Реалізація покращеного мурашиного алгоритму для рішення проекту надійної комунікаційної мережі

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.259693

Ключові слова:

мурашиний алгоритм, проектування надійної мережі зв'язку, метод Монте-Карло

Анотація

Завдання проектування зв'язку було визначено як одну з проблем, що належать до категорії NP-складних проблем, а мета проектування топологічної мережі зв'язку полягає в тому, щоб визначити місця розміщення компонентів та аспекти зв'язності. З іншого боку, проектування надійної комунікаційної мережі (ПНКМ) – це популярне завдання оптимізації, що використовується для максимізації надійності мережі. Крім того, знаходження точного розрахунку ПНКМ пояснює проблему NP-складного завдання. З цією метою в літературних дослідженнях було запропоновано різні метаевристичні алгоритми, які використовувалися як методи апроксимації для пошуку найкращого вирішення цієї проблеми. Деякі з цих алгоритмів належать до категорії еволюційних алгоритмів (EA), наприклад, генетичні алгоритми (ГА), а деякі відносяться до категорії алгоритмів роєвого інтелекту (АРІ), наприклад, оптимізація мурашиної колонії (ОМК). Однак, наскільки нам відомо,мурашиний алгоритм (МА), який вважається оновленою версією ОМК, ще не використовувався для розробки топології мереж зв'язку з обмеженою надійністю. Таким чином, це дослідження спрямоване на застосування оновленої версії алгоритму МА для вирішення ПНКМ у малих, середніх та великих мережах. Запропонований алгоритм був порівняний з сучасними методами, що вирішують цю проблему. Результати дослідження показують, що запропонований алгоритм є оптимальним рішенням для повної мережі малого розміру (n=6, 7, 8 і 9) і був досягнутий як оптимальне рішення для всіх неповністю зв'язкових множин (n=14). , 16 та 20). У кожному разі результати для мереж середнього розміру були кращими, ніж результати еталонних тестів

Біографії авторів

Abeer A. Abdul-Razaq, Thi-Qar University

PhD, Associate Professor

Department of Mathematics

College of Computer Science and Mathematics

Huda Karem Nasser, General Directorate of Thi-Qar Education, Ministry of Education

MSc, Teacher

Department of Mathematics

Asaad Shakir Hameed, General Directorate of Thi-Qar Education, Ministry of Education; National University of Malaysia

PhD, Teacher

Department of Mathematics

Data Mining and Optimization Group, Centre of Artificial Intelligence

Modhi Lafta Mutar, General Directorate of Thi-Qar Education, Ministry of Education; Al-Turath University College

