CAC controlled services sharing a link with connectionless data services in an ATM network: a performance evaluation study

In the B-ISDN there is a provision for four classes of services, all of them supported by a single transport network (the ATM network). Three of these services, the connected oriented (CO) ones, permit connection access control (CAC) but the fourth, the connectionless oriented (CLO) one, does not. Therefore, when CLO service and CO services have to share the same ATM link, a conflict may arise. This is because a bandwidth allocation to obtain maximum statistical gain can damage the contracted ATM quality of service (QOS); and vice versa, in order to guarantee the contracted QOS, the statistical gain have to be sacrificed. The paper presents a performance evaluation study of the influence of the CLO service on a CO service (a circuit emulation service or a variable bit-rate service) when sharing the same link

Bandwidth allocation based on real time calculations using the convolution approach

This paper focuses on one of the methods for bandwidth allocation in an ATM network: the convolution approach. The convolution approach permits an accurate study of the system load in statistical terms by accumulated calculations, since probabilistic results of the bandwidth allocation can be obtained. Nevertheless, the convolution approach has a high cost in terms of calculation and storage requirements. This aspect makes real-time calculations difficult, so many authors do not consider this approach. With the aim of reducing the cost we propose to use the multinomial distribution function: the enhanced convolution approach (ECA). This permits direct computation of the associated probabilities of the instantaneous bandwidth requirements and makes a simple deconvolution process possible. The ECA is used in connection acceptance control, and some results are presented

Buffer Capacity Allocation: A method to QoS support on MPLS networks

This paper describes an optimized model to support QoS by mean of Congestion minimization on LSPs (Label Switching Path). In order to perform this model, we start from a CFA (Capacity and Flow Allocation) model. As this model does not consider the buffer size to calculate the capacity cost, our model- named BCA (Buffer Capacity Allocation)- take into account this issue and it improve the CFA performance. To test our proposal, we perform several simulations; results show that BCA model minimizes LSP congestion and uniformly distributes flows on the network

Conflicting claims problem associated with cost sharing of a network

A minimum cost spanning tree (mcst) problem analyzes the way to efficiently connect individuals to a source when they are located at different places. Once the efficient tree is obtained, the question on how allocating the total cost among the involved agents defines, in a natural way, a confliicting claims situation. For instance, we may consider the endowment as the total cost of the network, whereas for each individual her claim is the maximum amount she will be allocated, that is, her connection cost to the source. Obviously, we have a confliicting claims problem, so we can apply claims rules in order to obtain an allocation of the total cost. Nevertheless, the allocation obtained by using claims rules might not satisfy some appealing properties (in particular, it does not belong to the core of the associated cooperative game). We will define other natural claims problems that appear if we analyze the maximum and minimum amount that an individual should pay in order to support the minimum cost tree. Keywords: Minimum cost spanning tree problem, Claims problem, Core JEL classification: C71, D63, D71.

Using genetic algorithms for the single allocation hub location problem

Hub location problem is an NP-hard problem that frequently arises in the design of transportation and distribution systems, postal delivery networks, and airline passenger flow. This work focuses on the Single Allocation Hub Location Problem (SAHLP). Genetic Algorithms (GAs) for the capacitated and uncapacitated variants of the SAHLP based on new chromosome representations and crossover operators are explored. The GAs is tested on two well-known sets of real-world problems with up to 200 nodes. The obtained results are very promising. For most of the test problems the GA obtains improved or best-known solutions and the computational time remains low. The proposed GAs can easily be extended to other variants of location problems arising in network design planning in transportation systems.

The adoption of advanced feed-in tariffs in Ontario : a case of institutional layering

