Một số phương pháp heuristic giải bài toán thiết kế mạng viễn thông

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG - NGUYỄN QUANG ANH MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP HEURISTIC GIẢI BÀI TOÁN THIẾT KẾ MẠNG VIỄN THƠNG Chun ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên - 2012 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu, tìm hiểu tham khảo riêng Các số liệu luận văn trung thực Tác giả Nguyễn Quang Anh ii LỜI CẢM ƠN Luận văn đƣợc hoàn thành trƣờng Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông - Đại học Thái Nguyên Dƣới hƣớng dẫn PGS.TS ĐẶNG QUANG Á Tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới thầy tận tình hƣớng dẫn suốt thời gian tác giả làm luận văn Trong trình học tập trƣờng Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông - Đại học Thái Nguyên tác giả thƣờng xuyên nhận đƣợc quan tâm giúp đỡ, đóng góp ý kiến thầy cô trực tiếp giảng dạy cán bộ, giáo viên trƣờng Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn tới Ban Giám Hiệu, bạn đồng nghiệp trƣờng Cao đẳng Công nghệ Kinh tế Công nghiệp tạo điều kiện xếp công việc, giúp đỡ tác giả thời gian học tập làm luận văn Xin chân thành cảm ơn anh chị em học viên lớp CAO HỌC K9A giúp đỡ, động viên, khích lệ tác giả trình học tập nghiên cứu Luận văn khơng hồn thành đƣợc khơng có quan tâm, động viên ngƣời thân gia đình tác giả Đây q tinh thần, tác giả xin gửi tặng gia đình thân yêu với lòng biết ơn sâu sắc Tác giả iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ vi MỞ ĐẦU i Chƣơng GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP HEURISTIC 1.1 Thuật toán tham lam 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Thuật toán cho phƣơng pháp tham lam 1.1.3 Ví dụ áp dụng 1.2 Giới thiệu mạng nơ-ron 1.2.1 Mơ hình mạng nơ-ron nhân tạo 1.2.2 Phân loại mạng nơ-ron nhân tạo 11 1.2.3 Luật học 13 1.2.4 Những tốn thích hợp 16 1.3 Giải thuật di truyền 18 1.3.1 Các khái niệm 18 1.3.2 Các bƣớc quan trọng giải thuật 18 1.3.3 Ví dụ minh họa 19 1.3.4 Các Phƣơng thức biến đổi giải thuật 21 1.3.5 Các nguyên tắc giải thuật 23 1.3.6 Giải toán tối ƣu giải thuật di truyền 24 Chƣơng TÌM HIỂU VỀ TÌNH HÌNH TRUYỀN THƠNG BẰNG THIẾT BỊ KHƠNG DÂY CỦA THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN 30 2.1 Giới thiệu chung hệ thống viễn thông thành phố Thái Nguyên 30 2.1.1 Tổng quan VNPT Thái Nguyên 30 iv 2.1.2 Mạng lƣới, Công nghệ 31 2.2 Các số liệu thống kê tình hình sử dụng thiết bị khơng dây 34 2.2.1 Các dịch vụ cung cấp cho khách hàng 34 2.2.2 Các phƣơng pháp quản trị chất lƣợng VNPT Thái Nguyên 36 2.2.3 Các công cụ kỹ thuật quản trị chất lƣợng VNPT Thái Nguyên 37 2.3 Mục đích thiết kế Mạng Viễn thơng khơng dây thành phố 38 2.3.1 Đánh giá thực trạng 38 2.3.2 Mục tiêu xây dựng hệ thống 40 Chƣơng SỬ DỤNG MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP HEURISTIC ĐỂ GIẢI BÀI TỐN THIẾT KẾ MẠNG VIỄN THƠNG 41 3.1 Phát biểu toán 41 3.1.1 Giới thiệu toán phân bố thiết bị cuối 41 3.1.2 Phát biểu