PhD, Teacher

Department of Mathematics

Department of Medical Instruments Engineering Techniques

Haiffa Muhsan B. Alrikabi, Thi-Qar University

PhD

Department of Mathematics

College of Education for Pure Sciences

Mohammed F. AL-Rifaie, Basrah University College of Science and Technology

Master of Computer Networking

Mustafa Musa Jaber, Dijlah University College; Al-Farahidi University

PhD, Lecturer

Department of Medical Instrumentation Techniques Engineering

Department of Medical Instruments Engineering Techniques

Посилання

  1. Watcharasitthiwat, K., Wardkein, P. (2009). Reliability optimization of topology communication network design using an improved ant colony optimization. Computers & Electrical Engineering, 35 (5), 730–747. doi: https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2009.02.006
  2. Ozkan, O., Ermis, M. (2013). Reliable communication network design with metaheuristics. The International IIE Conference. Available at: https://www.researchgate.net/profile/Omer-Ozkan/publication/263663161_Reliable_communication_network_design_with_metaheuristics/links/5b064f4b4585157f870937c2/Reliable-communication-network-design-with-metaheuristics.pdf
  3. Ozkan, O., Ermis, M., Bekmezci, I. (2019). Reliable communication network design: The hybridisation of metaheuristics with the branch and bound method. Journal of the Operational Research Society, 71 (5), 784–799. doi: https://doi.org/10.1080/01605682.2019.1582587
  4. Nesmachnow, S., Cancela, H., Alba, E. (2007). Evolutionary algorithms applied to reliable communication network design. Engineering Optimization, 39 (7), 831–855. doi: https://doi.org/10.1080/03052150701503553
  5. Yeh, W.-C., Lin, Y.-C., Chung, Y. Y., Chih, M. (2010). A Particle Swarm Optimization Approach Based on Monte Carlo Simulation for Solving the Complex Network Reliability Problem. IEEE Transactions on Reliability, 59 (1), 212–221. doi: https://doi.org/10.1109/tr.2009.2035796
  6. Fatimah Mohamad Ayop, S., Shahizan Othman, M., Mi Yusuf, L. (2020). Ant Colony Optimization Using Different Heuristic Strategies for Capacitated Vehicle Routing Problem. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 864 (1), 012082. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/864/1/012082
  7. Dorigo, M., Birattari, M., Stutzle, T. (2006). Ant Colony Optimization. IEEE Computational Intelligence Magazine, 1 (4), 28–39. doi: https://doi.org/10.1109/ci-m.2006.248054
  8. Mutar, M. L., Burhanuddin, M. A., Hameed, A. S., Yusof, N., Mutashar, H. J. (2020). An efficient improvement of ant colony system algorithm for handling capacity vehicle routing problem. International Journal of Industrial Engineering Computations, 11, 549–564. doi: https://doi.org/10.5267/j.ijiec.2020.4.006
  9. Omar, A. H., Naim, A. A. (2021). New crossover via hybrid ant colony system with genetic algorithm and making study of different crossover for TSP. Journal of Theoretical and Applied Information Technology, 99 (20), 4824–4836. Available at: http://www.jatit.org/volumes/Vol99No20/14Vol99No20.pdf
  10. Agárdi, A., Kovács, L., Bányai, T. (2021). The Fitness Landscape Analysis of the Ant Colony System Algorithm in Solving a Vehicle Routing Problem. Academic Journal of Manufacturing Engineering, 19 (2), 85–89. Available at: https://ajme.ro/PDF_AJME_2021_2/L11.pdf
  11. Dengiz, B., Altiparmak, F., Belgin, O. (2010). Design of reliable communication networks: A hybrid ant colony optimization algorithm. IIE Transactions, 42 (4), 273–287. doi: https://doi.org/10.1080/07408170903039836
  12. Dengiz, B., Alabas-Uslu, C. (2015). A self-tuning heuristic for the design of communication networks. Journal of the Operational Research Society, 66 (7), 1101–1114. doi: https://doi.org/10.1057/jors.2014.74
  13. Abd-El-Barr, M. (2006). Design and analysis of reliable and fault-tolerant computer systems. World Scientific, 464. doi: https://doi.org/10.1142/p457
  14. Jan, R.-H. (1993). Design of reliable networks. IEEE International Conference on Communications, 20, 25–34. doi: https://doi.org/10.1109/icc.1992.268264
  15. Jan, R.-H., Hwang, F.-J., Chen, S.-T. (1993). Topological optimization of a communication network subject to a reliability constraint. IEEE Transactions on Reliability, 42 (1), 63–70. doi: https://doi.org/10.1109/24.210272
  16. Yeh, W. C. (1994). A New Monte Carlo Method for the Network Reliability. Proceedings of the First International Conference on Information Technology and Applications (ICITA 2002). Available at: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.11.8926&rep=rep1&type=pdf
  17. Dorigo, M., Gambardella, L. M. (1997). Ant colony system: a cooperative learning approach to the traveling salesman problem. IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 1 (1), 53–66. doi: https://doi.org/10.1109/4235.585892
  18. Socha, K., Knowles, J., Sampels, M. (2002). A MAX-MIN Ant System for the University Course Timetabling Problem. Lecture Notes in Computer Science, 1–13. doi: https://doi.org/10.1007/3-540-45724-0_1
  19. Stützle, T., Hoos, H. H. (2000). MAX–MIN Ant System. Future Generation Computer Systems, 16 (8), 889–914. doi: https://doi.org/10.1016/s0167-739x(00)00043-1
  20. Vochozka, M., Horák, J., Krulický, T. (2019). Advantages and Disadvantages of Automated Control Systems (ACS). Digital Age: Chances, Challenges and Future, 416–421. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-27015-5_50
  21. Wolpert, D. H., Macready, W. G. (1997). No free lunch theorems for optimization. IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 1 (1), 67–82. doi: https://doi.org/10.1109/4235.585893

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-06-30

Як цитувати

Abdul-Razaq, A. A., Nasser, H. K., Hameed, A. S., Mutar, M. L., Alrikabi, H. M. B., AL-Rifaie, M. F., & Jaber, M. M. (2022). Реалізація покращеного мурашиного алгоритму для рішення проекту надійної комунікаційної мережі . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(9 (117), 44–52. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.259693

Номер

Том 3 № 9 (117) (2022): Інформаційно-керуючі системи

Розділ

Інформаційно-керуючі системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Abeer A. Abdul-Razaq, Huda Karem Nasser, Asaad Shakir Hameed, Modhi Lafta Mutar, Haiffa Muhsan B. Alrikabi, Mohammed F. AL-Rifaie, Mustafa Musa Jaber

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.