Efektywne metody jednoczesnego wyznaczania optymalnego routingu i przydziału pasma w sieci

Kluczowe dla inżynierii ruchu zadanie przydziału dostępnego pasma do strumieni ruchu można sformułować w kategoriach maksymalizacji użyteczności, będącej rosnącą funkcją przepływności. Nie powinno się go rozpatrywać w oderwaniu od zagadnienia wyznaczenia optymalnego routingu, gdyż wybór ścieżek determinuje obciążenie poszczególnych łączy, a wraz z ich przepustowością definiuje ograniczenia w zadaniu optymalizacji. Problem jednoczesnego wyznaczania optymalnego routingu i alokacji pasma należy niestety do klasy zadań NP-trudnych. W niniejszym artykule pokazano, że możliwe jest rozwiązanie zadań o niewielkiej wymiarowości przy użyciu efektywnych solwerów nieliniowego programowania mieszanego. Zaproponowano też sposób otrzymywania w czasie wielomianowym dopuszczalnych, suboptymalnych rozwiązań , który jest możliwy do zastosowania w większych zadaniach.

---

The key problem of the network traffic engineering is an allocation of the available bandwidth to the traffic flows. It can be formulated in terms of maximizing the total utility, being a concave function of the allocation vector in the presence of constraints defined by the throughput of network links. This problem is coupled through the constraints with a routing problem, because the choice of paths determines the load on links. The problem of joint calculation of the optimal routing and bandwidth allocation is unfortunately NP-hard. The paper presents a mixed integer nonlinear programming formulation of the problem and demonstrates, that for small examples it can be solved in a reasonable time. The proposition of the heuristic method for obtaining suboptimal, feasible solution in polynomial time is then presented.