tốn theo mơ hình tốn học 41 3.2 Ứng dụng số phƣơng pháp Heurstic giải tốn thiết kế Mạng Viễn thơng 44 3.2.1 Sử dụng giải thuật tham lam 44 3.2.2 Sử dụng giải thuật di truyền 49 3.2.3 Sử dụng kết hợp mạng nơ-ron giải thuật di truyền 54 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Boo v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ Hình 1.1 Mơ hình nơ-ron sinh học .9 Hình 1.2 Mơ hình nơ-ron 10 Hình 1.3 Mạng tuyền thẳng lớp 12 Hình 1.4 Mạng truyền thẳng nhiều lớp 12 Hình 1.5 Mạng lớp có nối ngƣợc 13 Hình 1.6 Mạng nhiều lớp có nối ngƣợc 13 Hình 3.1 Phân bố thiết bị cuối kết nối vào trạm 44 Hình 3.2 Thử nghiệm Giải thuật Tham lam với liệu thứ .46 Hình 3.3 Thử nghiệm Giải thuật Tham lam với liệu thứ hai 47 Hình 3.4 Thử nghiệm Giải thuật Tham lam với liệu thứ ba 49 Hình 3.5 Thử nghiệm Giải thuật di truyền với liệu thứ 51 Hình 3.6 Thử nghiệm Giải thuật di truyền với liệu thứ hai 52 Hình 3.7 Thử nghiệm Giải thuật di truyền với liệu thứ ba 54 Hình 3.8 Sự kết hợp mạng nơ-ron giải thuật di truyền với liệu thứ 57 Hình 3.9 Sự kết hợp mạng nơ-ron giải thuật di truyền với liệu thứ hai 58 Hình 3.10 Sự kết hợp mạng nơ-ron giải thuật di truyền với liệu thứ ba 60 vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ Chữ viết tắt Ý nghĩa Diễn giải VNPT Vietnam Post and Telecomunication Tập đồn Bƣu Viễn thơng Việt Nam VNPT Thái Nguyên Viễn thông Thái Nguyên Viễn thông Thái Nguyên CBCNV Cán công nhân viên Cán công nhân viên TT Trung tâm Trung tâm PGĐ Phó Giám đốc Phó Giám đốc DVKH Dịch vụ khách hàng Dịch vụ khách hàng KTTKTC Kế tốn thống kê tài Kế tốn thống kê tài TCCB Tổ chức cán Tổ chức cán KD Kinh doanh Kinh doanh HCQT Hành quản trị Hành quản trị CT cơng đồn Chủ tịch cơng đồn Chủ tịch cơng đồn DNCCDV Doanh nghiệp cung cấp dịch vụ Doanh nghiệp cung cấp dịch vụ VT Viễn thông Viễn thông CNTT Công nghệ thông tin Công nghệ thông tin SXKD Sản xuất kinh doanh Sản xuất kinh doanh BC-VT Bƣu - Viễn thơng Bƣu - Viễn thơng OMC Trung tâm điều hành viễn thông BTS Operation Maintenane Center Base Transceiver Station FTTH Fiber To The Home Dịch vụ Internet cáp quang MANE Mạng truyền tải IP nội thị IP Metro Area Network Ethernet Synchronous Digital Hierrachy Internet Protocol NGN Next Generation Network Mạng hệ LAN Local Area Network Mạng nội WAN Wire Area Network Mạng diện rộng IPTV Internet Protocol Television Truyền hình qua giao thức IP SDH Trạm thu phát gốc di động Mạng truyền dẫn quang Giao thức mạng Internet MỞ ĐẦU Cơ sở khoa học đề tài Hiện nay, việc trao đổi thông tin qua thiết bị không dây ngày trở nên phổ biến Để nâng cao chất lƣợng dịch vụ, nhà mạng phải mở rộng hệ thống mạng viến thông cách tăng thêm số cột thu, nhận tín hiệu từ thiết bị khơng dây Do nhà mạng mong muốn có mạng viễn thơng hoạt động hiệu quả, có hiệu suất cao tiết kiệm đƣợc chi phí mua thiết bị Sử dụng phƣơng pháp Heuristic cách làm thiết thực để đƣa thiết kế cho mạng viễn thông cách tối ƣu Nhận thấy tính thiết thực toán đƣợc gợi ý giảng viên hƣớng dẫn, chọn