1297

بهینه سازي طراحی شبکه هاي نوري در ارتباطات زیر ساخت

مسیر دهی مانند مربوطه يها هزینه کاهش و مناسب توزیع ، مخابراتی يها تکنولوژي روزافزون پیشرفت و ارتباطات گسترش به توجه با - چکیده و مناسب طراحی یک در بنابراین. دهند می نشان را شبکه بودن پایدار توانایی و قابلیت که هستند ییهافاکتور جمله از مخابراتی يها سوئیچ و

. دهد ادامه خود کار به قطعی کمترین با شبکه و برد را شبکه از استفاده بیشترین تجهیزات و امکانات حداقل از بتوان که است این بر سعی بهینه در موضوع این. است شبکه در رفته بکار) نوري فیبر( اپتیک يهامسیر طول سازي حداقل زمینه این در سازي بهینه يها جنبه ترین مهم از یکی

در . ستها قطعی از ناشی يها خسارت کاهش و نصب ، نگهداري يها هزینه کاهش موجب که است طراحی مسئله مهمترین ساخت زیر ارتباطاتیک بکار گرفته شده ، مخابراتی و نیز الگوریتم ابتکاري الگوریتم تبرید تدریجی جملهسازي از بهینه يها الگوریتم از گرفتن کمک با این مقاله

.و محدودیت هاي مخابراتی بدست آوریم) Node( بهینه براساس نحوه قرارگیري شهرهاراه حل زیر مسیردهی ،، حداقل سازي مسیر تبرید تدریجی ، بهینه سازي - کلید واژه

مقدمه -1

با پیشرفت تکنولوژي و گسترش ارتباطات روز به روز تقاضـا براي افزایش پهناي باندهاي ارتباطی و افزایش کیفیت ارتباطـات

هـاي یـاد شـده معیارهـایی بـراي ارزیـابی شاخص. گردد زیاد میاینکـه بسـتر هـاي . توسعه یافتگی جوامع نیز محسوب می گردند

مـورد نیـاز تـا چـه حـد ارتباطی براي ارائه خـدمات الکترونیکـی مطلوب و پایدار باشند مبتنی بر سطوح تکنولوژي ساخت به کـار

یـک .هاي صورت گرفتـه و امنیـت در بسترهاسـت رفته ، طراحیطراحی درست و بهینه در شبکه هـاي ارتبـاطی تضـمین کننـده . بکارگیري صحیح تکنولوژي و افزایش دهنده امنیت شبکه اسـت

نترل شونده در ایجاد ارتباطـات پایـدار بنابراین مهم ترین عامل کمنظور از طراحـی مناسـب در شـبکه هـاي .طراحی مناسب است

ارتباطی ، نحوه صـحیح چیـدمان المـان هـاي شـبکه ، برقـراري . مسیرهاي مناسب و مطمئن مبتنی بر شرایط خاص شبکه اسـت

هاي ارتباطی محدود نمـی گـردد و در این مسئله تنها به طراحیبـار .سائل بهینه سازي و مسیریابی هـا مطـرح اسـت بسیاري از م

اصلی برقراري ارتباطات پر ظرفیت روي شبکهاي نوري واقع شده و بدیهی است هر گونه خلل در این شبکه ها پیامدي نـا مطلـوبی

البته عواملی نظیر خرابی هاي . در شبکه بر جا خواهد گذاشت

در شبکه هـا نرم افزاري و سخت افزاري از دیگر عوامل خللبنابراین در یک طراحی صـحیح بایـد بتـوانیم . گردند می محسوب

با در نظر گرفتن عوامل فوق پایداري شبکه را باال بـرده و قطعـی .ارتباطات را به حداقل برسانیم

طرح مسئله -2

به دنبال حل مسئله براي تهیه توپولـوژي شـبکه پرظرفیـت ع شــبکه هــا و هســتیم تــا بتوانــد تحــت اســتانداردهاي ایــن نــو

هـایی کـه یکـی از روش . محدودیت هاي یاد شده ، پاسخگو باشدکاربرد فراوان در حل چنـین مسـائلی کـه هـدف یـافتن بهتـرین

مسـئله . باشـد باشد مسـئله فروشـنده دوره گـرد مـی مسیرها مییکی از مسـائل مهـم در زمـره تئـوري (TSP)گرد فروشنده دوره

NP-Hardباشد که در گروه ها می پیچیدگی محاسباتی الگوریتماین مسئله اولین بار توسط دو دانشـمند بـه ] 1. [قرار می گیرد

. نام هاي هامیلتون ایرلنـدي و کیـرکمن بریتانیـایی مطـرح شـد ــه ــه طراحــی حلق ــاي عمــومی از جمل ــاي بســیاري از کاربرده ه

