Optimal Traffic Grooming in WDM using Lighttours

Recent developments in optical communications have allowed simpler optical devices to improve network resource utilization. As such, we propose adding a lambda-monitoring device to a wavelength-routing switch (WRS) allowing better performance when traffic is routed and groomed. This device may allow a WRS to aggregate traffic over optical routes without incurring in optical-electrical-optical conversion for the existing traffic. In other words, optical routes can be taken partially to route demands creating a sort of "lighttours". In this paper, we compare the number of OEO conversions needed to route a complete given traffic matrix using either lighttours or lightpaths

Planification et dimensionnement des réseaux optiques de longues distances

Le projet de recherche porte sur l'étude des problèmes de conception et de planification d'un réseau optique de longue distance, aussi appelé réseau de coeur (OWAN-Optical Wide Area Network en anglais). Il s'agit d'un réseau qui transporte des flots agrégés en mode commutation de circuits. Un réseau OWAN relie différents sites à l'aide de fibres optiques connectées par des commutateurs/routeurs optiques et/ou électriques. Un réseau OWAN est maillé à l'échelle d'un pays ou d’un continent et permet le transit des données à très haut débit. Dans une première partie du projet de thèse, nous nous intéressons au problème de conception de réseaux optiques agiles. Le problème d'agilité est motivé par la croissance de la demande en bande passante et par la nature dynamique du trafic. Les équipements déployés par les opérateurs de réseaux doivent disposer d'outils de configuration plus performants et plus flexibles pour gérer au mieux la complexité des connexions entre les clients et tenir compte de la nature évolutive du trafic. Souvent, le problème de conception d'un réseau consiste à prévoir la bande passante nécessaire pour écouler un trafic donné. Ici, nous cherchons en plus à choisir la meilleure configuration nodale ayant un niveau d'agilité capable de garantir une affectation optimale des ressources du réseau. Nous étudierons également deux autres types de problèmes auxquels un opérateur de réseau est confronté. Le premier problème est l'affectation de ressources du réseau. Une fois que l'architecture du réseau en termes d'équipements est choisie, la question qui reste est de savoir : comment dimensionner et optimiser cette architecture pour qu'elle rencontre le meilleur niveau possible d'agilité pour satisfaire toute la demande. La définition de la topologie de routage est un problème d'optimisation complexe. Elle consiste à définir un ensemble de chemins optiques logiques, choisir les routes physiques suivies par ces derniers, ainsi que les longueurs d'onde qu'ils utilisent, de manière à optimiser la qualité de la solution obtenue par rapport à un ensemble de métriques pour mesurer la performance du réseau. De plus, nous devons définir la meilleure stratégie de dimensionnement du réseau de façon à ce qu'elle soit adaptée à la nature dynamique du trafic. Le second problème est celui d'optimiser les coûts d'investissement en capital(CAPEX) et d'opération (OPEX) de l'architecture de transport proposée. Dans le cas du type d'architecture de dimensionnement considérée dans cette thèse, le CAPEX inclut les coûts de routage, d'installation et de mise en service de tous les équipements de type réseau installés aux extrémités des connexions et dans les noeuds intermédiaires. Les coûts d'opération OPEX correspondent à tous les frais liés à l'exploitation du réseau de transport. Étant donné la nature symétrique et le nombre exponentiel de variables dans la plupart des formulations mathématiques développées pour ces types de problèmes, nous avons particulièrement exploré des approches de résolution de type génération de colonnes et algorithme glouton qui s'adaptent bien à la résolution des grands problèmes d'optimisation. Une étude comparative de plusieurs stratégies d'allocation de ressources et d'algorithmes de résolution, sur différents jeux de données et de réseaux de transport de type OWAN démontre que le meilleur coût réseau est obtenu dans deux cas : une stratégie de dimensionnement anticipative combinée avec une méthode de résolution de type génération de colonnes dans les cas où nous autorisons/interdisons le dérangement des connexions déjà établies. Aussi, une bonne répartition de l'utilisation des ressources du réseau est observée avec les scénarios utilisant une stratégie de dimensionnement myope combinée à une approche d'allocation de ressources avec une résolution utilisant les techniques de génération de colonnes. Les résultats obtenus à l'issue de ces travaux ont également démontré que des gains considérables sont possibles pour les coûts d'investissement en capital et d'opération. En effet, une répartition intelligente et hétérogène de ressources d’un réseau sur l'ensemble des noeuds permet de réaliser une réduction substantielle des coûts du réseau par rapport à une solution d'allocation de ressources classique qui adopte une architecture homogène utilisant la même configuration nodale dans tous les noeuds. En effet, nous avons démontré qu'il est possible de réduire le nombre de commutateurs photoniques tout en satisfaisant la demande de trafic et en gardant le coût global d'allocation de ressources de réseau inchangé par rapport à l'architecture classique. Cela implique une réduction substantielle des coûts CAPEX et OPEX. Dans nos expériences de calcul, les résultats démontrent que la réduction de coûts peut atteindre jusqu'à 65% dans certaines jeux de données et de réseau.