En mai 2009, l’Ontario a adopté la Loi sur l’énergie verte et devint ainsi la première juridiction en Amérique du Nord à promouvoir l’énergie renouvelable par le biais de tarifs de rachat garantis. En novembre 2010, dans son Plan énergétique à long terme, la province s’est engagée à déployer 10,700 MW en capacité de production d’énergie renouvelable non-hydroélectrique par 2018. Il s’agit de la cible de déploiement la plus élevée dans ce secteur au Canada. Les infrastructures de production et de distribution d’électricité comprennent des coûts d’installation élevés, une faible rotation des investissements et de longs cycles de vie, facteurs qui servent habituellement à ancrer les politiques énergétiques dans une dynamique de dépendance au sentier. Depuis le début des années 2000, cependant, l’Ontario a commencé à diverger de sa traditionnelle dépendance aux grandes centrales hydroélectriques, aux centrales à charbon et aux centrales nucléaires par une série de petits changements graduels qui feront grimper la part d’énergie renouvelable dans le mix énergétique provincial à 15% par 2018. Le but de ce mémoire est d’élucider le mécanisme de causalité qui a sous-tendu l’évolution graduelle de l’Ontario vers la promotion de l’énergie renouvelable par le biais de tarifs de rachat garantis et d’une cible de déploiement élevée. Ce mémoire applique la théorie du changement institutionnel graduel de Mahoney et Thelen au cas du développement de politiques d’énergie renouvelable en Ontario afin de mieux comprendre les causes, les modes et les effets du changement institutionnel. Nous découvrons que le contexte canadien de la politique énergétique favorise la sédimentation institutionnelle, c’est-à-dire un mode changement caractérisé par de petits gains favorisant l’énergie renouvelable. Ces gains s’accumulent pourtant en transformation politique importante. En Ontario, la mise sur pied d’une vaste coalition pour l’énergie renouvelable fut à l’origine du changement. Les premiers revendicateurs de politiques favorisant l’énergie renouvelable – les environnementalistes et les premières entreprises d’approvisionnement et de service en technologies d’énergie renouvelable – ont dû mettre sur pied un vaste réseau d’appui, représentant la quasi-totalité de la société ontarienne, pour faire avancer leur cause. Ce réseau a fait pression sur le gouvernement provincial et, en tant que front commun, a revendiqué l’énergie renouvelable non seulement comme solution aux changements climatiques, mais aussi comme solution à maints autres défis pressants de santé publique et de développement économique. La convergence favorable d’un nombre de facteurs contextuels a certes contribué à la réussite du réseau ontarien pour l’énergie renouvelable. Cependant, le fait que ce réseau ait trouvé des alliés au sein de l’exécutif du gouvernement provincial s’est révélé d’importance cruciale quant à l’obtention de politiques favorisant l’énergie renouvelable. Au Canada, les gouvernements provinciaux détiennent l’ultime droit de veto sur la politique énergétique. Ce n’est qu’en trouvant des alliés aux plus hauts échelons du gouvernement que le réseau ontarien pour l’énergie renouvelable a pu réussir.

Solution Methods for Service Network Design with Resource Management Consideration

La gestion des ressources, équipements, équipes de travail, et autres, devrait être prise en compte lors de la conception de tout plan réalisable pour le problème de conception de réseaux de services. Cependant, les travaux de recherche portant sur la gestion des ressources et la conception de réseaux de services restent limités. La présente thèse a pour objectif de combler cette lacune en faisant l’examen de problèmes de conception de réseaux de services prenant en compte la gestion des ressources. Pour ce faire, cette thèse se décline en trois études portant sur la conception de réseaux. La première étude considère le problème de capacitated multi-commodity fixed cost network design with design-balance constraints(DBCMND). La structure multi-produits avec capacité sur les arcs du DBCMND, de même que ses contraintes design-balance, font qu’il apparaît comme sous-problème dans de nombreux problèmes reliés à la conception de réseaux de services, d’où l’intérêt d’étudier le DBCMND dans le contexte de cette thèse. Nous proposons une nouvelle approche pour résoudre ce problème combinant la recherche tabou, la recomposition de chemin, et une procédure d’intensification de la recherche dans une région particulière de l’espace de solutions. Dans un premier temps la recherche tabou identifie de bonnes solutions réalisables. Ensuite la recomposition de chemin est utilisée pour augmenter le nombre de solutions réalisables. Les solutions trouvées par ces deux méta-heuristiques permettent d’identifier un sous-ensemble d’arcs qui ont de bonnes chances d’avoir un statut ouvert ou fermé dans une solution optimale. Le statut de ces arcs est alors fixé selon la valeur qui prédomine dans les solutions trouvées préalablement. Enfin, nous utilisons la puissance d’un solveur de programmation mixte en nombres entiers pour intensifier la recherche sur le problème restreint par le statut fixé ouvert/fermé de certains arcs. Les tests montrent que cette approche est capable de trouver de bonnes solutions aux problèmes de grandes tailles dans des temps raisonnables. Cette recherche est publiée dans la revue scientifique Journal of heuristics. La deuxième étude introduit la gestion des ressources au niveau de la conception de réseaux de services en prenant en compte explicitement le nombre fini de véhicules utilisés à chaque terminal pour le transport de produits. Une approche de solution faisant appel au slope-scaling, la génération de colonnes et des heuristiques basées sur une formulation en cycles est ainsi proposée. La génération de colonnes résout une relaxation linéaire du problème de conception de réseaux, générant des colonnes qui sont ensuite utilisées par le slope-scaling. Le slope-scaling résout une approximation linéaire du problème de conception de réseaux, d’où l’utilisation d’une heuristique pour convertir les solutions obtenues par le slope-scaling en solutions réalisables pour le problème original. L’algorithme se termine avec une procédure de perturbation qui améliore les solutions réalisables. Les tests montrent que l’algorithme proposé est capable de trouver de bonnes solutions au problème de conception de réseaux de services avec un nombre fixe des ressources à chaque terminal. Les résultats de cette recherche seront publiés dans la revue scientifique Transportation Science. La troisième étude élargie nos considérations sur la gestion des ressources en prenant en compte l’achat ou la location de nouvelles ressources de même que le repositionnement de ressources existantes. Nous faisons les hypothèses suivantes: une unité de ressource est nécessaire pour faire fonctionner un service, chaque ressource doit retourner à son terminal d’origine, il existe un nombre fixe de ressources à chaque terminal, et la longueur du circuit des ressources est limitée. Nous considérons les alternatives suivantes dans la gestion des ressources: 1) repositionnement de ressources entre les terminaux pour tenir compte des changements de la demande, 2) achat et/ou location de nouvelles ressources et leur distribution à différents terminaux, 3) externalisation de certains services. Nous présentons une formulation intégrée combinant les décisions reliées à la gestion des ressources avec les décisions reliées à la conception des réseaux de services. Nous présentons également une méthode de résolution matheuristique combinant le slope-scaling et la génération de colonnes. Nous discutons des performances de cette méthode de résolution, et nous faisons une analyse de l’impact de différentes décisions de gestion des ressources dans le contexte de la conception de réseaux de services. Cette étude sera présentée au XII International Symposium On Locational Decision, en conjonction avec XXI Meeting of EURO Working Group on Locational Analysis, Naples/Capri (Italy), 2014. En résumé, trois études différentes sont considérées dans la présente thèse. La première porte sur une nouvelle méthode de solution pour le "capacitated multi-commodity fixed cost network design with design-balance constraints". Nous y proposons une matheuristique comprenant la recherche tabou, la recomposition de chemin, et l’optimisation exacte. Dans la deuxième étude, nous présentons un nouveau modèle de conception de réseaux de services prenant en compte un nombre fini de ressources à chaque terminal. Nous y proposons une matheuristique avancée basée sur la formulation en cycles comprenant le slope-scaling, la génération de colonnes, des heuristiques et l’optimisation exacte. Enfin, nous étudions l’allocation des ressources dans la conception de réseaux de services en introduisant des formulations qui modèlent le repositionnement, l’acquisition et la location de ressources, et l’externalisation de certains services. À cet égard, un cadre de solution slope-scaling développé à partir d’une formulation en cycles est proposé. Ce dernier comporte la génération de colonnes et une heuristique. Les méthodes proposées dans ces trois études ont montré leur capacité à trouver de bonnes solutions.

