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Título: Projeto integrado de redes ópticas de longa distância e Metropolitanas usando algoritmos de inteligência computacional: estudo de caso para o estado de Pernambuco
Autor: Nascimento, Jorge Candeias do
Endereco Lattes do autor: http://lattes.cnpq.br/8065833426856653
Orientador: Araújo, Danilo Ricardo Barbosa de
Endereco Lattes do orientador : http://lattes.cnpq.br/2708354422178489
Palavras-chave: Algorítmos computacionais;Redes de computadores;Ethernet (Redes locais de computadores)
Data do documento: 2017
Citação: NASCIMENTO, Jorge Candeias do. Projeto integrado de redes ópticas de longa distância e Metropolitanas usando algoritmos de inteligência computacional: estudo de caso para o estado de Pernambuco. 2017. 95 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ciência da Computação) - Departamento de Computação, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife, 2018.
Abstract: Nowadays, several network technologies with different prices and adaptations are appearing in the market. A network topology project involves several metrics; the metrics are used to evaluate a project. In the evaluation we use metrics such as robustness metrics (which help in the network’s ability to recover from a failure), blocking probability and energy consumption. The best way to optimize infrastructure in a network design would be to use the latest technologies, only the most efficient ones, even if such technologies are more expensive. However, of the metrics to be considered in this type of project, one of them is the cost (capital employed). Therefore, it is not always feasible to use the most expensive ones on the market. Many technical issues can help control the metrics of these projects, among which is the network topology (link interconnection). Multiobjective evolutionary algorithms (algorithms inspired by the evolution of the species) have been studied in the state of the art for the conception of network topologies. At the same time, clustering algorithms (algorithms specialized in separating samples into groups) have been used in other types of network studies. This study aimed to make use of computational intelligence algorithms in the construction of a network topology project, using the state of Pernambuco as a case study. In a first stage of the study, a clustering algorithm was used in the division of the state into groups. The intention of this part of the work was to measure the coverage of the network in relation to the entire size of the state, and thus ensure the completeness of the network. In addition, the clustering stage also aimed to propose a cost control model through the merging of different technologies for the network (Passive or active) depending on the function of the network segment. In a second step, an evolutionary multiobjective algorithm was used to compose several network topologies that served the clusters created in the previous step. This algorithm has evolved the various network topologies in order to improve four metrics, Blocking Probability, Cost, Energy Consumption and Algebraic Connectivity. The multiobjective algorithm was designed as a memetic algorithm, and, after a set of executions, the algorithm performances were compared with and without the alteration. The results of the tests, in the first stage, showed that the clustering techniques are quite efficient and adaptable to the proposed goal both in terms of network completeness and cost control. Already in the second stage, or multiobjective search stage, it was verified, through the use of a quality indicator (hypervolume), that there was an improvement of the algorithm in relation to convergence and diversity to the Pareto curve, with the use in its new form as memetic algorithm.
Resumo: Nos dias atuais, várias tecnologias de redes com diferentes preços e adequações vem surgindo no mercado. Um projeto de topologia de rede envolve várias métricas, as métricas são utilizadas para avaliar um projeto. Na avaliação utilizamos métricas como, por exemplo, as métricas de robustez (que auxiliam na capacidade da rede de se recuperar de uma falha), probabilidade de bloqueio e consumo energético. O ideal para otimizar a infraestrutura, em um projeto de redes, seria usar as tecnologias mais recentes, só as mais eficientes, mesmo que tais tecnologias sejam mais caras. Entretanto, das métricas a serem consideradas neste tipo de projeto, uma delas é o custo (capital empregado). Portanto, nem sempre é viável usar o que há de mais caro no mercado. Muitas questões técnicas podem ajudar no controle das métricas destes projetos, dentre elas está a topologia da rede (interconexão do links). Algoritmos evolucionários multiobjetivos (algoritmos inspirados na evolução das espécies) vem sendo estudados no estado da arte para a concepção de topologias de rede. Ao mesmo tempo, algoritmos de clustering (algoritmos especializados em separar amostras em grupos) vem sendo usados em outros tipos de estudos em redes. Este estudo teve por objetivo fazer o uso de algoritmos de inteligência computacional na construção de um projeto de topologia de redes, utilizando o estado de Pernambuco como um estudo de caso. Em uma primeira etapa do estudo, foi usado um algoritmo de clustering na divisão do estado em grupos. A intenção dessa parte do trabalho foi de medir a cobertura da rede em relação a toda a dimensão do estado, e, dessa forma garantir a completude da rede. Além disso a etapa de clustering também objetivou propor um modelo de controle de custos através de mescla de diferentes tecnologias para a rede (Passiva ou ativa) dependendo da função do trecho de rede. Em uma segunda etapa, foi usado um algoritmo evolucionário multiobjetivo para compor diversas topologias de redes que atendiam aos clusters criados na etapa anterior. Esse algoritmo, evoluiu as diversas topologias de rede em função de melhorar quatro métricas, Probabilidade de Bloqueio, Custo, Consumo energético e Conectividade algébrica. O algoritmo multiobjetivo foi concebido como um algoritmo memético, e, após um conjunto de execuções, foram comparados os desempenhos do algoritmo com e sem a alteração. Os resultados dos testes, na primeira etapa, mostraram que as técnicas de clustering são bastante eficientes e adaptáveis ao objetivo proposto tanto no que se diz respeito a completude da rede quanto no controle de custos. Já na segunda etapa, ou etapa de busca multiobjetivos, foi constatado, através do uso de um indicador de qualidade (o hypervolume), que houve melhora do algoritmo em relação a convergência e a diversidade à curva de Pareto, com o uso em sua nova forma como algoritmo memético.
URI: https://repository.ufrpe.br/handle/123456789/916
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