Essays in theoretical and applied macroeconomics

Cette thèse s’articule autour de trois chapitres indépendants qui s’inscrivent dans les champs de la macroéconomie, de l’économie monétaire et de la finance internationale. Dans le premier chapitre, je construis un modèle néo-keynesien d’équilibre général sous incertitude pour examiner les implications de la production domestique des ménages pour la politique monétaire. Le modèle proposé permet de reconcilier deux faits empiriques majeurs: la forte sensibilité du produit intérieur brut aux chocs monétaires (obtenue à partir des modèles VAR), et le faible degré de rigidité nominale observé dans les micro-données. Le deuxième chapitre étudie le role de la transformation structurelle (réallocation de la main d’oeuvre entre secteurs) sur la volatilité de la production aggregée dans un panel de pays. Le troisième chapitre quant à lui met en exergue l’importance de la cartographie des échanges commerciaux pour le choix entre un régime de change fixe et l’arrimage à un panier de devises. "Household Production, Services and Monetary Policy" (Chapitre 1) part de l’observation selon laquelle les ménages peuvent produire à domicile des substituts aux services marchands, contrairement aux biens non durables qu’ils acquièrent presque exclusivement sur le marché. Dans ce contexte, ils procèdent à d’importants arbitrages entre produire les services à domicile ou les acquerir sur le marché, dépendamment des changements dans leur revenu. Pour examiner les implications de tels arbitrages (qui s’avèrent être importants dans les micro-données) le secteur domestique est introduit dans un modèle néo-keyenesien d’équilibre général sous incertitude à deux secteurs (le secteur des biens non durables et le secteur des services) autrement standard. Je montre que les firmes du secteur des services sont moins enclin à changer leurs prix du fait que les ménages ont l’option de produire soit même des services substituts. Ceci se traduit par la présence d’un terme endogène supplémentaire qui déplace la courbe de Phillips dans ce secteur. Ce terme croit avec le degré de substituabilité qui existe entre les services produits à domicile et ceux acquis sur le marché. Cet accroissement de la rigidité nominale amplifie la sensibilité de la production réelle aux chocs monétaires, notamment dans le secteur des services, ce qui est compatible avec l’évidence VAR selon laquelle les services de consommation sont plus sensibles aux variations de taux d’intérêt que les biens non durables. "Structural Transformation and the Volatility of Aggregate Output: A Cross-country Analysis" (Chapitre 2) est basée sur l’évidence empirique d’une relation négative entre la part de la main d’oeuvre allouée au secteur des services et la volatilité de la production aggrégée, même lorsque je contrôle pour les facteurs tels que le développement du secteur financier. Ce resultat aggregé est la conséquence des développements sectoriels: la productivité de la main d’oeuvre est beaucoup plus volatile dans l’agriculture et les industries manufacturières que dans les services. La production aggregée deviendrait donc mécaniquement moins volatile au fur et à mesure que la main d’oeuvre se déplace de l’agriculture et de la manufacture vers les services. Pour évaluer cette hypothèse, je calibre un modèle de transformation structurelle à l’économie américaine, que j’utilise ensuite pour générer l’allocation sectorielle de la main d’oeuvre dans l’agriculture, l’industrie et les services pour les autres pays de l’OCDE. Dans une analyse contre-factuelle, le modèle est utlisé pour restreindre la mobilité de la main d’oeuvre entre secteurs de façon endogène. Les calculs montrent alors que le déplacement de la main d’oeuvre vers le secteur des services réduit en effet la volatilité de la production aggregée. "Exchange Rate Volatility under Alternative Peg Regimes: Do Trade Patterns Matter?" (Chapitre 3) est une contribution à la litterature économique qui s’interesse au choix entre divers regimes de change. J’utilise les données mensuelles de taux de change bilatéraux et de commerce extérieur entre 1980 et 2010 pour les pays membre de l’Union Economique et Monétaire Ouest Africaine (UEMOA). La monnaie de ces pays (le franc CFA) est arrimée au franc Francais depuis le milieu des années 40 et à l’euro depuis son introduction en 1999. Au moment de l’arrimage initial, la France était le principal partenaire commercial des pays de l’UEMOA. Depuis lors, et plus encore au cours des dix dernières années, la cartographie des échanges de l’union a significativement changé en faveur des pays du groupe des BICs, notamment la Chine. Je montre dans ce chapitre que l’arrimage à un panier de devises aurait induit une volatilité moins pronnoncée du taux de change effectif nominal du franc CFA au cours de la décennie écoulée, comparé à la parité fixe actuelle. Ce chapitre, cependant, n’aborde pas la question de taux de change optimal pour les pays de l’UEMOA, un aspect qui serait intéressant pour une recherche future.

