7 research outputs found
Characterization of graphs and digraphs with small process number
International audienceWe introduce the process number of a digraph as a tool to study rerouting issues in \wdm networks. This parameter is closely related to the vertex separation (or pathwidth). We consider the recognition and the characterization of (di)graphs with small process number. In particular, we give a linear time algorithm to recognize (and process) graphs with process number at most 2, along with a characterization in terms of forbidden minors, and a structural description. As for digraphs with process number 2, we exhibit a characterization that allows one to recognize (and process) them in polynomial time
A metaheuristic and simheuristic approach for the p-Hub median problem from a telecommunication perspective
Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2018.Avanços recentes no setor das telecomunicações oferecem grandes oportunidades para cidadãos
e organizações em um mundo globalmente conectado, ao mesmo tempo em que surge um vasto
número de desafios complexos que os engenheiros devem enfrentar. Alguns desses desafios podem
ser modelados como problemas de otimização. Alguns exemplos incluem o problema de alocação
de recursos em redes de comunicações, desenho de topologias de rede que satisfaça determinadas
propriedades associadas a requisitos de qualidade de serviço, sobreposição de redes multicast e
outros recursos importantes para comunicação de origem a destino.
O primeiro objetivo desta tese é fornecer uma revisão sobre como as metaheurísticas têm sido
usadas até agora para lidar com os problemas de otimização associados aos sistemas de telecomunicações, detectando as principais tendências e desafios. Particularmente, a análise enfoca os
problemas de desenho, roteamento e alocação de recursos. Além disso, devido á natureza desses
desafios, o presente trabalho discute como a hibridização de metaheurísticas com metodologias
como simulação pode ser empregada para ampliar as capacidades das metaheurísticas na resolução
de problemas de otimização estocásticos na indústria de telecomunicações.
Logo, é analisado um problema de otimização com aplicações práticas para redes de telecomunica
ções: o problema das p medianas não capacitado em que um número fixo de hubs tem
capacidade ilimitada, cada nó não-hub é alocado para um único hub e o número de hubs é conhecido
de antemão, sendo analisado em cenários determinísticos e estocásticos. Dada a sua variedade
e importância prática, o problema das p medianas vem sendo aplicado e estudado em vários contextos.
Seguidamente, propõem-se dois algoritmos imune-inspirados e uma metaheurística de dois estágios, que se baseia na combinação de técnicas tendenciosas e aleatórias com uma estrutura de
busca local iterada, além de sua integração com a técnica de simulação de Monte Carlo para resolver
o problema das p medianas. Para demonstrar a eficiência dos algoritmos, uma série de testes
computacionais é realizada, utilizando instâncias de grande porte da literatura. Estes resultados
contribuem para uma compreensão mais profunda da eficácia das metaheurísticas empregadas
para resolver o problema das p medianas em redes pequenas e grandes. Por último, uma aplicaçã
o ilustrativa do problema das p medianas é apresentada, bem como alguns insights sobre novas
possibilidades para ele, estendendo a metodologia proposta para ambientes da vida real.Recent advances in the telecommunication industry o er great opportunities to citizens and
organizations in a globally-connected world, but they also arise a vast number of complex challenges
that decision makers must face. Some of these challenges can be modeled as optimization
problems. Examples include the framework of network utility maximization for resource allocation
in communication networks, nding a network topology that satis es certain properties associated
with quality of service requirements, overlay multicast networks, and other important features for
source to destination communication.
First, this thesis provides a review on how metaheuristics have been used so far to deal with
optimization problems associated with telecommunication systems, detecting the main trends and
challenges. Particularly the analysis focuses on the network design, routing, and allocation problems.
In addition, due to the nature of these challenges, this work discusses how the hybridization
of metaheuristics with methodologies such as simulation can be employed to extend the capabilities
of metaheuristics when solving stochastic optimization problems.
Then, a popular optimization problem with practical applications to the design of telecommunication
networks: the Uncapacitated Single Allocation p-Hub Median Problem (USApHMP) where
a xed number of hubs have unlimited capacity, each non-hub node is allocated to a single hub
and the number of hubs is known in advance is analyzed in deterministic and stochastic scenarios.
p-hub median problems are concerned with optimality of telecommunication and transshipment
networks, and seek to minimize the cost of transportation or establishing.