đề tài “Một số p n p p eur st c ả bà to n t ết kế mạng viễn t ôn ” làm đề tài cho luận văn tốt nghiệp Mục tiêu nhiệm vụ luận văn - Thu thập tài liệu nghiên cứu số phƣơng pháp Heuristic - Nghiên cứu để hiểu cách giải tốn tối ƣu phƣơng pháp Heuristic - Tìm hiểu tốn thiết kế mạng viễn thơng vận dụng phƣơng pháp heuristic để giải toán - Xây dựng chƣơng trình mơ tốn máy tính thực thử nghiệm liệu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Phƣơng pháp Heuristic nhƣ phƣơng pháp tham, giải thuật di truyền mạng nơ ron giải toán tối ƣu tổ hợp - Bài tốn thiết kế mạng viễn thơng - Giải tốn thiết kế mạng viễn thơng phƣơng pháp Heurristic Phƣơng pháp nghiên cứu Tìm hiểu số phƣơng pháp Heuristic giải toán thiết kế mạng Viễn thông thông qua việc thu thập, tổng hợp sách, báo, tài liệu mạng tiếng Việt, tiếng Anh Cấu trúc nội dung luận văn Cấu trúc nội dung luận văn gồm: - Phần mở đầu - Chƣơng Giới thiệu số phƣơng pháp Heuristic Chương trình bày tổng quan Thuật tốn tham; Mạng nơ ron nhân tạo Giải thuật di truyền - Chƣơng Tìm hiểu tình hình truyền thơng thiết bị không dây thành phố Thái Nguyên Chương Giới thiệu chung hệ thống Viễn thông thành phố Thái Nguyên; Tham khảo số liệu thống kê tình hình sử dụng thiết bị khơng dây Tìm hiểu mục đích thiết kế mạng viễn thơng không dây thành phố - Chƣơng Sử dụng số phƣơng pháp Heuristic để giải toán thiết kế mạng Viễn thơng Nêu phát biểu tốn ứng dụng số phương pháp Heuristic giải tốn thiết kế mạng Viễn thơng Đề xuất thử nghiệm kết - Phần kết luận đề nghị - Tài liệu tham khảo Chƣơng GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP HEURISTIC 1.1 Thuật toán tham lam 1.1.1 Giới thiệu chung * Định nghĩa Giải thuật tham lam thuật toán giải toán dựa tri thức vấn đề để tìm kiếm tối ƣu địa phƣơng bƣớc với hy vọng tìm đƣợc tối ƣu tồn cục Giải thuật tham lam có thành phần: a) Một tập hợp ứng viên để từ tạo lời giải; b) Một hàm lựa chọn để lựa chọn ứng viên tốt để bổ sung vào lời giải; c) Một hàm khả thi dùng để định ứng viên lời giải; d) Một hàm mục tiêu để ấn định giá trị lời giải lời giải chƣa hoàn chỉnh; e) Một hàm đánh giá để ta tìm lời giải hoàn chỉnh * Hai thành phần định tới định tham lam Tính chất lựa chọn tham lam: Chúng ta lựa chọn giải pháp đƣợc cho tốt thời điểm sau giải tốn nảy sinh từ việc thực lựa chọn vừa Lựa chọn thuật tốn tham lam phụ thuộc vào lựa chọn trƣớc Thuật tốn tiến triển theo kiểu thực chọn lựa theo vòng lặp, lúc thu nhỏ tốn cho toán nhỏ Giải thuật tham lam lựa chọn sớm thay đổi đƣờng thuật tốn theo lựa chọn đó, khơng xét lại lựa chọn cũ Đối với số tốn, thuật tốn khơng xác Cấu trúc tối ưu: Một toán đƣợc gọi "có cấu trúc tối ƣu", lời giải tối ƣu toán chứa lời giải tối ƣu toán lớn * Ý tƣởng phƣơng pháp tham lam Phƣơng pháp tham lam kỹ thuật thiết kế thƣờng đƣợc dùng để giải toán tối ƣu Phƣơng pháp đƣợc tiến hành theo nhiều bƣớc Tại bƣớc, theo lựa chọn (xác định hàm chọn), tìm lời giải tối ƣu cho toán nhỏ tƣơng ứng Lời giải toán đƣợc bổ sung dần bƣớc từ lời giải 