On the design of customized risk measures in insurance, the problem of capital allocation and the theory of fluctuations for Lévy processes

Dans cette thèse, nous étudions quelques problèmes fondamentaux en mathématiques financières et actuarielles, ainsi que leurs applications. Cette thèse est constituée de trois contributions portant principalement sur la théorie de la mesure de risques, le problème de l’allocation du capital et la théorie des fluctuations. Dans le chapitre 2, nous construisons de nouvelles mesures de risque cohérentes et étudions l’allocation de capital dans le cadre de la théorie des risques collectifs. Pour ce faire, nous introduisons la famille des "mesures de risque entropique cumulatifs" (Cumulative Entropic Risk Measures). Le chapitre 3 étudie le problème du portefeuille optimal pour le Entropic Value at Risk dans le cas où les rendements sont modélisés par un processus de diffusion à sauts (Jump-Diffusion). Dans le chapitre 4, nous généralisons la notion de "statistiques naturelles de risque" (natural risk statistics) au cadre multivarié. Cette extension non-triviale produit des mesures de risque multivariées construites à partir des données financiéres et de données d’assurance. Le chapitre 5 introduit les concepts de "drawdown" et de la "vitesse d’épuisement" (speed of depletion) dans la théorie de la ruine. Nous étudions ces concepts pour des modeles de risque décrits par une famille de processus de Lévy spectrallement négatifs.

Optimal Methodology for Synchronized Scheduling of Parallel Station Assembly with Air Transportation

We present an optimal methodology for synchronized scheduling of production assembly with air transportation to achieve accurate delivery with minimized cost in consumer electronics supply chain (CESC). This problem was motivated by a major PC manufacturer in consumer electronics industry, where it is required to schedule the delivery requirements to meet the customer needs in different parts of South East Asia. The overall problem is decomposed into two sub-problems which consist of an air transportation allocation problem and an assembly scheduling problem. The air transportation allocation problem is formulated as a Linear Programming Problem with earliness tardiness penalties for job orders. For the assembly scheduling problem, it is basically required to sequence the job orders on the assembly stations to minimize their waiting times before they are shipped by flights to their destinations. Hence the second sub-problem is modelled as a scheduling problem with earliness penalties. The earliness penalties are assumed to be independent of the job orders.

Optimal Traffic Grooming in WDM using Lighttours

Recent developments in optical communications have allowed simpler optical devices to improve network resource utilization. As such, we propose adding a lambda-monitoring device to a wavelength-routing switch (WRS) allowing better performance when traffic is routed and groomed. This device may allow a WRS to aggregate traffic over optical routes without incurring in optical-electrical-optical conversion for the existing traffic. In other words, optical routes can be taken partially to route demands creating a sort of "lighttours". In this paper, we compare the number of OEO conversions needed to route a complete given traffic matrix using either lighttours or lightpaths

Grado de aclaramiento de tatuajes y eventos adversos, posterior a una sesión con láser q-switch

