Σχεδίαση και ανάπτυξη πλατφόρμας δικτύου επικοινωνιών με τη χρήση αποδοτικών αλγόριθμων βελτιστοποίησης και πληροφοριακού συστήματος γεωγραφικών συντεταγμένων

Abstract

Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της τεχνικής Βελτιστοποίησης Σμήνους Σωματιδίων για την εφαρμογή της στον αποδοτικό σχεδιασμό δικτύων επικοινωνιών και η κατασκευή ενός Συστήματος Γεωγραφικών Πληροφοριών για την οπτικοποίηση και τη διαχείριση των χωρικών δεδομένων αλλά και των αποτελεσμάτων της μεθόδου. Ο όρος αποδοτικός σχεδιασμός στο παρόν κείμενο συνίσταται στην εύρεση και στη χρήση τεχνικών και παραλλαγών της βασικής μεθόδου Βελτιστοποίησης Σμήνους Σωματιδίων, οι οποίες επιτρέπουν την ταχεία πρόταση τοπολογιών δικτύου με βάση ένα προκαθορισμένο σύνολο κόμβων, καθένας εκ των οποίων έχει συγκεκριμένη θέση στο χώρο και ανάγκες σε εύρος ζώνης. Σκοπός είναι η ελαχιστοποίηση του κόστους κατασκευής της τελικά προτεινόμενης τοπολογίας δικτύου.

Στην ενότητα 1 γίνεται μια σύντομη αναφορά στη σημασία των δικτύων στη σύγχρονη κοινωνία και συνεπώς μια συνοπτική τεκμηρίωση του προβλήματος και της επιτακτικότητας για την εύρεση μιας ικανοποιητικής λύσης σε αυτό. Στην ενότητα 2 προχωράμε σε μια γενική κάλυψη των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών που θα λειτουργήσουν ως πλατφόρμα για την υλοποίηση των τεχνικών βελτιστοποίησης, ενώ περιγράφουμε τις προδιαγραφές και μοντελοποιούμε το πληροφοριακό σύστημα που πρόκειται να κατασκευαστεί στην ενότητα 3. Τέλος, στην ενότητα 4 προχωράμε στη μελέτη της Βελτιστοποίησης Σμήνους Σωματιδίων, στην πρόταση παραλλαγών της και στην παρουσίαση των αποτελεσμάτων.

The goal of this thesis is the study of the Particle Swarm Optimization algorithm in the context of efficient network planning and also the development of a Geographic Information System as an aid for the visualization and management of spatial data and results which will be part of the optimization process. The term efficient network planning in the present document refers to the determination and use of various techniques and modifications of the original PSO algorithm, which will allow for fast proposition of network topologies, based on a predefined set of nodes, each with a specific spatial position and broadband requirements. Our purpose is to minimize the cost of construction for the ultimately proposed network topology.

Chapter 1 is a brief introduction to the role of communication networks in modern societies, thus providing evidence of the importance of the particular problem and the significance of finding an acceptable solution to it. In Chapter 2 we proceed to introduce the concept of Geographic Information Systems, which will act as the platform whose properties the proposed optimization techniques will later exploit. Chapter 3 provides the specifications and model of the actual GIS that has been developed for our purposes, while in Chapter 4 we refer to various concepts of optimization and extensively study Particle Swarm Optimization, proposing specific modifications of the basic algorithm and presenting the results of our study.