Fault Diameter and Mutually Disjoint Paths in Multidimensional Torus Networks

An interconnection network can be represented as a graph where a vertex corresponds to a node and an edge corresponds to a link. The diameter of an interconnection network is the maximum length of the shortest paths between all pairs of vertices. The fault diameter of an interconnection network G is the maximum length of the shortest paths between all two fault-free vertices when there are $_k(G)-1$ or less faulty vertices, where $_k(G)$ is the connectivity of G. The fault diameter of an R-regular graph G with diameter of 3 or more and connectivity ${\tau}$ is at least diam(G)+1 where diam(G) is the diameter of G. We show that the fault diameter of a 2-dimensional $m{\times}n$ torus with $m,n{\geq}3$ is max(m,n) if m=3 or n=3; otherwise, the fault diameter is equal to its diameter plus 1. We also show that in $d({\geq}3)$-dimensional $k_1{\times}k_2{\times}{\cdots}{\times}k_d$ torus with each $k_i{\geq}3$, there are 2d mutually disjoint paths joining any two vertices such that the lengths of all these paths are at most diameter+1. The paths joining two vertices u and v are called to be mutually disjoint if the common vertices on these paths are u and v. Using these mutually disjoint paths, we show that the fault diameter of $d({\geq}3)$-dimensional $k_1{\times}k_2{\times}{\cdots}{\times}k_d$ totus with each $k_i{\geq}3$ is equal to its diameter plus 1.

다차원 토러스 네트워크의 고장지름과 서로소인 경로들

상호연결망은 그래프로 모델링 할 수 있다: 노드는 정점으로 대응시키고, 링크는 에지로 대응시킨다. 상호연결망(그래프)의 지름은 서로 다른 모든 두 정점 사이의 최단경로 길이 중 최대이다. 상호연결망의 고장지름이란 연결도-1 개 이하의 임의의 정점에 고장이 있을 경우, 이들 고장 정점들을 제거한 연결망에서 모든 두 정점사이의 최단경로 길이 중 최대이다. 지름이 3이상이고 연결도가 r인 r-정규(regular) 그래프의 고장지름은 지름+1이상이다. 이 논문에서는 $m,n{\geq}3$ 인 2-차원 $m{\times}n$ 토러스에서 m=3 혹은 n=3일 때 고장지름은 max(m,n)이고, m,n>3일 때 고장지름은 지름 +1임을 보인다. 그리고 $k_i{\geq}3(1{\leq}i{\leq}d)$이고 $d{\geq}3$인 d- 차원 $k_1{\times}k_2{\times}{\cdots}{\times}k_d$ 토러스에서 서로 다른 임의의 두 정점 사이에 길이가 지름+1이하인 서로소인 경로들이 2d 개 존재함을 보인다. 두 정점 u와 v 사이의 서로소인 경로들이란, 공통의 정점들이 u와 v만 있는 경로들을 말한다. 이들 서로소인 경로들을 이용하여 $k_i{\geq}3(1{\leq}i{\leq}d)$이고 $d{\geq}3$인 d-차원 $k_1{\times}k_2{\times}{\cdots}{\times}k_d$ 토러스의 고장지름이 지름+1임을 보인다.