Sau khi tiến hành quá trình chọn lọc, lai ghép và đột biến ta thu được một quần thể mới. Các cá thể này có thể tốt có thể xấu hơn các cá thể củ của quần thế. Tiến hành hợp hai quần thể mới và cũ này với nhau với số lượng quy ước trước cho mỗi quần thể. Sau đó tính lại giá trị của hàm tính hóa cho mỗi cá thể và chọn ra số lượng nhất định các cá thể trong quần thể hỗn tạp này đưa vào làm quần thể của thế hệ tiếp theo.
Các quá trình trên cứ lặp đi lặp lại. Tới một thời điểm nào đó giá trị tiến hóa của quần thể sẽ ít hoặc không thay đổi. Khí đó ta thu được một cá thể trội nhất trong quần thể cuối cùng này. Đó chính là kết quả cần tìm.
30
Chương 5 : Thực hiện chương trình mô phỏng và đánh giá kết quả 5.1. Đặc tả chương trình mô phỏng
5.1.1. Môi trường lập trình - Ngôn ngữ lập trình : C++
- Công cụ lập trình : Visual Studio 2008 - Hệ điều hành : Windows 7
5.1.2. Thiết kế chương trình
- Thiết kế chương trình theo phương pháp hướng đối tượng. 5.1.3. Các đối tượng chính và cấu trúc dữ liệu
a. Các đối tượng
Hình 19 : Các đối tượng của chương trình b. Các cấu trúc dữ liệu
31 5.1.4. Các bước chính của chương trình mô phỏng
` Đúng Sai Bắt đầu
Khởi tạo quần thể
Nhập dữ liệu đầu vào - Dữ liệu kiểu trạm phát - Dữ liệu bản đồ
- Dữ liệu lưới đặt trạm phát - Dữ liệu lưới đặt trạm thu
Kiểm tra và loại bỏ các cá thể không phù hợp Tính độ tính nghi và xếp hạng các cá thể trong quần thể Số thế hệ > G Kết thúc Chọn lọc tournament Lai ghép Đột biến
32 5.1.4.1. Dữ liệu đầu vào
Dữ liệu đầu vào được lưu trong các file sau : - Dữ liệu kiểu trạm phát : “type.txt”
- Dữ liệu bản đồ : “map.txt”
- Dữ liệu lưới đặt trạm phát : “placementGrid.txt”
- Dữ liệu lưới đặt trạm thu : “coverageGrid.txt”
5.1.4.2. Dữ liệu đầu ra
Dữ liệu đầu ra của chương trình được lưu trong file “output.txt”. Dựa vào các kết quả lưu trong file này để đánh giá hiệu năng của chương trình mô phỏng. Định dạng file như sau :
33
5.2. Một số tính toán thử nghiệm
Trong chương trình mô phỏng này tôi đã kiểm trả với mô hình “free space propgation” được mô tả trong chương 2. Các hằng số trong công thức tính cường độ tín hiệu Sij được gán như sau : bước sóng λ = 0.125m, khả năng thu sóng của trạm thu là Gi = 1. Giá trị ngưỡng tín hiệu của trạm thu threshold = 0.001. Các tham số cố định của quần thể dùng trong thuật toán gen được cho bởi bảng sau :
Tham số Giá trị
Độ dài gen 33
Xác suất lai ghép 0.9
Xác suất đột biến 1/33
Kích thước quần thể 100
34 5.2.1. Thí nghiệm 1
Giả sử bản đồ, lưới đặt trạm phát, lưới đặt trạmthu là hai chiều có cùng kích thước là 10x10m2, tỉ lệ chia đều là δ = 1. Chỉ tồn tại một kiểu trạm phát với bán kính nguồn phát tính được là 5m. Chạy giải thuật với giá trị biên của kiểu trạm phát UB = 10 và số thể hệ gernation = 5000. Ta thu được kết quả sau :
Kết quả tương ứng với hình sau :
35 5.2.2. Thí nghiệm 2
Giả sử bản đồ, lưới đặt trạm phát, lưới đặt trạm thu là hai chiều có cùng kích thước là 10x10m2, tỉ lệ chia đều là δ = 0.5. Chỉ tồn tại một kiểu trạm phát với bán kính nguồn phát tính được là 2.6m. Chạy giải thuật với giá trị biên của kiểu trạm phát UB = 10 và số thể hệ gernation = 5000. Ta thu được kết quả sau :
Kết quả tương ứng với hình sau :
36 5.2.3. Thí nghiệm 3
Giả sử bản đồ, lưới đặt trạm phát, lưới đặt trạm thu là hai chiều có cùng kích thước là 50x50m2, tỉ lệ chia đều là δ = 1. Thí nghiệm sử dụng 5 kiểu trạm phát khác nhau. Chạy giải thuật với giá trị biên của kiểu trạm phát UB = 15 và số thể hệ gernation = 5000. Ta thu được kết quả sau :
37
Chương 6 : Kết luận 6.1. Các vấn đề đã thực hiện được trong khóa luận
- Nghiên cứu phương pháp giải bài toán “Đặt trạm thu phát không dây không thuần nhất dựa trên thuật toán gen”.
- Xây dựng chương trình mô phỏng. Thử nghiệm đánh giá kết quả phương pháp đã nêu.
