Diseño de Redes de Radio mediante la aplicación de Algoritmos Bioinspirados

177 Pages·2010·3.15 MB·English

Universidad Carlos III Madrid
Escuela Politécnica Superior

Ingeniería Informática
Proyecto de fin de carrera

Diseño de Redes de Radio mediante la
aplicación de Algoritmos Bioinspirados

Autor: Patricia Rosalía Torpedo Moreno
Tutor: Pedro Isasi Viñuela
Co-director: David Quintana Montero
Fecha: 15 de Enero de 2010
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Agradecimientos
A todos aquellos que me han ayudado a lo largo de la carrera, que no han dudado
de mi ni por un solo momento y de los que he recibido apoyo constante.
A mis padres que siempre han estado ahí para todo lo que he necesitado, y que han
creído en mí cuando yo he dudado.
A mis abuelos que siempre han tenido una irracional fe en mí.
A ti, por estar conmigo durante todos estos años y aguantarme mis más y mis
menos, por quererme y apoyarme en todos los momentos.
Y por supuesto a mi “más que compañero” durante estos años de carrera. Sin ti no
hubiese sido lo mismo, te debo mucho de lo que he conseguido en la universidad, y no
solo me refiero a tu ayuda en la innumerable cantidad de prácticas que hemos hecho
juntos.
Os lo agradezco a todos, cada uno de vosotros me habéis ayudado a conseguir lo
que tengo hoy.
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Índice
Agradecimientos ............................................................................................. 5
Índice ............................................................................................................. 7
Índice de Ilustraciones .................................................................................. 11
Índice de Tablas ........................................................................................... 13
Índice de Gráficos ........................................................................................ 15

Capítulo 1. Estado del Arte ........................................................................ 17
1.1. Introducción. .................................................................................. 17
1.2. Descripción del Problema RND. .................................................... 19
1.3. Descripción del Dominio OPLINK................................................. 23
1.4. Distintos estudios realizados para la resolución del problema RND.25
1.4.1. Cellular Radio Network Planning . ....................................... 25
1.4.2. Field strength prediction by ray-tracing for adaptive base
station positioning in mobile communication network ..................... 27
1.4.3. ICEPT – An Integrated Cellular Network Planning Tool. . .... 28
1.4.4. Genetic Approach to Radio Network Optimization for Mobile
Systems. . ......................................................................................... 30
1.4.5. A Multiobjetive Genetic Algorithm for Radio Network
Optimization. . ................................................................................. 31
1.4.6. Applying Data Mining Methods for Cellular Radio Network
Planning. . ........................................................................................ 31
1.4.7. Radio network design using coarsegrained parallel genetic
algorithms with different neighbor topology. . .................................. 32
1.4.8. Evolutionary Algorithms for Optimal Placement of Antennae
in Radio Network Design. . .............................................................. 33
7
1.4.9. A Differential Evolution Based Algorithm to Optimize the
Radio Network Design Problem. . .................................................... 33
1.4.10. Using Omnidirectional BTS and Different Evolutionary
Approaches to Solve the RND Problem. . ......................................... 34
1.4.11. Optimal Antenna Placement Using a New Multi-Objetive CHC
Algorithm. . ..................................................................................... 35
1.4.12. Desktop Grid Computing with BOINC and its use for Solving
the RND Telecommunication Problem. . .......................................... 36

Capítulo 2. Objetivos .................................................................................. 39
2.1 Introducción ................................................................................... 39
2.2 Aproximaciones Iniciales ............................................................... 40
2.3 Escenario Concreto del Proyecto .................................................... 46

Capítulo 3. Análisis y Diseño de la Aplicación .......................................... 49
3.1 Estudio y Análisis del Problema ..................................................... 49
3.2 Diseño de la Aplicación ................................................................. 50
3.2.1 Diseño Arquitectónico General. ............................................ 50
3.2.2 Información Ficheros. ........................................................... 54
3.2.3 Diseño Interfaz de Usuario. .................................................. 55

Capítulo 4. Algoritmos Empleados ............................................................ 59
4.1 Teoría General Algoritmos Genéticos............................................. 59
4.2 Descripción Algoritmos Genéticos Desarrollados. .......................... 67
4.3 Teoría Optimización con Colonia de Hormigas. ............................. 75
4.4 Descripción Algoritmo de Colonias de Hormigas Desarrollado. ..... 79
4.5 Teoría de Clustering ....................................................................... 87
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4.6 Descripción Algoritmo de Colonias de Hormigas con Clustering
Desarrollado. ......................................................................................... 90

Capítulo 5. Resultados y Análisis ............................................................... 95
5.1 Resultados y Análisis del Algoritmo Genético ................................ 95
5.2 Resultados y Análisis del Algoritmo de Colonias de Hormigas
Escogiendo Mejor Fitness de la Solución. ............................................ 108
5.3 Resultados y Análisis del Algoritmo de Colonias de Hormigas
Original. .............................................................................................. 129
5.4 Resultados y Análisis del Algoritmo de Colonias de Hormigas con
Clustering. ........................................................................................... 142

Capítulo 6. Conclusiones .......................................................................... 155

Capítulo 7. Líneas Futuras ....................................................................... 165

Anexo I: Conjunto de Pruebas y Resultados Completo .......................... 167

Bibliografía ............................................................................................... 175

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