Introducción: Los resultados de la remoción de tatuajes con láser de sesión a sesión según los parámetros utilizados son limitados en la literatura. Objetivo: Evaluar los cambios en el aclaramiento de tatuajes y factores asociados posterior a una sesión con láser y los efectos adversos. Materiales y Métodos: Estudio longitudinal retrospectivo de antes y después de 1 sesión de con láser para remoción de tatuajes, donde se determinaron parámetros del tratamiento, aclaramiento y efectos adversos. Resultados: Se evaluaron 35 pacientes para un total de 98 sesiones, fototipo de piel II y IV. Equipos utilizados laser Q-Switch Nd Yag 1064 (83.3%), láser Q-Switch Nd YAG 532(11.3%) y laser Q-Switch Rubí (4.1%). El aclaramiento posterior a la sesión de láser fue evaluado por dos evaluadores independientes, mostrando concordancia significativa (Kappa de 0.615, p<0.001), con aclaración en un 96% de los tatuajes después de la sesión de láser. (p< 0.001). Se encontraron cambios significativos entre la densidad de energía aplicada y las categorías de aclaramiento de la escala de 0 a 3, siendo a mayor densidad mayor el nivel de aclaramiento (p= 0.05). No se encontró asociación significativa entre el número de pases y el aclaramiento del tatuaje. Los efectos adversos fueron del 5.4%. Cicatriz 2%, hiperpigmentación 2% y hipopigmentación 1%. Conclusión: Posterior a una sesión de remoción de tatuajes con láser Q-Switch hay un aclaramiento significativo en un 96% asociado con la densidad de energía, a mayor densidad de energía mayor el nivel de aclaramiento y no al número de pases realizados.

Stabilizing swarm intelligence search via positive feedback resource allocation

A novel Swarm Intelligence method for best-fit search, Stochastic Diffusion Search, is presented capable of rapid location of the optimal solution in the search space. Population based search mechanisms employed by Swarm Intelligence methods can suffer lack of convergence resulting in ill defined stopping criteria and loss of the best solution. Conversely, as a result of its resource allocation mechanism, the solutions SDS discovers enjoy excellent stability.

Asset allocation, cross-class correlation and the structure of property returns

Practical applications of portfolio optimisation tend to proceed on a “top down” basis where funds are allocated first at asset class level (between, say, bonds, cash, equities and real estate) and then, progressively, at sub-class level (within property to sectors, office, retail, industrial for example). While there are organisational benefits from such an approach, it can potentially lead to sub-optimal allocations when compared to a “global” or “side-by-side” optimisation. This will occur where there are correlations between sub-classes across the asset divide that are masked in aggregation – between, for instance, City offices and the performance of financial services stocks. This paper explores such sub-class linkages using UK monthly stock and property data. Exploratory analysis using clustering procedures and factor analysis suggests that property performance and equity performance are distinctive: there is little persuasive evidence of contemporaneous or lagged sub-class linkages. Formal tests of the equivalence of optimised portfolios using top-down and global approaches failed to demonstrate significant differences, whether or not allocations were constrained. While the results may be a function of measurement of market returns, it is those returns that are used to assess fund performance. Accordingly, the treatment of real estate as a distinct asset class with diversification potential seems justified.

Optimal growth strategies when mortality and production rates are size-dependent

Pontryagin's maximum principle from optimal control theory is used to find the optimal allocation of energy between growth and reproduction when lifespan may be finite and the trade-off between growth and reproduction is linear. Analyses of the optimal allocation problem to date have generally yielded bang-bang solutions, i.e. determinate growth: life-histories in which growth is followed by reproduction, with no intermediate phase of simultaneous reproduction and growth. Here we show that an intermediate strategy (indeterminate growth) can be selected for if the rates of production and mortality either both increase or both decrease with increasing body size, this arises as a singular solution to the problem. Our conclusion is that indeterminate growth is optimal in more cases than was previously realized. The relevance of our results to natural situations is discussed.

