potential, engineers and physicists have developed numerous technologies, including wavelength converters, optical switches, and tunable transceivers.(cont.) While the functionality provided by these devices is of great importance in capitalizing upon the WDM resources, a major challenge exists in determining how to configure these devices to operate efficiently under time-varying data traffic. In the WDM setting, we make two main contributions. First, we develop throughput optimal joint WDM reconfiguration and electronic-layer routing algorithms, based on maxweight scheduling. To mitigate the service disruption associated with WDM reconfiguration, our algorithms make decisions at frame intervals. Second, we develop analytic tools to quantify the maximum throughput achievable in general network settings. Our approach is to characterize several geometric features of the maximum region of arrival rates that can be supported in the network. In the packet switch setting, we observe through numerical simulation the attractive throughput properties of a simple maximal weight scheduler. Subsequently, we consider small switches, and analytically demonstrate the attractive throughput properties achievable using maximal weight scheduling. We demonstrate that such throughput properties may not be sustained in larger switches.(cont.) In the wireless network setting, mesh networking is a promising technology for achieving connectivity in local and metropolitan area networks. Wireless access points and base stations adhering to the IEEE 802.11 wireless networking standard can be bought off the shelf at little cost, and can be configured to access the Internet in minutes. With ubiquitous low-cost Internet access perceived to be of tremendous societal value, such technology is naturally garnering strong interest. Enabling such wireless technology is thus of great importance. An important challenge in enabling mesh networks, and many other wireless network applications, results from the fact that wireless transmission is achieved by broadcasting signals through the air, which has the potential for interfering with other parts of the network. Furthermore, the scarcity of wireless transmission resources implies that link activation and packet routing should be effected using simple distributed algorithms. We make three main contributions in the wireless setting. First, we determine graph classes under which simple, distributed, maximal weight schedulers achieve throughput optimality.(cont.) Second, we use this acquired knowledge of graph classes to develop combinatorial algorithms, based on matroids, for allocating channels to wireless links, such that each channel can achieve maximum throughput using simple distributed schedulers. Third, we determine new conditions under which distributed algorithms for joint link activation and routing achieve throughput optimality.by Andrew Brzezinski.Ph.D

Broadcasting in Hyper-cylinder graphs

Broadcasting in computer networking means the dissemination of information, which is known initially only at some nodes, to all network members. The goal is to inform every node in the minimal time possible. There are few models for broadcasting; the simplest and the historical model is called the Classical model. In the Classical model, dissemination happens in synchronous rounds, wherein a node may only inform one of its neighbors. The broadcast question is: What is the minimum number of rounds needed for broadcasting, and what broadcast scheme achieves it? For general graphs, these questions are NP-hard, and it is known to be at least 3 - ε inapproximable for any real ε > 0. Even for some very restricted classes of graphs, the questions remain as an NP-hard problem. Little is known about broadcasting in restricted graphs, and only a few classes have a polynomial solution. Parallel and distributed computing is one of the important domains which relies on efficient broadcasting. Hypercube and torus are the most used network topology in this domain. The widespread use is not only due to their simplicity but also is for their efficiency and high robustness (e.g., fault tolerance) while having an acceptable number of links. In this thesis, it is observed that the Cartesian product of a number of path and cycle graphs produces a valuable set of topologies, we called hyper-cylinders, which contain hypercube and Torus as well. Any hyper-cylinder shares many of the beneficial features of hypercube and torus and might be a suitable substitution in some cases. Some hyper-cylinders are also similar to other practically used topologies such as cube-connected cycles. In this thesis, the effect of the Cartesian product on broadcasting and broadcasting of hyper-cylinders under the Classical and Messy models is studied. This will add a valuable class of graphs to the limited classes of graphs which have a polynomially computable broadcast time. In the end, the relation between worst-case originators and diameters in trees is studied, which may help in the broadcast study of a larger class of graphs where any tree is allowed instead of a path in the Cartesian product