50 Sau chạy chƣơng trình ta thu đƣợc kết nhƣ sau: Hình 3.4 Thử nghiệm giải thuật Tham lam với liệu thứ ba Tổng chi phí: Việc phân bố thiết bị đầu cuối vào tập trung với tổng chi phí 149 đƣợc thể nhƣ hình * Nhận xét: Các thuật tốn tham lam khơng tìm giải pháp khả thi nếu: - Tổng dung lƣợng tập trung so với yêu cầu tổng cơng suất thiết bị cuối - Khơng có giải pháp khả thi cho trƣờng hợp đặc biệt toán thuật toán bỏ lỡ giải pháp khả thi 3.2.2 Sử dụn ả t uật d truyền * Ý tƣởng Áp dụng giải thuật di truyền theo cách đơn giản Dùng nhiễm sắc thể đơn giản để biểu diễn thiết bị cuối tập trung Toán tử lai chéo đột biến đƣợc dùng phối hợp để tạo hệ Phép chọn tuân theo quy tắc bánh xe để chọn các thể bố mẹ cho lần sinh 51 Mỗi thiết bị cuối đƣợc biểu diễn dãy nhị phân gồm 16 bit Mỗi tập trung đƣợc biểu diễn dãy nhị phân gồm bit Mỗi gen đƣợc biểu diến dƣới dạng: Nếu có n thiết bị cuối dùng n đoạn thông tin 16 bit thể số hiệu thiết bị cuối + bit thể số hiệu tập trung nối với thiết bị cuối thể trƣớc Dùng phép lai, đột biến để sinh hệ Kiểm tra ràng buộc toán các thể sinh giá trị chi phí tƣơng ứng Dùng phép chọn để chọn cá thể cha mẹ cho lần sinh dựa giá trị chi phí Lặp lại trình chọn đƣợc lời giải thích hợp * Thuật tốn Khởi tạo ngẫu nhiên quần thể While (số lần sinh chƣa đạt đến giá trị max) { For (mỗi cá thể) { Tính giá trị thích nghi thể If (cá thể thỏa mãn ràng buộc điều kiện chi phí) then STOP } Thực phép chọn Thực phép lai Thực phép đột biến } * Thử Nghiệm: Tiến hành thử nghiệm với ba liệu - Bộ liệu thứ nhất: + Thiết bị đầu cuối là: l1, l2, l3, l4 , l5, l6, l7, l8, l9 + Trọng số thiết bị đầu cuối là: 12 23 10 + Các tập trung là: r1, r2, r4, r4, + Dung lƣợng tập trung là: 79 35 84 42 + Chi phí kết nối thiết bị đầu cuối đến tập trung đƣợc liệt kê bảng sau: 52 Đầu cuối 71 53 58 29 30 77 76 81 71 41 86 79 37 96 87 95 36 52 77 59 47 30 62 65 26 28 83 82 59 99 91 23 Bộ tập trung Sau chạy chƣơng trình ta thu đƣợc kết nhƣ sau: Hình 3.5 Thử nghiệm giải thuật di truyền với liệu thứ Tổng chi phí: Việc phân bố thiết bị đầu cuối vào tập trung với tổng chi phí 260 đƣợc thể nhƣ hình - Với liệu thứ hai: + Thiết bị đầu cuối là: l1, l2, l3, l4 , l5, l6, l7, l8, l9, l10, l11, l12 + Trọng số thiết bị đầu cuối là: 9 12 23 10 + Các tập trung là: r1, r2, r4, r4, r5, r6 + Dung lƣợng tập trung là: 35 84 42 95 63 48 53 + Chi phí kết nối thiết bị đầu cuối đến tập trung đƣợc liệt kê bảng sau: Đầu cuối 10 11 12 71 53 58 29 30 77 76 81 71 41 86 79 37 96 87 95 36 52 77 59 47 30 62 65 26 28 83 82 59 99 91 23 70 98 24 53 11 100 68 58 10 10 80 28 30 38 30 85 98 40 28 16 16 65 41 41 71 33 63 21 19 58 46 91 26 Bộ tập trung Sau chạy chƣơng trình ta thu đƣợc kết nhƣ sau: Hình 3.6 Thử nghiệm giải thuật di truyền với liệu thứ hai Tổng chi phí: Việc phân bố thiết bị đầu cuối vào tập trung với tổng chi phí 299 đƣợc thể nhƣ hình - Với liệu thứ 3: 54 + Thiết bị đầu cuối là: l1, l2, l3, l4 , l5, l6, l7, l8, l9, l10, l11, l12, l13, l14, l15 + Trọng số thiết bị đầu cuối