Wireless Network Design: Optimization Models and Solution ...

Contents ix
5.4.1 The Nearest Available Tower Principle . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.4.2 Randomized Greedy Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.4.3 Improving Branch-and-Bound Performance . . . . . . . . . . . 118
5.4.4 Dealing with Numerical Instability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
5.4.5 Reducing Problem Size. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
6 Optimization Based WLAN Modeling and Design . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Jeff Kennington, Jason Kratz, and Gheorghe Spiride
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.2 Literature Survey . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
6.2.1 Site Surveys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
6.2.2 Coverage Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
6.2.3 Channel Assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
6.2.4 Access Point Placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
6.2.5 Proprietary Design Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
6.2.6 Current State-of-the-Art . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
6.3 A Maximimum Capacity-Oriented Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
6.3.1 Solution Techniques for the Capacity-Oriented Model . . . 140
6.3.2 Empirical Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
6.4 Summary and Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
7 Spectrum Auctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Karla Hoffman
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
7.2 Some Auction Terms and Mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
7.3 The First Spectrum Auction: The New Zealand Experiment . . . . . . 152
7.4 Evolution of the US Simultaneous Ascending Auction (SAA)
Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
7.5 Combinatorial Auction Designs and their Use for Spectrum
Allocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
7.5.1 Sealed-bid Combinatorial Designs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
7.5.2 Two Combinatorial Ascending Auction Designs . . . . . . . . 165
7.6 The Need for Bidder-aide Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
7.7 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
8 The Design of Partially Survivable Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Syam Menon
8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
8.2 The Single Period Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
8.2.1 Problem Formulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
8.2.2 Reduction to a Binary Knapsack Problem . . . . . . . . . . . . . 180
8.3 The Multi-period Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
8.3.1 Problem Description and Formulations . . . . . . . . . . . . . . . . 182