Sezgisel Yöntemlerin Kesin Yöntemler ile Melezlenmesi Yoluyla Bilgisayar Ağlarında Güvenilirlik Probleminin Eniyilenmesi
Hybridizing Metaheuristics with Exact Techniques for Optimization of Reliability Problem in Computer Networks
- Tez No: 516279
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MURAT ERMİŞ, DOÇ. DR. İLKER BEKMEZCİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Metasezgiseller, İstatistiksel deney tasarımı, Metaheuristics, Statistical experimental design
- Yıl: 2016
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hava Harp Okulu Komutanlığı
- Enstitü: Havacılık ve Uzay Teknolojileri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde güvenilir bilgisayar ve haberleşme ağlarının tasarım problemleri için kesin yöntemlerin ileri sezgisel yöntemlerle melezlenmesi konusu araştırılmaktadır. Önerilen yöntemler iki farklı güvenilir haberleşme ağı tasarımı problemine uygulanmıştır. Birinci problem olarak ağ güvenilirliği kısıtı altında toplam ağ maliyetini enküçüklemeyi amaçlayan Güvenilir Bilgisayar Ağı Tasarımı (GBAT) problemi ele alınmıştır. Bu problem literatürde oldukça iyi çalışılmış bir problemdir. Problemin NP-zor (NP-hard) karmaşıklığa sahip olmasından dolayı yeni melez ileri sezgisel yöntemler geliştirilmiştir. Yöntem olarak iki probleme özgü ileri sezgisel yöntem (Tavlama Benzetimi (TB) ve Genetik Algoritma (GA)) ile bu yöntemlerin Dal & Sınır (D&S) algoritması ile melezlendiği algoritmalar önerilmektedir. İkinci problem ise bir Güvenilir Kablosuz Çoklu Ortam Algılayıcı Ağ Tasarımı (GKÇOAAT) problemini içermektedir. Kablosuz Çoklu Ortam Algılayıcı Ağ (KÇOAA)'lar için ağ güvenilirliğinin tanımı düğümlerin yerleştirilmesi ile birlikte bağlanabilirlik ve kapsamayı içeren yapısıyla diğer geleneksel haberleşme ağlarının ağ güvenilirliği tanımından farklılıklar göstermektedir. Bu nedenle KÇOAA'lar için yeni bir bilgi toplama güvenilirliği tanımı yapılmıştır. İlave olarak problemin amacı algılayıcıların yerleşimini yapmak ve verilen bütçe kısıtı altında arazi ve cihaz özelliklerini de dikkate alarak KÇOAA için bilgi toplama güvenilirliğini enbüyüklemeye çalışmaktır. Problem tanımı düşman bölgesinde gözetleme yapmak amacını içerecek şekilde literatürde ilk defa yapılmıştır. Yerleştirme, bağlanabilirlik ve kapsamayı birleştiren güvenilir KÇOAA tasarımı problemi NP-zor karmaşıklığa sahip olduğu için kesin bir yöntem ile ileri sezgisel yöntemlerin melezlendiği yeni bir melezleme önerilmektedir. Öncelikle probleme özgü TB ve GA geliştirilmiştir. Birinci uygulamadan daha farklı bir yapıda bir D&S algoritması Melez TB (MTB), Melez GA (MGA) ve Melez GA Temelli Matsezgisel (MGATM) içerisine algılayıcıların oryantasyonlarını kesin olarak yapabilmek amacıyla kullanılmıştır. MGATM'nin yapısında birinci popülasyonda aktarma düğümlerinin kesin olarak yerleşimini yapabilmek amacıyla ağ akışı temelli bir Karma Tamsayılı Doğrusal Programlama (KTDP) modeli de bulunmaktadır. Yapılan koşumlar sonucunda ileri sezgisel yöntemlerin kesin bir yöntemle melezlenmesiyle elde edilen algoritmaların diğer yöntemlerden kabul edilebilir süreler içerisinde daha iyi performans gösterdiği tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the integration of exact algorithm(s) with metaheuristics for reliable computer and communication network design problems. The proposed approaches are applied in two different reliable communication network design problems. The initial problem is the reliable computer network design problem that minimizes the total network cost under network reliability requirement. The problem is a well studied problem in the literature. Since the problem has NP-hard complexity, new hybrid metaheuristics are developed. The proposed methods combine metaheuristics (i.e. Simulated Annealing (SA) and Genetic Algorithm (GA)) with Branch and Bound (B&B) algorithm as well as two problem-specifically designed SA and GA methods are proposed. The second problem covers a reliable Wireless Multimedia Sensor Network (WMSN) design problem. The network reliability definition of WMSNs is different than the other traditional communication networks since it involves connectivity and coverage issues with node placement. Therefore a new information gathering network reliability definition is done for WMSNs. Besides the aim of the problem is to deploy sensor nodes to maximize the WMSN information gathering network reliability under a given budget constraint by considering terrain and device specifications. The problem definition is done for the first time in the literature for getting surveillance from an enemy zone. The reliable WMSN design problem with deployment, connectivity and coverage has NP-hard complexity, therefore a new hybridization of an exact algorithm with metaheuristics is proposed. Initially, problem spesific SA and GA approaches are created. A different B&B approach than the one in the first problem is embedded into Hybrid Simulated Annealing (HSA), Hybrid Genetic Algorithm (HGA) and Hybrid Genetic Algorithm Based Matheuristic (HGABM) to orient the sensors exactly. HGABM has also a Mixed Integer Linear Programming (MILP) network flow based model which is used to find the exact deployment points of the relay nodes in the initial population. Computational results show that hybrid algorithms have better performances than the others in reasonable computation times.
Benzer Tezler
- Karayolu taşımacılığında araç rotalama probleminin kesin ve sezgisel yöntemler ile çözümlenmesi: Bir kâğıt fabrikası üzerinde uygulama
Solving the vehicle routing problem in road transportation with precise and intuitive methods: An application on a paper factory
MUHAMMED FURKAN YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Uluslararası TicaretKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiUluslararası Ticaret ve Lojistik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARİF SELİM EREN
- İç teğet ve gergonne noktası bulanık sıralamaya dayalı sezgisel bulanık hipotez testleri
Incircle and gergonne point fuzzy ranking based intuitionistic fuzzy hypothesis testing
GÜLTEKİN ATALIK
Doktora
Türkçe
2020
İstatistikEskişehir Teknik Üniversitesiİstatistik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVİL ŞENTÜRK
PROF. DR. CENGİZ KAHRAMAN
- Paralel makine çizelgeleme probleminin karınca kolonisi algoritması ile çözümü ve yönetim desteği geliştirilmesi
Solution of the parallel machine scheduling problem using ant colony optimization and development of a decision support methods
TANSU YOKSULABAKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiGazi ÜniversitesiYönetim Bilişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HADİ GÖKÇEN
- Gezgin satıcı probleminin çözümünde parçacık sürü optimizasyonu algoritması performansının bulanık c-ortalamalar yöntemi ile iyileştirilmesi
Improving solution performance of the particle swarm optimization algorithm on traveling salesman problem with fuzzy c-means method
AHMET YEKTA KAYMAN
Doktora
Türkçe
2015
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KASIM BAYNAL
- Zaman pencereli araç rotalama probleminin geliştirilmiş yapay arı kolonisi ve ateş böceği algoritmaları ile çözümü
Solving the time window vehicle routing problem with improved artificial bee colony and firefly algorithms
NAZİFE ŞAHİN MACİT
Doktora
Türkçe
2022
İşletmeBurdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesiİşletme Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YUSUF ŞAHİN