،کابل هاي برق ، مسـیر هواپیماهـا، مسـیریابی Sonet هاي شبکه

دکتر علی وحیدیان کامیاد ,داود حسنی کاریزکی davood.hasani63@yahoo.com ,کنترل دانشکده فنی دانشگاه آزاد گناباد-دانشجوي کارشناسی ارشد مهندسی برق

, Avkamyad@yahoo.comعضو هیئت علمی دانشگاه فردوسی مشهد

1298

PCBو طـرح Xاي حمل و نقل و کریستالوژي با اشعه سیستم هروش . را می توان با مسئله فروشـنده دوره گـرد مـدل کـرد ... و

حل این مسئله کـاربردي بـه دو دسـته الگـوریتم هـاي دقیـق و روش هـایی ماننــد . شـود اي تقسـیم مـی هـاي مکاشـفه الگـوریتم

د و الگــوریتم ژنتیــک، الگــوریتم مورچگان،شــبکه عصــبی هاپفیلــالگوریتم فازي ژنتیک و الگـوریتم تبریـد تـدریجی از ایـن قبیـل

.اي اند روشهاي مکاشفهمـان ، طراحــی بـراي شــبکه از آنجـایی کـه مبنــاي طراحـی

گسترده ارتباطی زیرساخت است و بـا شـبکه اي بـا ابعـاد بـزرگ مواجــه هســتیم، از الگــوریتم هــاي دقیــق کــه داراي محاســبات

ستند نمی توانیم اسـتفاده کنـیم و بـه سنگین و پیچیدگی زیاد ه .هاي مکاشفه اي استفاده خواهیم نمود ناچار از الگوریتم

در این نوشته سعی بر این است که بتوان با الگـوریتم تبریـد تدریجی و الگوریتمهاي جانبی ابتکاري به عنوان الگـوریتم بهینـه

هاي فنـی و محیطـی سازي کارآمد بر حل مسئله و بر محدودیتها در طراحـی عـدم بکـارگیري از مهمترین محدودیت. (آییم فائق

هاي رپیتر در طراحی، و همچنین پرهیـز از دوگـانگی در ایستگاهو همچنین برآنیم تا بهترین مسیر دهی را در شـبکه ) شبکه است

ارتباطی خود طراحی کنیم به طوري که اهداف مسئله شامل ]3و2[کز انتقال حداقل سازي مسیر هاي اپتیک بین مرا - ]3و2[حداقل سازي مراکز تقویت کننده در مسیر انتقال - ]4[هاي اپتیک حداقل سازي تعداد سوئیچ و تقویت کننده - ]4و3[هاي نگهداري مسیر حداقل سازي هزینه - ]5[هاي بروز قطعی حداقل سازي هزینه - ]1و6[هاي ارائه شده حداکثر سازي اشغال ظرفیت - را برآورده سازیم ]7و8و3[امیک توزیع بارحفظ حالت دین -

)Simulated Annealing(الگوریتم تبرید تدریجی -3

در لغـت بـه معنـاي Simulated Annealingواژه انگلیسـی باشـد ولـی در اصـطالح ، یـک فراینـد گداخته کردن جسـم مـی

فیزیکی براي باال بردن دماي جسم تا رسیدن آن به نقطـه ذوب و باشد کـه در طـول ن طی شرایط مشخص میسپس سرد کردن آ

تعبیـر فیزیکـی تبریـد . رسد این فرایند انرژي جسم به حداقل میتــدریجی، مربــوط بــه فرآینــد شــبیه ســازي تبریــد تــدریجی در

فرآیند تبریـد تـدریجی کـه منجـر بـه کـاهش . باشد جامدات میانرژي در یک جامد است، توسط زگردي و همکارانش بـه صـورت

.ده استزیر تعریف ش

در هر مرحله، یک اتم به میزان کمی جابجا شده که این کار نمـایش ΔEگـردد کـه بـا منجر به تغییر در انرژي سیسـتم مـی

جابجایی دو اتم پذیرفته شده و ساختار جامد ΔE 0>اگر. دهند مییا اتم جابجا شده به عنوان نقطه شروع مرحله بعد مورد اسـتفاده

به صـورت احتمـالی برخـورد ΔE<0ه در حالتی ک. گیرد قرار میبدین معنی که احتمال این که ساختار جامـد پذیرفتـه . شود می

:گردد که در آن شود با استفاده از رابطه ذیل تعیین می

)1( 푃(∆퐸) = 푒∆

- T درجه حرارت - Kb ثابت بولتزمن

] 0،1[در یک عدد تصـادفی بـا توزیـع یکنواخـت در فاصـله اگر عدد به دست آمـده . گردد مقایسه می ΔEانتخاب شده و یا با