Next, two immune inspired metaheuristics are proposed to solve the USApHMP, besides that,
a two-stage metaheuristic which relies on the combination of biased-randomized techniques with
an iterated local search framework and its integration with simulation Monte Carlo technique for
solving the same problem is proposed. In order to show their e ciency, a series of computational
tests are carried out using small and large size instances from the literature. These results contribute
to a deeper understanding of the e ectiveness of the employed metaheuristics for solving
the USApHMP in small and large networks. Finally, an illustrative application of the USApHMP
is presented as well as some insights about some new possibilities for it, extending the proposed
methodology to real-life environments.Els últims avenços en la industria de les telecomunicacions ofereixen grans oportunitats per
ciutadans i organitzacions en un món globalment connectat, però a la vegada, presenten reptes als
que s'enfronten tècnics i enginyers que prenen decisions. Alguns d'aquests reptes es poden modelitzar
com problemes d'optimització. Exemples inclouen l'assignació de recursos a les xarxes de
comunicació, trobant una topologia de xarxa que satisfà certes propietats associades a requisits de
qualitat de servei, xarxes multicast superposades i altres funcions importants per a la comunicació
origen a destinació.
El primer objectiu d'aquest treball és proporcionar un revisió de la literatura sobre com s'han
utilitzat aquestes tècniques, tradicionalment, per tractar els problemes d'optimització associats a
sistemes de telecomunicació, detectant les principals tendències i desa aments. Particularment,
l'estudi es centra en els problemes de disseny de xarxes, enrutament i problemes d'assignació de
recursos. Degut a la naturalesa d'aquests problemes, aquest treball també analitza com es poden
combinar les tècniques metaheurístiques amb metodologies de simulació per ampliar les capacitats
de resoldre problemes d'optimització estocàstics.
A més, es tracta un popular problema d'optimització amb aplicacions pràctiques per xarxes de
telecomunicació, el problema de la p mediana no capacitat, analitzant-lo des d'escenaris deterministes
i estocàstics. Aquest problema consisteix en determinar el nombre d'instal lacions (medianes)
en una xarxa, minimitzant la suma de tots els costs o distàncies des d'un punt de demanda a la
instal lació més propera. En general, el problema de la p mediana està lligat amb l'optimització de
xarxes de telecomunicacions i de transport, i busquen minimitzar el cost de transport o establiment
de la xarxa.
Es proposa dos algoritmes immunològics i un algoritme metaheurístic de dues etapes basat en
la combinació de tècniques aleatòries amb simulacions Monte Carlo. L'e ciència de les algoritmes
es posa a prova mitjançant alguns dels test computacionals més utilitzats a la literatura, obtenint
uns resultats molt satisfactoris, ja que es capaç de resoldre casos petits i grans en qüestió de segons i amb un baix cost computacional. Finalment, es presenta una aplicació il lustrativa del problema
de la p mediana, així com algunes noves idees sobre aquest, que estenen la metodologia proposta
a problemes de la vida real
A Non-Blocking Design Paradigm for WDM Mesh Backbone Networks and Its Performance Analysis
Current network design problems can be solved by offline or online methods. Offline methods are criticized for their complexity and inflexibility, whereas online methods lack guaranteed optimality. Non-blocking properties, which are typically studied in switching structures, could be used to evaluate the capability of a switching structure to handle dynamic traffic. This dissertation extends the study of non-blocking networks to general-connected mesh
WDM backbone networks. This study begins by finding that a set of special graphs have certain non-blocking properties, and that non-blocking routing algorithms can be designed to be implemented in a distributable manner without a central decision system. The in-depth philosophy of this research is to investigate the relationship among these non-blocking properties, the topography of the network, and the power of these distributed routing algorithms. This design paradigm is illustrated by applying it to a potential implementation for NSFNet.
After confirming that NSFNet is NOT non-blocking, we propose a virtual topography that makes NSFNet virtually non-blocking, along with system diagrams for the node structures and the discussion of the implementation framework. To evaluate the performance of the non-blocking algorithms, we compare the performance of our proposed online algorithm with
other algorithms in a general traffic scenario