CAC controlled services sharing a link with connectionless data services in an ATM network: a performance evaluation study

In the B-ISDN there is a provision for four classes of services, all of them supported by a single transport network (the ATM network). Three of these services, the connected oriented (CO) ones, permit connection access control (CAC) but the fourth, the connectionless oriented (CLO) one, does not. Therefore, when CLO service and CO services have to share the same ATM link, a conflict may arise. This is because a bandwidth allocation to obtain maximum statistical gain can damage the contracted ATM quality of service (QOS); and vice versa, in order to guarantee the contracted QOS, the statistical gain have to be sacrificed. The paper presents a performance evaluation study of the influence of the CLO service on a CO service (a circuit emulation service or a variable bit-rate service) when sharing the same link

Bandwidth allocation based on real time calculations using the convolution approach

This paper focuses on one of the methods for bandwidth allocation in an ATM network: the convolution approach. The convolution approach permits an accurate study of the system load in statistical terms by accumulated calculations, since probabilistic results of the bandwidth allocation can be obtained. Nevertheless, the convolution approach has a high cost in terms of calculation and storage requirements. This aspect makes real-time calculations difficult, so many authors do not consider this approach. With the aim of reducing the cost we propose to use the multinomial distribution function: the enhanced convolution approach (ECA). This permits direct computation of the associated probabilities of the instantaneous bandwidth requirements and makes a simple deconvolution process possible. The ECA is used in connection acceptance control, and some results are presented

Allocation rules on networks

When allocating a resource, geographical and infrastructural constraints have to be taken into account. We study the problem of distributing a resource through a network from sources endowed with the resource to citizens with claims. A link between a source and an agent depicts the possibility of a transfer from the source to the agent. Given the supplies at each source, the claims of citizens, and the network, the question is how to allocate the available resources among the citizens. We consider a simple allocation problem that is free of network constraints, where the total amount can be freely distributed. The simple allocation problem is a claims problem where the total amount of claims is greater than what is available. We focus on consistent and resource monotonic rules in claims problems that satisfy equal treatment of equals. We call these rules fairness principles and we extend fairness principles to allocation rules on networks. We require that for each pair of citizens in the network, the extension is robust with respect to the fairness principle. We call this condition pairwise robustness with respect to the fairness principle. We provide an algorithm and show that each fairness principle has a unique extension which is pairwise robust with respect to the fairness principle. We give applications of the algorithm for three fairness principles: egalitarianism, proportionality and equal sacrifice.

