Subgrafs d'energia mínima en xarxes ad-hoc
Visualitza/Obre
Estadístiques de LA Referencia / Recolecta
Inclou dades d'ús des de 2022
Cita com:
hdl:2099.1/4685
Tipus de documentProjecte/Treball Final de Carrera
Data2008-01-23
Condicions d'accésAccés obert
Llevat que s'hi indiqui el contrari, els
continguts d'aquesta obra estan subjectes a la llicència de Creative Commons
:
Reconeixement-NoComercial-CompartirIgual 2.5 Espanya
Abstract
En una xarxa de comunicacions ad-hoc els diferents nodes són normalment
dispositius sense fils que poden situar-se sobre qualsevol punt de l’espai. En
aquest tipus de xarxes s’ha de definir els enllaços entre els diferents
dispositius sobre la marxa, de manera que existeixi una connectivitat entre tots
els nodes que conformen la xarxa.
El present projecte té com a objectiu el disseny de la topologia d’una xarxa adhoc
amb un doble requeriment. D’una banda, s’ha d’aconseguir connectivitat
completa, és a dir, s’ha de garantir que un node pugui enviar informació a tota
la resta de nodes de la xarxa encara que aquesta operació es faci a través de
nodes intermedis i, en segon lloc, s’ha d’aconseguir que el consum total
d’energia de la xarxa sigui mínim.
Per a resoldre aquest problema, anomenat subgraf de difusió d’energia
mínima (MECBS), es presenten dos algoritmes probabilistes –simulated
annealing i formigues– a més d’un algoritme determinista basat en l’obtenció
d’arbres generadors mínims mitjançant Kruskal. Tots tres algoritmes són
analitzats i comparats detalladament per tal d’extreure les conclusions que
proporcionin una millor solució al problema del MECBS.
Descripció
En una xarxa de comunicacions ad-hoc els diferents nodes són normalment
dispositius sense fils que poden situar-se sobre qualsevol punt de l’espai. En
aquest tipus de xarxes s’han de definir els enllaços entre els diferents
dispositius sobre la marxa, de manera que existeixi una connectivitat entre tots
els nodes de la xarxa. Una primera solució consistiria en cobrir des de cada un
dels nodes tota la resta de nodes de la xarxa, o el que és el mateix, en crear
una xarxa completa en la que tots els nodes es comuniquessin directament
entre si a través d’enllaços sense fils. En aquest escenari, però, un node hauria
d’arribar directament als nodes més llunyans de la xarxa, cosa que suposaria
un consum considerable d’energia. Això és, a més, un punt de vital importància
en les xarxes ad-hoc ja que els diferents dispositius que les conformen solen
ser elements portàtils que funcionen amb bateries. És per aquest motiu que en
les xarxes ad-hoc s’intenta reduir el radi de cobertura dels diferents nodes amb
l’objectiu de minimitzar el consum d’energia. D’aquesta manera, s’intenta que
un node es comuniqui directament només amb els dispositius veïns més
propers, de forma que per enviar informació als nodes més llunyans ho faci a
través d’una sèrie de dispositius intermedis.
El present projecte té com a objectiu el disseny de la topologia d’una xarxa adhoc
amb un doble requeriment. D’una banda, s’ha d’aconseguir connectivitat
completa, és a dir, s’ha de garantir que un node pugui enviar informació a tota
la resta de nodes de la xarxa encara que aquesta operació es faci a través de
nodes intermedis. I, en segon lloc, s’ha d’aconseguir que el consum total
d’energia de la xarxa sigui mínim. El fet de treballar amb xarxes sense fils fa
que considerem un consum d’energia proporcional al quadrat dels radis de
cobertura de forma que, finalment, l’objectiu serà minimitzar la suma dels
quadrats del radi de cobertura dels diferents nodes de la xarxa.
El problema que acabem de descriure –que en termes teòrics s’anomena:
subgraf de difusió d’energia mínima– és un problema NP-complet, és a dir, un
problema que no es pot resoldre en temps breus de computació. És per aquest
motiu que en el present projecte s’han utilitzat dos algoritmes probabilistes –
simulated annealing i formigues– capaços d’obtenir solucions properes a la
solució òptima en temps raonables de càlcul. Ambdós algoritmes han estat
comparats, a més, amb un algoritme determinista basat en l’algoritme de
Kruskal.
La memòria es divideix de la següent forma. En el primer capítol es descriuen
les principals característiques i aplicacions de les xarxes ad-hoc. A més, es
recorda la importància del consum de les bateries en el disseny de la topologia
de la xarxa. En el segon capítol es presenten les eines teòriques necessàries
per a la definició formal del problema de l’assignació dels radis de cobertura en
una xarxa ad-hoc. De forma anàloga a la majoria de problemes que plantegen
les xarxes de comunicació, aquest marc teòric el proporciona la teoria de grafs.
A continuació, en el tercer capítol, es presenten les eines que es proposen per
a la resolució aproximada del problema i, en el quart, s’especifica amb més
detall els procediments aplicats al context particular d’aquest projecte.
Finalment, en el cinquè i últim capítol, s’exposa el conjunt de proves efectuat
sobre els diferents algoritmes, es mostren els resultats obtinguts per aquestes,
es presenten les conclusions i es descriuen les principals línies futures
d’investigació.
MatèriesAd hoc networks (Computer networks), Local area networks (Computer networks), Xarxes d'àrea local sense fils (Xarxes d'ordinadors)
TitulacióENGINYERIA TÈCNICA DE TELECOMUNICACIÓ, ESPECIALITAT EN TELEMÀTICA (Pla 2000)
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
memoria.pdf | memòria | 2,521Mb | Visualitza/Obre |