1. Vertex Coloring with Communication Constraints in Synchronous Broadcast Networks
- Author
-
François Taïani, Hicham Lakhlef, Michel Raynal, Heuristique et Diagnostic des Systèmes Complexes [Compiègne] (Heudiasyc), Université de Technologie de Compiègne (UTC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), the World Is Distributed Exploring the tension between scale and coordination (WIDE), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SYSTÈMES LARGE ÉCHELLE (IRISA-D1), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), ANR-16-CE40-0023,DESCARTES,Abstraction modulaire pour le calcul distribué(2016), ANR-12-IS02-0004,CO²Dim,Coordination et programmation de MEMS intelligents distribués(2012), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
- Subjects
Vertex (graph theory) ,Correctness ,Computer science ,02 engineering and technology ,Upper and lower bounds ,Message-passing ,Broadcast/receive communication ,Synchronous systems ,0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering ,Graph coloring ,020203 distributed computing ,TDMA slot allocation ! ,business.industry ,Message passing ,Vertex coloring ,16. Peace & justice ,Graph ,Vertex (geometry) ,Computational Theory and Mathematics ,Multi-coloring ,Hardware and Architecture ,Distributed algorithm ,Signal Processing ,Broadcast communication network ,Index Terms-Distributed algorithms ,[INFO.INFO-DC]Computer Science [cs]/Distributed, Parallel, and Cluster Computing [cs.DC] ,business ,Computer network - Abstract
International audience; This paper considers distributed vertex-coloring in broadcast/receive networks suffering from conflicts and collisions. (A collision occurs when, during the same round, messages are sent to the same process by too many neighbors; a conflict occurs when a process and one of its neighbors broadcast during the same round.) More specifically, the paper focuses on multi-channel networks, in which a process may either broadcast a message to its neighbors or receive a message from at most γ of them. The paper first provides a new upper bound on the corresponding graph coloring problem (known as frugal coloring) in general graphs; proposes an exact bound for the problem in trees; presents a deterministic, parallel, color-optimal, collision-and conflict-free distributed coloring algorithm for trees; proves the correctness of this algorithm; and finally evaluates experimentally its performance using simulations that show our solution clearly outperforms a reference protocol for distributed TDMA slot-allocation.
- Published
- 2019