Routing and wavelength assignment with protection: A quadratic unconstrained binary optimization approach enabled by Digital Annealer technology
Notice bibliographique
Résumé
Routing and wavelength assignment with protection is an important problem in telecommunications. Given an optical network and incoming connection requests, a commonly studied variant of the problem aims to grant a maximum number of requests by assigning lightpaths with minimum network resource usage, while ensuring the provided services remain functional in the case of a single-link failure through dedicated protection paths. We consider a version where alternative lightpaths for requests are assumed to be given as a precomputed set and show that it is NP-hard. We formulate the problem as an Integer Programming (IP) model and also use it as a foundation to develop a Quadratic Unconstrained Binary Optimization (QUBO) model. We present necessary and sufficient conditions on objective function parameters to prioritize request granting objective over wavelength-link usage for both models, and a sufficient condition ensuring the exactness of the QUBO model. Moreover, we implement a problem-specific branch-and-cut algorithm for the IP model and employ a new quantum-inspired technology, Digital Annealer (DA), for the QUBO model. We conduct computational experiments on a large suite of nontrivial instances to assess the efficiency and efficacy of all of these approaches as well as two problem-specific heuristics. Although the objective penalty coefficient values that guarantee the exactness of the QUBO model were outside the acceptable range for DA, it always yielded feasible solutions even with smaller values in practice. The results show that the emerging technology DA outperforms the considered techniques coupled with GUROBI in finding mostly significantly better or as good solutions in two minutes compared to two-hour run time, whereas problem-specific heuristics fail to be competitive.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».