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Alternative distributed algorithms for network utility maximization / Palomar, Daniel P. in IEEE transactions on automatic control, Vol. 52 N°12 (Decembre 2007) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on automatic control > Vol. 52 N°12 (Decembre 2007) . - 2254-2269 p. Titre : Alternative distributed algorithms for network utility maximization : framework and applications Titre original : Algorithmes distribués par alternative pour la maximisation de service de réseau: cadre et applications Type de document : texte imprimé Auteurs : Palomar, Daniel P., Auteur ; Chiang, Mung, Auteur Article en page(s) : 2254-2269 p. Note générale : Automatique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Congestion  control  Distributed  algorithm  Mathematical  programming/optimization  Network  control  by  pricing  Network  utility  maximization  (NUM)  Rate  control  Resource  allocation  Commande  de  congestion  mathématique/optimisation  Algorithme  distribué  Programmation  Maximisation  de  service  de  réseau  (NUM)  Commande  de  taux  Commande  de  réseau  par  l'évaluation  Attribution  de  ressource Index. décimale : 629.8 Résumé : Network utility maximization (NUM) problem formulations provide an important approach to conduct network resource allocation and to view layering as optimization decomposition. In the existing literature, distributed implementations are typically achieved by means of the so-called dual decomposition technique. However, the span of decomposition possibilities includes many other elements that, thus far, have not been fully exploited, such as the use of the primal decomposition technique, the versatile introduction of auxiliary variables, and the potential of multilevel decompositions. This paper presents a systematic framework to exploit alternative decomposition structures as a way to obtain different distributed algorithms, each with a different tradeoff among convergence speed, message passing amount and asymmetry, and distributed computation architecture. Several specific applications are considered to illustrate the proposed framework, including resource-constrained and direct-control rate allocation, and rate allocation among QoS classes with multipath routing. For each of these applications, the associated generalized NUM formulation is first presented, followed by the development of novel alternative decompositions and numerical experiments on the resulting new distributed algorithms. A systematic enumeration and comparison of alternative vertical decompositions in the future will help complete a mathematical theory of network architectures. Les formulations (NUMÉRIQUES) de problème de maximisation de service de réseau fournissent une approche importante pour conduire l'attribution de ressource de réseau et pour regarder la mise en couches comme décomposition d'optimisation. Dans la littérature existante, des réalisations distribuées sont typiquement réalisées au moyen de la soi-disant technique duelle de décomposition. Cependant, l'envergure des possibilités de décomposition inclut beaucoup d'autres éléments qui, jusqu'ici, n'ont pas été entièrement exploités, comme l'utilisation de la technique principale de décomposition, l'introduction souple des variables auxiliaires, et le potentiel des décompositions à multiniveaux. Ce document présente un cadre systématique aux structures alternatives de décomposition d'exploit comme manière d'obtenir différents algorithmes distribués, chacun avec une différence différente parmi la vitesse de convergence, message passant la quantité et l'asymétrie, et architecture distribuée de calcul. Plusieurs demandes spécifiques sont examinées illustrer le cadre proposé, y compris l'attribution ressource-contrainte et de diriger-commande de taux, et l'attribution de taux parmi des classes de QoS avec le cheminement par trajets multiples. Pour chacune de ces applications, la formulation NUMÉRIQUE généralisée associée est d'abord présentée, suivi du développement des décompositions alternatives originales et des expériences numériques sur les nouveaux algorithmes distribués en résultant. Une énumération et une comparaison systématiques des décompositions verticales alternatives à l'avenir aideront complet une théorie mathématique d'architectures de réseau. DEWEY : 629.8 ISSN : 0018-9286 RAMEAU : Algorithmes En ligne : palomar@ust.hk, chiangm@princeton.edu [article] Alternative distributed algorithms for network utility maximization = Algorithmes distribués par alternative pour la maximisation de service de réseau: cadre et applications : framework and applications [texte imprimé] / Palomar, Daniel P., Auteur ; Chiang, Mung, Auteur . - 2254-2269 p. Automatique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on automatic control > Vol. 52 N°12 (Decembre 2007) . - 2254-2269 p. Mots-clés : Congestion  control  Distributed  algorithm  Mathematical  programming/optimization  Network  control  by  pricing  Network  utility  maximization  (NUM)  Rate  control  Resource  allocation  Commande  de  congestion  mathématique/optimisation  Algorithme  distribué  Programmation  Maximisation  de  service  de  réseau  (NUM)  Commande  de  taux  Commande  de  réseau  par  l'évaluation  Attribution  de  ressource Index. décimale : 629.8 Résumé : Network utility maximization (NUM) problem formulations provide an important approach to conduct network resource allocation and to view layering as optimization decomposition. In the existing literature, distributed implementations are typically achieved by means of the so-called dual decomposition technique. However, the span of decomposition possibilities includes many other elements that, thus far, have not been fully exploited, such as the use of the primal decomposition technique, the versatile introduction of auxiliary variables, and the potential of multilevel decompositions. This paper presents a systematic framework to exploit alternative decomposition structures as a way to obtain different distributed algorithms, each with a different tradeoff among convergence speed, message passing amount and asymmetry, and distributed computation architecture. Several specific applications are considered to illustrate the proposed framework, including resource-constrained and direct-control rate allocation, and rate allocation among QoS classes with multipath routing. For each of these applications, the associated generalized NUM formulation is first presented, followed by the development of novel alternative decompositions and numerical experiments on the resulting new distributed algorithms. A systematic enumeration and comparison of alternative vertical decompositions in the future will help complete a mathematical theory of network architectures. Les formulations (NUMÉRIQUES) de problème de maximisation de service de réseau fournissent une approche importante pour conduire l'attribution de ressource de réseau et pour regarder la mise en couches comme décomposition d'optimisation. Dans la littérature existante, des réalisations distribuées sont typiquement réalisées au moyen de la soi-disant technique duelle de décomposition. Cependant, l'envergure des possibilités de décomposition inclut beaucoup d'autres éléments qui, jusqu'ici, n'ont pas été entièrement exploités, comme l'utilisation de la technique principale de décomposition, l'introduction souple des variables auxiliaires, et le potentiel des décompositions à multiniveaux. Ce document présente un cadre systématique aux structures alternatives de décomposition d'exploit comme manière d'obtenir différents algorithmes distribués, chacun avec une différence différente parmi la vitesse de convergence, message passant la quantité et l'asymétrie, et architecture distribuée de calcul. Plusieurs demandes spécifiques sont examinées illustrer le cadre proposé, y compris l'attribution ressource-contrainte et de diriger-commande de taux, et l'attribution de taux parmi des classes de QoS avec le cheminement par trajets multiples. Pour chacune de ces applications, la formulation NUMÉRIQUE généralisée associée est d'abord présentée, suivi du développement des décompositions alternatives originales et des expériences numériques sur les nouveaux algorithmes distribués en résultant. Une énumération et une comparaison systématiques des décompositions verticales alternatives à l'avenir aideront complet une théorie mathématique d'architectures de réseau. DEWEY : 629.8 ISSN : 0018-9286 RAMEAU : Algorithmes En ligne : palomar@ust.hk, chiangm@princeton.edu