Energy-efficient resource allocation in OFDM systems with distributed antennas

In this paper, we develop an energy-efficient resource-allocation scheme with proportional fairness for downlink multiuser orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) systems with distributed antennas. Our aim is to maximize energy efficiency (EE) under the constraints of the overall transmit power of each remote access unit (RAU), proportional fairness data rates, and bit error rates (BERs). Because of the nonconvex nature of the optimization problem, obtaining the optimal solution is extremely computationally complex. Therefore, we develop a low-complexity suboptimal algorithm, which separates subcarrier allocation and power allocation. For the low-complexity algorithm, we first allocate subcarriers by assuming equal power distribution. Then, by exploiting the properties of fractional programming, we transform the nonconvex optimization problem in fractional form into an equivalent optimization problem in subtractive form, which includes a tractable solution. Next, an optimal energy-efficient power-allocation algorithm is developed to maximize EE while maintaining proportional fairness. Through computer simulation, we demonstrate the effectiveness of the proposed low-complexity algorithm and illustrate the fundamental trade off between energy and spectral-efficient transmission designs.

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. 

A roughly smooth optimal consumption path: smoothing the rough annuity puzzle

A inconsistência entre a teoria e o comportamento empírico dos agentes no que tange ao mercado privado de pensões tem se mostrado um dos mais resistentes puzzles presentes na literatura econômica. Em modelos de otimização intertemporal de consumo e poupança sob incerteza em relação ao tempo de vida dos agentes, anuidades são ativos dominantes, anulando ou restringindo fortemente a demanda por ativos cujos retornos não estão relacionados à probabilidade de sobrevivência. Na prática, entretanto, consumidores são extremamente céticos em relação às anuidades. Em oposição ao seguro contra longevidade oferecido pelas anuidades, direitos sobre esses ativos - essencialmente ilíquidos - cessam no caso de morte do titular. Nesse sentido, choques não seguráveis de liquidez e a presença de bequest motives foram consideravelmente explorados como possíveis determinantes da baixa demanda verificada. Apesar dos esforços, o puzzle persiste. Este trabalho amplia a dominância teórica das anuidades sobre ativos não contingentes em mercados incompletos; total na ausência de bequest motives, e parcial, quando os agentes se preocupam com possíveis herdeiros. Em linha com a literatura, simulações numéricas atestam que uma parcela considerável do portfolio ótimo dos agentes seria constituída de anuidades mesmo diante de choques de liquidez, bequest motives, e preços não atuarialmente justos. Em relação a um aspecto relativamente negligenciado pela academia, mostramos que o tempo ótimo de conversão de poupança em anuidades está diretamente relacionado à curva salarial dos agentes. Finalmente, indicamos que, caso as preferências dos agentes sejam tais que o nível de consumo ótimo decaia com a idade, a demanda por anuidades torna-se bastante sensível ao sobrepreço (em relação àquele atuarialmente justo) praticado pela indústria, chegando a níveis bem mais compatíveis com a realidade empírica.

Optimal growth in a two-sector model without discounting: a geometric investigation

We characterize optimal policy in a two-sector growth model with xed coeÆcients and with no discounting. The model is a specialization to a single type of machine of a general vintage capital model originally formulated by Robinson, Solow and Srinivasan, and its simplicity is not mirrored in its rich dynamics, and which seem to have been missed in earlier work. Our results are obtained by viewing the model as a specific instance of the general theory of resource allocation as initiated originally by Ramsey and von Neumann and brought to completion by McKenzie. In addition to the more recent literature on chaotic dynamics, we relate our results to the older literature on optimal growth with one state variable: speci cally, to the one-sector setting of Ramsey, Cass and Koopmans, as well as to the two-sector setting of Srinivasan and Uzawa. The analysis is purely geometric, and from a methodological point of view, our work can be seen as an argument, at least in part, for the rehabilitation of geometric methods as an engine of analysis.

A cooperative game theory analysis for transmission loss allocation

This paper presents an analysis and discussion, based on cooperative game theory, for the allocation of the cost of losses to generators and demands in transmission systems. We construct a cooperative game theory model in which the players are represented by equivalent bilateral exchanges and we search for a unique loss allocation solution, the Core. Other solution concepts, such as the Shapley Value, the Bilateral Shapley Value and the Kernel are also explored. Our main objective is to illustrate why is not possible to find an optimal solution for allocating the cost of losses to the users of a network. Results and relevant conclusions are presented for a 4-bus system and a 14-bus system. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.