Throughput is a main performance objective in communication networks. This paper considers a fundamental maximum throughput routing problem -- the all-or-nothing multicommodity flow (ANF) problem -- in arbitrary directed graphs and in the practically relevant but challenging setting where demands can be (much) larger than the edge capacities. Hence, in addition to assigning requests to valid flows for each routed commodity, an admission control mechanism is required which prevents overloading the network when routing commodities. We make several contributions. On the theoretical side we obtain substantially improved bi-criteria approximation algorithms for this NP-hard problem. We present two non-trivial linear programming relaxations and show how to convert their fractional solutions into integer solutions via randomized rounding. One is an exponential-size formulation (solvable in polynomial time using a separation oracle) that considers a "packing" view and allows a more flexible approach, while the other is a generalization of the compact LP formulation of Liu et al. (INFOCOM'19) that allows for easy solving via standard LP solvers. We obtain a polynomial-time randomized algorithm that yields an arbitrarily good approximation on the weighted throughput while violating the edge capacity constraints by only a small multiplicative factor. We also describe a deterministic rounding algorithm by derandomization, using the method of pessimistic estimators. We complement our theoretical results with a proof of concept empirical evaluation.


翻译:通勤是通信网络的一个主要绩效目标。本文件认为,在任意定向图表和实际相关但具有挑战性的环境下,需求可能(大大)大于边际能力,因此,除了对每种路由商品的有效流动提出要求外,还需要一种准入控制机制,防止在选择商品时使网络超负荷。我们作出了一些贡献。在理论方面,我们为这一NP-硬性问题获得大大改进的双标准近似算法。我们提出了两个非三线线线编程宽松,并展示如何通过随机四舍五入将其分解解决方案转换为整形解决方案。一个是指数规模的配方(在多线性时间里,使用分离或骨架),考虑“包装”观点,允许采取更灵活的方法,而另一个是普遍化LP-L-el-al(INFOCOM'19)的缩放式缩略图,通过标准的LP-硬性解析器简单解析。我们获得了两个非三角线性线性编程松动方案,并展示了如何通过随机化的整形平级算法将分解后,我们只能通过一个任意的平面性平级的平级算法,用一个扭曲的平级算法,通过任意地分析方法将一个扭曲性平局性平局性平整制的平流算法。

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