速度感知网络设计：基于参数化优化的方法
最优化与控制
2025-06-26 v1
摘要
网络设计问题自 1950 年代以来一直受到关注，因为其可应用于广泛的实际应用场景，例如通信网络和交通网络的设计。在经典网络设计问题中，目标是最小化将需求流通过图形的路由成本。本文引入了该问题的一个通用版本，其中目标是在路由成本和递送速度之间进行权衡；我们引入了速度覆盖(speed-coverage)的概念，其定义为在小于 1 天内发送到目的地的唯一物品数量。速度覆盖是网络设计和起源节点库存的函数，具体而言，如果某件商品在能够在 24 小时内到达目的地的起源节点上有库存，则该商品可以在 1 天内送达。建模库存本质上是复杂的，因为库存覆盖由描述为整数函数的函数表示，其中的点数量随起源站点数量呈指数级增长，而每个点都要使用历史数据进行评估。为规避这种复杂性，我们首先利用参数化优化方法，将非线性的路由与速度覆盖联合优化问题转化为等价的混合整数线性规划。随后，我们提出一种抽样策略，以避免对速度覆盖函数的所有点进行评估。我们在一系列具有代表性情景和网络规模的数值测试中评估了所提出的方法。我们表明，在考虑路由成本和速度覆盖所带来的货币收益时，我们的方法平均 outperform baseline 8.36%。
引用
@article{arxiv.2506.20216,
title = {Speed-Aware Network Design: A Parametric Optimization Approach},
author = {Ugo Rosolia and Marc Bataillou Almagro and George Iosifidis and Martin Gross and Georgios Paschos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.20216},
year = {2025}
}