باشد، ساختار جدید پذیرفته شده و جهت شـروع P(ΔE)کمتر از در غیـر ایـن صـورت سـاختار . گـردد مرحله بعد استفاده قرار می

کند تا این که به یـک یاین فرآیند ادامه پیدا م. شود جدید رد میدر آن حالت درجـه حـرارت مطـابق . سطح تعادل دست پیدا کند

کنـد این فرآیند ادامه پیدا می. شود با نحوه تبرید کاهش داده میدر هـر درجـه . تا این که سیستم بـه حالـت جامـد تبـدیل شـود

اي باشد که جهت رسیدن حرارت، باید فرآیند نحوه تبرید به گونهالگـوریتم . عادل، به تعداد کافی تعویض انجام شـود به یک شرط ت

SA و سایر الگوریتم هاي ابتکاري، با یک جواب اولیه که به طـورسـپس یـک جـواب . کنند شود شروع به کار می ابتکاري ایجاد می

شـود و همسایگی که بهبود در تابع هدف ایجاد نماید انتخاب مـی بع هدف حاصل ایجـاد تا تعداد تکرار هایی که دیگر بهبودي در تا

مسـائلی همچـون کاربردهـاي عمـومی روش .یابد نشود ادامه می : مسائل ذیل می باشد

ها به طرزي که تداخل ICجایگذاري بهینه اجزاي • سیم ها به حداقل برسد

.مسئله ي معروف فروشنده دوره گرد • تنظیم جدول زمانی براي کالس هاي دانشگاه • با بیشترین سود (Portfolio)تشکیل سبد سهام • (Resource Allocation)مساله تخصیص منابع • کریستال شناسی با اشعه ایکس • (Data Mining)ها استخراج اطالعات مفید از انبوه داده •

این الگوریتم جز قوي ترین الگوریتم هاي بهینه سازي بـوده

1299

، باشند و قابلیت زیادي در حل مسائلی که قادر پیاده سازي نمی

.دارد

واب زیر بهینه مسئلهج -4

استراتژي طراحی ما براي حل مسـئله ابتـدا طراحـی رینـگ گرد خواهد که همان جواب مسئله فروشنده دوره.کلی شبکه است

این رینگ باید اوال شامل تمام مراکز انتقال بـوده باشـد و تـا . بودآرایش رینـگ ایـن . هاي مسئله را برآورده سازد حدي محدودیت

. دهد تا حـدي پایـداري شـبکه را حفـظ کنـیم میامکان را به ما بنابراین به دنبال طراحی بهینه بـر اسـاس ایجـاد رینـگ اصـلی و

کارهایی بـراي کلی در بر گیرنده تمامی شهرها در خود و ارائه راههاي یاد شده از جمله دوگـانگی شـبکه و فائق آمدن بر محدودیت

ا بـه طراحـی در ایـن بخـش در ابتـد . ها ، هستیم سایر محدودیترینگ اصلی پرداخته و پس از تکمیل طراحـی خـود بـه طراحـی

. پردازیم هایی در سطح کشوري می رینگ کلی براي نمونه

هاي عددي مسئله داده -4-1

در این نوشته فاصله شهرها از هم را به عنوان متغیـر اصـلی هاي برقـراري شـبکه تابع هزینه در نظر گرفته شده و سایر هزینه

ان متغیر وابسته تلقی شده و به نـوعی در محاسـبات در را به عنوهـا بنابراین با توجه به نوع تعریف محدودیت. شود نظر گرفته نمی

و همچنــین الگــوریتم تبریــد تــدریجی شــروع بــه بهینــه ســازي اطالعـات مـورد نیـاز در طراحـی یـک شـبکه تنهـا بـه . کنیم می

ایـن . گردد اطالعات نحوه قرارگیري شهرها نسبت به هم ختم میگیرد و بیانگر فاصله بین هر اطالعات در ماتریس فواصل جاي می

تواند موقعیت طول و عـرض جغرافیـایی آن دو شهر است و یا میتوان از روي ایـن مـاتریس شهر باشد که در هر صورت باز هم می

. به ماتریس فاصله دست یافت

عــرض درایـه اول هــر سـطر طــول جغرافیـایی و درایــه دوم بـا انــدکی محاسـبه و بـه دسـت آوردن طــول . جغرافیـایی اسـت

.توان ماتریس فاصله را بدست آورد اقلیدسی میان هر سطر میدر این نوشته فاصله شهرها از هم را به عنـوان متغیـر اصـلی