là: 9 12 23 10 + Các tập trung là: r1, r2, r4, r4, r5, r6, r7, r8 + Dung lƣợng tập trung là: 50 79 35 84 42 95 63 48 + Chi phí kết nối thiết bị đầu cuối đến tập trung đƣợc liệt kê bảng sau: Đầu cuối 71 53 58 29 30 77 96 87 83 82 59 99 91 23 70 98 24 53 11 100 68 10 10 80 28 41 41 71 33 63 21 19 58 92 63 63 43 10 56 69 91 83 51 46 35 40 27 63 54 16 94 65 51 39 11 78 46 75 60 83 Bộ tập trung 10 11 12 13 14 15 76 81 71 95 36 52 77 41 86 79 37 59 47 30 62 65 26 28 58 30 38 30 95 98 40 28 16 16 65 24 98 46 91 26 79 38 29 54 92 43 68 50 39 36 49 16 47 26 21 55 Sau chạy chƣơng trình ta thu đƣợc kết nhƣ sau: Hình 3.7 Thử nghiệm giải thuật di truyền với liệu thứ ba Tổng chi phí: Việc phân bố thiết bị đầu cuối vào tập trung với tổng chi phí 262 đƣợc thể nhƣ hình * Nhận xét: Giải thuật ln tìm lời giải tối ƣu cho tốn nhƣng: - Giải thuật tìm lời giải tối ƣu song thời gian tính tốn lớn - Với thời gian tính tốn ngắn tìm lời giải nhƣng khơng đảm bảo lời giải thu đƣợc gần với lời giải tối ƣu khơng tìm lời giải 3.2.3 Sử dụn kết ợp mạn n ron ả t uật d truyền * Ý tƣởng Thực lai giải thuật di truyền với mạng nơron Hopfield để mã hóa quần thể lời giải có tiềm nhƣ xâu nhị phân có độ dài n x m Mỗi xâu thể ma trận X Sau đó, quần thể đƣợc sinh thao tác di truyền chọn, lai ghép, đột biến Các cá thể đƣợc chọn ngẫu nhiên theo xác suất mà tỷ lệ nghịch với giá trị hàm mục tiêu 56 cá thể để cực tiểu hóa hàm mục tiêu Giá trị thích nghi đƣợc xác định hàm cost Một chiến lƣợc tốt mà đƣa xâu thích nghi cao cho lần sinh đƣợc áp dụng để đảm bảo lời giải tốt đƣợc xét trình tiến hóa Thực phép lai đột biến để tạo các xâu Các xâu đƣợc thiết lập nhƣ trạng thái ban đầu mạng Hopfield kết mạng quần thể Khi mạng Hopfiled tìm lời giải khơng khả thi có vài thiết bị cuối khơng đƣợc nối cụm phạt đƣợc đƣa thêm vào hàm cost để quản lý các lời giải khơng khả thi *Thuật tốn Khởi tạo ngẫu nhiên quần thể While (số lần sinh chƣa đạt đến giá trị max) For (mỗi cá thể X) { { Chạy mạng Hopfield để thu đƣợc lời giải khả thi Tính giá trị thích nghi thể: costij If cá thể X không khả thi, áp dụng phạt với costij Thiết lập cá thể xâu X thông qua mạng Hopfield } Thực phép chọn Thực phép lai Thực phép đột biến } * Hoạt động mạng Hopfield Trạng thái nơ ron thời điểm t đƣợc cập nhật công thức sau: ∑ ∑ ( với i, j ) 57 Hàm isgnta(a) đƣợc tính cơng thức sau: ∑ { với j Ma trận cij đƣợc tính công thức sau: { Cho mạng hoạt động mạng hội tụ đến trạng thái ổn định * Thử Nghiệm: Tiến hành thử nghiệm với ba liệu - Bộ liệu thứ nhất: + Thiết bị đầu cuối là: l1, l2, l3, l4 , l5, l6, l7, l8, l9 + Trọng số thiết bị đầu cuối là: 12 23 10 + Các tập trung là: r1, r2, r4, r4, + Dung lƣợng tập trung là: 79 35 84 42 + Chi phí kết nối thiết bị đầu cuối đến tập trung đƣợc liệt kê bảng sau: Đầu cuối Bộ tập trung 71 53 58 29 30 77 76 81 71 41 86 79 37 96 87 95 36 52 77 59 47 30 62 65 26 28 83 82 59 99 91 23 58 Sau chạy chƣơng trình ta thu đƣợc kết nhƣ sau: Hình 3.8 Sự kết hợp mạng nơron giải thuật di truyền