Kuş sürüsü eniyileme algoritması ile güvenilir haberleşme şebeke tasarımı
Design of reliable communication networks using particle swarm optimization
Yazar: UFUK AKDAĞ
Danışman: PROF. DR. FULYA ALTIPARMAK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering

Özet:
Haberleşme şebekeleri, bilginin elde edilmesi, depolanması ve dağıtılmasında en önemli kaynaktır. Haberleşme alt yapısındaki büyük yatırımlar ve haberleşme şebekelerinden istenilen servis kalitesinden dolayı, haberleşme şebekelerinin tasarımının önemi artmıştır. Haberleşme şebekelerinin performansını belirlemek için kullanılan en önemli parametrelerden birisi şebeke güvenilirliğidir. Bir şebekenin güvenilirliği, haberleşme şebekesinin tasarımının yanı sıra haberleşme cihazlarının kullanılabilirliğine ve güvenilirliğine bağlıdır. Haberleşme şebekelerinin topolojik tasarımı NP-zor bir problemdir. Bu tezde, farklı tipte haberleşme hatlarının söz konusu olduğu durumda haberleşme şebekelerinin tasarımı için Kuş Sürüsü Eniyilemeye (KSE) dayalı bir sezgisel algoritma geliştirilmiştir. Tasarım problemi; güvenilirlik kısıtı altında en az maliyetli haberleşme şebeke topolojisinin elde edilmesi olarak tanımlanabilir. Tez kapsamında geliştirilen KSE'de, arama sırasında yeni çözümlerin elde edilmesi için genetik operatörler, algoritmada çeşitlendirmeyi ve yoğunlaşmayı sağlamak için sırasıyla tavlama benzetimi ve yerel arama algoritmaları kullanılmaktadır. Geliştirilen KSE algoritmasının performansı iki aşamada incelenmiştir. Birinci aşamada, tek tip hattın söz konusu olduğu tasarım probleminde KSE'nin performansı, literatürde bu problem için önerilmiş algoritmalar ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. İkinci aşamada ise alternatif hatların ve bu hatlar arasında seçimin söz konusu olduğu tasarım problemi için geliştirilen KSE yaklaşımının performansı değerlendirilmiştir. Deneysel çalışmada, düğüm sayısı 6 ile 50 arasında değişen toplam 204 test problemi kullanılmıştır.

Abstract:
The communication networks are the primary source for information creation, storage, distribution and retrieval. Because of the reliability and service quality requirements of communication networks and the large investments in communication infrastructure, the design of communication networks is a very critical activity. One of the important parameters determining the performance of communication networks is network reliability. The network reliability strongly depends on not only the topological layout of the communication networks but also the reliability and availability of the communication facilities. The design of communication networks is an NP-hard problem. In this study, an heuristic algorithm based on Particle Swarm Optimization (PSO) is developed for topological optimization of backbone telecommunication networks with different link options. Network design problem can be defined as obtaining minimum cost communication network topology under reliability constraint. The PSO algorithm which is developed for this thesis is hybridized with genetic operators for generating new solutions, diversification is carried out with simulated annealing to avoid the risk of being entrapped in a local optimum, and local search methods is utilized for intensification of the search through better neighbourhood solutions. The performance of the PSO algorithm developed is evaluated in two stages. In the first stage, the PSO dealing with single link type network design problem is compared with algorithms from literature. In the second stage, the PSO dealing with multi-link type network design problem is considered. Experimental study is conducted on 204 sample problems having 6 to 50 nodes.