Power allocation strategies for distributed space-time codes in two-way relay networks

We study a two-way relay network (TWRN), where distributed space-time codes are constructed across multiple relay terminals in an amplify-and-forward mode. Each relay transmits a scaled linear combination of its received symbols and their conjugates,with the scaling factor chosen based on automatic gain control. We consider equal power allocation (EPA) across the relays, as well as the optimal power allocation (OPA) strategy given access to instantaneous channel state information (CSI). For EPA, we derive an upper bound on the pairwise-error-probability (PEP), from which we prove that full diversity is achieved in TWRNs. This result is in contrast to one-way relay networks, in which case a maximum diversity order of only unity can be obtained. When instantaneous CSI is available at the relays, we show that the OPA which minimizes the conditional PEP of the worse link can be cast as a generalized linear fractional program, which can be solved efficiently using the Dinkelback-type procedure.We also prove that, if the sum-power of the relay terminals is constrained, then the OPA will activate at most two relays.

Sexual System, Sex Ratio, and Group Living in the Shrimp Thor amboinensis (De Man): Relevance to Resource-Monopolization and Sex-Allocation Theories

The sexual system of the symbiotic shrimp Thor amboinensis is described, along with observations on sex ratio and host-use pattern of different populations. We used a comprehensive approach to elucidate the previously unknown sexual system of this shrimp. Dissections, scanning electron microscopy, size-frequency distribution analysis, and laboratory observations demonstrated that T amboinensis is a protandric hermaphrodite: shrimp first mature as males and change into females later in life. Thor amboinensis inhabited the large and structurally heterogeneous sea anemone Stichoclactyla helianthus in large groups (up to 11 individuals) more frequently than expected by chance alone. Groups exhibited no particularly complex social structure and showed male-biased sex ratios more frequently than expected by chance alone. The adult sex ratio was male-biased in the four separate populations studied, one of them being thousands of kilometers apart from the others. This study supports predictions central to theories of resource monopolization and sex allocation. Dissections demonstrated that unusually large males were parasitized by an undescribed species of isopod (family Entoniscidae). Infestation rates were similarly low in both sexes (approximate to 11%-12%). The available information suggests that T. amboinensis uses pure search promiscuity as a mating system. This hypothesis needs to be formally tested with mating behavior observations and field measurements on the movement pattern of both sexes of the species. Further detailed studies on the lifestyle and sexual system of all the species within this genus and the development of a molecular phylogeny are necessary to elucidate the evolutionary history of gender expression in the genus Thor.

How do different densities in a network affect the optimal location of service centers?

The p-median problem is often used to locate p service centers by minimizing their distances to a geographically distributed demand (n). The optimal locations are sensitive to geographical context such as road network and demand points especially when they are asymmetrically distributed in the plane. Most studies focus on evaluating performances of the p-median model when p and n vary. To our knowledge this is not a very well-studied problem when the road network is alternated especially when it is applied in a real world context. The aim in this study is to analyze how the optimal location solutions vary, using the p-median model, when the density in the road network is alternated. The investigation is conducted by the means of a case study in a region in Sweden with an asymmetrically distributed population (15,000 weighted demand points), Dalecarlia. To locate 5 to 50 service centers we use the national transport administrations official road network (NVDB). The road network consists of 1.5 million nodes. To find the optimal location we start with 500 candidate nodes in the network and increase the number of candidate nodes in steps up to 67,000. To find the optimal solution we use a simulated annealing algorithm with adaptive tuning of the temperature. The results show that there is a limited improvement in the optimal solutions when nodes in the road network increase and p is low. When p is high the improvements are larger. The results also show that choice of the best network depends on p. The larger p the larger density of the network is needed. 

Does road network density matter in optimally locating facilities?

Optimal location on the transport infrastructure is the preferable requirement for many decision making processes. Most studies have focused on evaluating performances of optimally locate p facilities by minimizing their distances to a geographically distributed demand (n) when p and n vary. The optimal locations are also sensitive to geographical context such as road network, especially when they are asymmetrically distributed in the plane. The influence of alternating road network density is however not a very well-studied problem especially when it is applied in a real world context. This paper aims to investigate how the density level of the road network affects finding optimal location by solving the specific case of p-median location problem. A denser network is found needed when a higher number of facilities are to locate. The best solution will not always be obtained in the most detailed network but in a middle density level. The solutions do not further improve or improve insignificantly as the density exceeds 12,000 nodes, some solutions even deteriorate. The hierarchy of the different densities of network can be used according to location and transportation purposes and increase the efficiency of heuristic methods. The method in this study can be applied to other location-allocation problem in transportation analysis where the road network density can be differentiated.