Diseño de Redes Resilientes: Problema de Caminos Más Cortos Disjuntos para Aplicaciones de Transmisión de Energía
Autores: Jha, Amit; Song, Haotian; Zinchenko, Yuriy
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño de Redes Resilientes: Problema de Caminos Más Cortos Disjuntos para Aplicaciones de Transmisión de Energía
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Redundancia
Seguridad
Fiabilidad
Enrutamiento
Grafo ponderado
Heurística
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
La redundancia de rutas es esencial para la seguridad y la fiabilidad en muchos problemas de enrutamiento del mundo real, como el diseño de redes para la transmisión de energía, el transporte, etc. Estos problemas suelen plantearse para encontrar el camino más corto en un grafo ponderado. Para el camino más corto con redundancia de rutas, particularmente en el problema de las Dos Rutas Disjuntas Más Cortas (DS2P), se desean dos rutas disjuntas de tal manera que se minimice el peso combinado de las dos rutas mientras se mantiene una separación mínima de distancia entre ellas. La formulación convencional de lo anterior requiere un modelo de programación entera mixta (MIP) a gran escala. Sin embargo, este enfoque es prácticamente intratable debido a la complejidad del modelo y al tiempo de ejecución extremadamente largo. Demostramos por qué DS2P es NP-completo y proponemos una heurística eficiente para encontrar una solución aproximada al problema en un marco de tiempo mucho más corto. Demostramos el enfoque en un conjunto de datos realista para el enrutamiento de transmisión de energía, integrando la metodología computacional con una interfaz de visualización utilizando Google Maps. El software prototipo resultante está disponible de forma gratuita a través de GitHub y se puede implementar en una plataforma en la nube, como Amazon AWS.
Descripción
La redundancia de rutas es esencial para la seguridad y la fiabilidad en muchos problemas de enrutamiento del mundo real, como el diseño de redes para la transmisión de energía, el transporte, etc. Estos problemas suelen plantearse para encontrar el camino más corto en un grafo ponderado. Para el camino más corto con redundancia de rutas, particularmente en el problema de las Dos Rutas Disjuntas Más Cortas (DS2P), se desean dos rutas disjuntas de tal manera que se minimice el peso combinado de las dos rutas mientras se mantiene una separación mínima de distancia entre ellas. La formulación convencional de lo anterior requiere un modelo de programación entera mixta (MIP) a gran escala. Sin embargo, este enfoque es prácticamente intratable debido a la complejidad del modelo y al tiempo de ejecución extremadamente largo. Demostramos por qué DS2P es NP-completo y proponemos una heurística eficiente para encontrar una solución aproximada al problema en un marco de tiempo mucho más corto. Demostramos el enfoque en un conjunto de datos realista para el enrutamiento de transmisión de energía, integrando la metodología computacional con una interfaz de visualización utilizando Google Maps. El software prototipo resultante está disponible de forma gratuita a través de GitHub y se puede implementar en una plataforma en la nube, como Amazon AWS.