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Páginas: 23 (5573 palabras) Publicado: 8 de abril de 2013
Técnicas evolutivas aplicadas al diseño de
redes de comunicaciones confiables
Sergio Nesmachnow * Héctor Cancela
Resumen - Este trabajo presenta la aplicación de
diversos algoritmos evolutivos a un problema
propuesto para modelar el diseño de redes de
comunicaciones de alta confiabilidad topológica. El
Problema de Steiner Generalizado (GSP) exige la
existencia de un número variable decaminos disjuntos
entre cada par de nodos terminales de comunicación.
La solución del GSP se construye utilizando nodos
intermedios para asegurar la redundancia de caminos,
y tratando de minimizar el costo total. Se trata de un
problema NP-difícil, para el que existen pocos
algoritmos propuestos. Este trabajo presenta la
resolución del GSP mediante algoritmos evolutivos,
codificados sobreMALLBA una biblioteca de
propósito general para optimización combinatoria. Se
compara el comportamiento de los algoritmos sobre un
conjunto de instancias de prueba, reportándose
resultados eficientes para los modelos seriales y
distribuidos implementados.
Palabras clave - Redes de Comunicaciones Confiables,
Problema de Steiner Generalizado, Algoritmos
Evolutivos.

I.

INTRODUCCIÓN

Aldiseñar redes de comunicaciones, un problema
importante consiste en hallar una topología de
conexión de sus nodos cuyas propiedades aseguren
la comunicación confiable de datos. En los últimos
años, el rápido desarrollo de la infraestructura de
redes, del software y de los servicios de Internet han
renovado el interés por los problemas de diseño de
redes de comunicaciones. Como consecuenciadel
continuo crecimiento en el tamaño de las redes, los
problemas de optimización subyacentes sobrepasan
con frecuencia la capacidad de los algoritmos
exactos tradicionales. En este contexto, varias
heurísticas se han aplicado al diseño de redes de
comunicaciones confiables cuando se desea resolver
problemas de dimensiones reales en tiempos
razonables. Entre ellas, las técnicas deprogramación
evolutiva se han manifestado como métodos
flexibles y robustos para la solución de los
complejos problemas de optimización relacionados
con el diseño de redes confiables.
Este trabajo presenta la aplicación de diversos
Algoritmos Evolutivos (EAs) a la clase de
problemas de diseño de redes de comunicaciones
confiables modelados bajo el denominado Problema
de Steiner Generalizado.

*Enrique Alba

Considerando una red de comunicaciones con nodos
distinguidos denominados terminales, el GSP
consiste en diseñar de una subred de mínimo costo
que verifique requisitos prefijados de conexión entre
pares de nodos terminales. Usualmente la
minimización del costo de las conexiones se
contrapone con el objetivo de maximizar las
propiedades de confiabilidad de la red. Comoejemplo, un modelo que no agregue un mínimo nivel
de redundancia de caminos conducirá a una
topología de árbol para la red, poco útil en
escenarios reales, ya que no es capaz de soportar
fallas en sus componentes. El GSP incorpora
requisitos adicionales de conectividad para
garantizar
la
alta
confiabilidad
en
las
comunicaciones que demandan los escenarios reales.
El GSP ha sido pocoestudiado en el pasado; nuestra
contribución consiste en la aplicación de algoritmos
evolutivos puros e híbridos, en sus modelos
secuenciales y paralelos, en un intento por resolverlo
con alta eficiencia numérica.
El artículo se organiza del modo que se describe a
continuación. La sección II presenta el Problema de
Steiner Generalizado, sus variantes y aplicaciones de
técnicas evolutivas avariantes simples del GSP. La
sección III describe los algoritmos considerados en
el estudio. La sección IV presenta los detalles de
implementación de los algoritmos y una descripción
de la biblioteca sobre la cual fueron desarrollados.
En la sección V se discuten los experimentos y se
analizan los resultados obtenidos. La sección VI
formula las conclusiones y líneas de trabajo futuro.
II....
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