6.2. Đánh giá kết quả
Khóa luận đã xây dựng được cơ sở lý thuyết để giải bài toán “ Đặt trạm thu phát không dây không thuần nhất dựa trên thuật toán gen”. Dựa trên cơ sở lí thuyết này tôi đã xây dựng chương trình mô phỏng để thử nghiệm tính toán kết quả. Qua các kết quả thu được có thể thấy rằng áp dụng thuật toán gen để giải bài toán tối ưu về đặt trạm thu phát không dây không thuần nhất là rất khả thi. Dựa trên các kết quả đã đạt được có thể cái tiến để xử lí các vấn đề phức tạp hơn của mạng không dây.
Bên cạnh các kết quả đã đạt được khóa luận còn một số điểm tồn tại cần khắc phục. Chương trình mô phỏng chưa được xây dụng cùng với giao diện đồ họa gây khó khăn cho người mới sử dụng. Hay việc tối ưu chương trình chưa được quan tâm đúng mức.
6.3. Hướng nghiên cứu tiếp theo
Bài toán “Đặt trạm thu phát không dây không thuần nhất” trong khóa luận quan tâm đến hai tiêu chí chính là chi phí và vùng phủ sóng. Mặc dù vậy trên thực tế khả năng thu phát trong mạng không dây chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác như tốc độ truyền dữ liệu hay sự chồng chéo kênh truyền. Những điều này có thể khắc phục được dựa trên cơ sở lí thuyết đã tồn tại. Tuy nhiên do giới hạn về thời gian cũng như phạm vi của khóa luận tôi chưa thể thực hiện các hướng nghiên cứu này.
38
Tài liệu tham khảo Tài liệu tiếng Anh
[1] Chang Hui-Chun and Chungnan Lee “Wireless Heterogeneous Transmitter Placement Based on the Variable-Length Genetic Algorithm”, National Sun Yat-sen University.
[2] N. Weicher, G. Szabo, K. Weicker, and P. Widmayer. “Evolutionary multiobjective optimization for base station transmitter placement with frequency assignment,” IEEE Transactions on Evolutionary Computation, vol.7, pp.189-203, Mar.2004
[3] S. Hurley. “Planning effective cellular mobile radio networks,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 51, Mar. 2002.
[4] Y. Zhang, C. Ji, P. Yuan, M. Li, C. Wang, and G. Wang, “Particle swarm optimization for base station placement in mobile communication,” 2004 IEEE International Conference on Networking, Sensing and Control, pp. 428- 432, vol. 1, Mar. 2004.
[5] M. Unbehaun, BMW Group, and M. Kamenetsky, “On the deployment of
picocellular wireless infrastructure,” IEEE Wireless Communications, vol. 10, pp. 70- 80, Dec. 2003.
[6] C.Y. Lee, and H.G. Kang, “Cell planning with capacity expansion in mobile communications: a Tabu search approach,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 49, Sep. 2000.
[7] G.. Cerri, R. De Leo, D. Micheli, P. Russo, “Base-station network planning including environmental impact control,” IEEE Proceedings-Communications, vol. 151, Jun. 2004.
[8] G. Cerri, P. Russo, “Application of an Automatic Tool for the Planning of a
Cellular Network in a Real Town,” IEEE Transactions on Antenna and Propagation, vol. 54, Oct. 2006.
[9] L. Raisanen, and R. M. Whitaker, “Comparison and evaluation of multiple objective genetic algorithms for the antenna placement problem,” Mobile Networks and Applications, vol. 10, pp. 79 – 88, 2005
39
[10] J. K. Han, B. S. Park, Y. S. Choi, and H. K. Park, “Genetic Approach with a New Representation for Base Station Placement in Mobile Communications,” VTC 2001- Fall, vol. 4, pp. 2703 – 2707, Oct. 2001
[11] B. S. Park, J. G. Yook, and H. K. Park, “The Determination of Base Station Placement and Transmit Power in an Inhomogeneous Traffic Distribution for Radio Network Planning,” Proceedings on VTC 2002-Fall, vol. 4, pp. 2051 – 2055, 2002. [12] L. Nagy, and L. Farkas, “Indoor Base Station Location Optimization using Genetic Algorithms,” PIMRC 2000, vol. 2, pp. 843 – 846, Sep. 2000.
[13] C. Maple, L. Guo, J. Zhang, ”Parallel genetic algorithms for third generation mobile network planning,” International Conference on Parallel Computing in Electrical Engineering, pp. 229- 236, Sep 2000
[14] E. Amaldi, A. Capone, M. Cesana, F. Malucelli, F. Palazzo, “WLAN Coverage Planning: Optimization Models and Algorithms,” VTC 2004-Spring, vol. 4, pp. 2219 – 2223, May 2004.
[15] Q. Hao, B. H. Soong, E. Gunawan, J. T. Ong, C. B. Soh, and Z. Li, “A Low-Cost Cellular Mobile Communication System: A Hierarchical Optimization Network Resource Planning Approach,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 15, no. 7, pp. 1315 – 1326, Sep. 1997.
[16] H. D. Sherali, C. M. Pendyala, and T. S. Rappaport, “Optimal location of
transmitters for micro-cellular radio communication system design,” IEEE Journal on Selected Areas in Communication, vol. 14, no. 4, pp. 662 - 673, May 1996.
Tài liệu tiếng Việt