với liệu thứ Tổng chi phí: Việc phân bố thiết bị đầu cuối vào tập trung với tổng chi phí 395 đƣợc thể nhƣ hình - Với liệu thứ hai: + Thiết bị đầu cuối là: l1, l2, l3, l4 , l5, l6, l7, l8, l9, l10, l11, l12 + Trọng số thiết bị đầu cuối là: 9 12 23 10 + Các tập trung là: r1, r2, r4, r4, r5, r6 + Dung lƣợng tập trung là: 35 84 42 95 63 48 59 + Chi phí kết nối thiết bị đầu cuối đến tập trung đƣợc liệt kê bảng sau: Đầu cuối Bộ tập trung 10 11 12 71 53 58 29 30 77 76 81 71 41 86 79 37 96 87 95 36 52 77 59 47 30 62 65 26 28 83 82 59 99 91 23 70 98 24 53 11 100 68 58 10 10 80 28 30 38 30 85 98 40 28 16 16 65 41 41 71 33 63 21 19 58 46 91 26 Sau chạy chƣơng trình ta thu đƣợc kết nhƣ sau: Hình 3.9 Sự kết hợp mạng nơron giải thuật di truyền với liệu thứ hai Tổng chi phí: Việc phân bố thiết bị đầu cuối vào tập trung với tổng chi phí 333 đƣợc thể nhƣ hình 60 - Với liệu thứ 3: + Thiết bị đầu cuối là: l1, l2, l3, l4 , l5, l6, l7, l8, l9, l10, l11, l12, l13, l14, l15 + Trọng số thiết bị đầu cuối là: 9 12 23 10 + Các tập trung là: r1, r2, r4, r4, r5, r6, r7, r8 + Dung lƣợng tập trung là: 50 79 35 84 42 95 63 48 + Chi phí kết nối thiết bị đầu cuối đến tập trung: Đầu cuối Bộ tập trung 71 53 58 29 30 77 96 87 10 11 12 13 14 15 76 81 71 95 36 52 77 83 82 59 99 91 23 70 98 24 53 11 10 68 10 10 80 28 30 38 30 16 16 65 95 98 40 28 41 41 71 33 63 21 19 58 46 91 26 79 38 29 92 63 63 43 10 56 69 91 51 46 35 40 27 24 98 63 54 16 94 65 51 39 11 41 86 79 37 59 47 30 62 65 26 28 83 58 54 92 43 68 50 39 36 49 16 47 26 78 46 75 60 83 21 61 Sau chạy chƣơng trình ta thu đƣợc kết nhƣ sau: Hình 3.10 Sự kết hợp mạng nơron giải thuật di truyền với liệu thứ ba Tổng chi phí: Việc phân bố thiết bị đầu cuối vào tập trung với tổng chi phí 490 đƣợc thể nhƣ hình trên: * Nhận xét Mơ hình lai giải thuật di truyền với mạng nơron Hopfield giải tốt toán do: - Mơ hình lai lấy nhiều thơng tin thơng qua phân tích chi tiết thuật tốn - Mơ hình lai tìm hết đƣợc lời giải khả thi cho tất trƣờng hợp toán So sánh ƣu khuyết điểm thuật toán Thuật toán Tham Lam - Ƣu điểm Nhƣợc điểm Dễ thiết kế Các thuật tốn tham lam có Thời gian tìm kiếm thể khơng tìm giải pháp nhanh khả thi nếu: - Tổng dung lƣợng tập trung so với yêu cầu tổng công suất thiết bị cuối - Khơng có giải pháp 62 khả thi cho trƣờng hợp đặc biệt toán thuật toán bỏ lỡ giải pháp khả thi Di Truyền - Giải thuật ln tìm - Thời gian tính tốn lớn lời giải tối ƣu cho - Với thời gian tính tốn ngắn tốn tìm lời giải nhƣng khơng đảm bảo lời giải thu đƣợc gần với lời giải tối ƣu không tìm lời giải Di truyền – Noron - Tìm hết đƣợc lời - Khó thiết kế giải khả thi cho tất - Khi số lƣợng cá thể trƣờng hợp quần thể lớn, số lƣợng hệ cần tốn đạt đƣợc lớn thời gian thực thuật toán chậm 63 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết luận Hiện việc trao đổi thông tin qua thiết bị không dây ngày trở nên phổ biến Do mạng Viễn thơng mong muốn có hệ thống mạng hoạt động hiệu quả, có hiệu suất cao tiết kiệm đƣợc chi phí mua thiết bị Sử dụng phƣơng pháp Heuristic cách làm thiết thực để đƣa thiết kế cho mạng Viễn thông cách tối ƣu Tác giả thu thập tài liệu trình bày kiến thức số phƣơng pháp Heuristic nhƣ: Thuật toán tham lam, Giải thuật di truyền, Mạng nơ ron nhân tạo Ngoài ra, luận văn tìm hiểu đƣợc thực trạng tình hình truyền thông thiết bị không dây thành phố Thái Ngun, qua xây dựng tốn thiết kế mạng Viễn thông, tập trung vào việc xử lý kết nối thiết bị đầu cuối tập trung Luận văn ứng dụng số phƣơng pháp Heuristic để giải toán, đƣa đƣợc chạy thử nghiệm đánh giá kết Việc thử nghiệm số chƣơng trình mơ minh họa đánh giá kết cho tốn cịn mang tính chủ quan, theo quan điểm cá nhân, nên chắn không tránh khỏi thiếu sót thiếu tính tồn diện Rất mong bạn đọc thảo luận, bổ sung góp ý luận văn đƣợc hoàn thiện Đề nghị - Vận dụng phƣơng pháp Heuristic để giải toán thiết kế mạng Viễn thông; - Tiếp tục nghiên cứu tốn mạng Viễn thơng để xây dựng đƣợc mạng Viễn thơng có tính tối ƣu áp dụng vào toán thực tế - Xây dựng diễn để bàn luận, xây dựng phƣơng pháp tối ƣu cho tốn thiết kế mạng Viễn thơng 64 TÀI IỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Hoàn Kiếm, Lê Hoàng Thái (2000), Giải thuật di truyền, cách giải tự nhiên tốn máy tính, NXB Giáo dục, Hà Nội [2] Đinh Mạnh Tƣờng, Trí tuệ nhân tạo, NXB Khoa học kỹ thuật Tiếng Anh [3] Sancho Salcedo- Sanz, Xin Yao, A hybrid Hopfield Network- Genetic Algorithm approach for the Terminal Assignment problem, IEE transactions on Systems, man, and cybernetic, Vol 34, No 6, December 2004 [4] Heuristic Algorithms for the Terminal AssignmentProblem, Sami khuri and Teresa Chiu, San José University [5] Solving concentrator location and terminal assignment problems using simulated annealing, Gene H.M Kapantow, Master thesis, Montreal, Quebec, Canada, 1996 [6] LiMin Fu, Neural Network in Computer Intelligence, Mc Graw Hill, 1994 [7] R J Schalkoff, Artificial neural network, McGraw- Hill, International Editions, 1997 [8] Chin- Teng Lin and C.S George Lee, Neural fuzzy systems, Prentice Hall, 1996 [9] Christos Douligeris and Gang Feng, Using Hopfield Networks to Solve Assignment Problem and N-Queen Problem: An Application of Guided Trial and Error Technique, http://www.uwplatt.edu/~fengg/paper/setn_02.pdf [10] Teresa Li-Pei Chiu, Heuristic algorithms for the terminal assignment Problem, Master Thesis, San Jose State University, 1996 ... số phƣơng pháp Heuristic để giải toán thiết kế mạng Viễn thơng Nêu phát biểu tốn ứng dụng số phương pháp Heuristic giải toán thiết kế mạng Viễn thông Đề xuất thử nghiệm kết - Phần kết luận đề nghị... - Phƣơng pháp Heuristic nhƣ phƣơng pháp tham, giải thuật di truyền mạng nơ ron giải toán tối ƣu tổ hợp - Bài tốn thiết kế mạng viễn thơng - Giải tốn thiết kế mạng viễn thơng phƣơng pháp Heurristic... nghiên cứu số phƣơng pháp Heuristic - Nghiên cứu để hiểu cách giải toán tối ƣu phƣơng pháp Heuristic - Tìm hiểu tốn thiết kế mạng viễn thông vận dụng phƣơng pháp heuristic để giải toán - Xây