هاي برقـراري شـبکه تابع هزینه در نظر گرفته شده و سایر هزینهو به نـوعی در محاسـبات در را به عنوان متغیر وابسته تلقی شده

. شود نظر گرفته نمی

اعمال محدودیت ها -4-2

هاي مسئله در حالی باعث افـزایش حجـم مسـئله محدودیتبـه عنـوان . توانند مسئله را تا حدي کوچک سـازند گردند، می می

در ارتبـاط Bاجبارا باید بـه شـهر Aمثال در قیود امنیتی ، شهر تـوان ایـن فاصـله را از تـابع این به این معنی است که مـی . باشد

بـه عبـارت . هدف مجزا نمود و این دو شهر را یکی در نظر گرفتمحـدودیت دیگـر ماننـد ارتبـاط . کـاهیم دیگر از ابعاد مسئله می

مناسـب نبـودن بـراي عملیـات (نداشتن شهري به شهر دیگـر را را با در نظر گرفتن عددي به اندازه بزرگ براي فاصـله آن ) انتقالدر واقع با جریمـه نمـودن . هر در ماتریس فاصله اعمال نموددو ش

. کنیم این فاصله به پیدا کردن جواب بهینه کمک میمحدودیت مهم دیگري که به آن باید پرداخته شـود اصـالح

اي اسـت کـه فاصله بین دو شهري است که فاصله آنها بـه انـدازه به عنـوان . خارج از رنج فرستندگی تقویت کننده هاي نوري است

کیلـومتر باشـد و فاصـله دو 150هـا مثال اگر رنج تقویت کننـده مسیر از ایستگاه رپیتـر کیلومتر باشد به ناچار باید بین 200شهر

و بـر تـابع استفاده نمود، که این با هدف مسـئله ناسـازگار اسـت از طرفی تغییر مسیر به خاطر مطلوب نبـودن . افزاید هزینه ما می

ایستگاه رپیتر در طراحی ما ، ممکن است بر تابع هدف ما بیفزاید براي برآورده ساختن ایـن قیـد . تري را طی کنیم و مسیر طوالنی

اي منطقی بـراي مسـافت بـین دو شـهر در نظـر مـی نیز جریمهگیریم که این جریمه با در نظر گرفتن هزینه اي که یک ایستگاه رپیتر به همراه دارد، به عالوه هزینه برقراري ارتباط بین دو شـهر

1300

.گردد محاسبه می 100به عنوان نمونه اگر هزینه برقراري ارتباط بین دو شـهر

واحـد باشـد، در 30ینه احـداث ایسـتگاه رپیتـر واحد باشد و هزکنـیم تـا برابر می 3/1ماتریس فواصل فاصله بین این دو شهر را

. این قید را هم رعایت کرده باشیم

ــدام ــد از اق ــل بع ــاتریس فواص ــت آوردن م ــه دس ــس از ب پ

پردازیم و از این به ها می ها شروع به بهینه سازي مسیر محدودیتگذاریم که ماتریس در دست بهینه سازي ، ین میبعد فرض را بر ا

.ماتریس اصالح شده استها و همچنین الگوریتم حال با توجه به نوع تعریف محدودیت

.کنیم تبرید تدریجی شروع به بهینه سازي مینـرم افـزار M-fileمطابق الگوریتم تبرید تدریجی در محیط

باشـد را صل میهاي مسئله که ماتریس اصالح شده فوا متلب دادهاز آنجـایی کـه ایـن الگـوریتم از توانـایی و سـرعت . کنیم وارد می

باالیی برخوردار است ، قادر به حل مسائلی با ابعاد بزرگ خواهـد بـا ) زیـر سـاخت (در طراحی یک شبکه ارتباطی وسیع مـادر . بود

. شــهر رو بــه رو هســتیم 1000الــی 100ابعــادي بــزرگ نظیــر یابد داده هاي ر سطح کشورها گسترش میارتباطات زیر ساخت د

.کنیم خود را به سمت اطالعات طول و عرض معطوف میپس از بدست آوردن ماتریس فواصل در ادامه روند الگـوریتم

انتخـاب درسـت . به دنباي پیدا کردن درجه حرارت اولیه هستیمدرجه حرارت اولیه یکی از پارامترهایی است تعـداد تکرارهـا را در

. کنـد ریتم را کاهش داده و الگوریتم را سریع تـر همگـرا مـی الگواي است که پس از انتخـاب گونه نحوه تعیین این درجه حرارت به

چند جواب اولیه به صورت اتفاقی درهمسایگی یکدیگر ، ماکزیمم تغییرات در تابع هدف را به عنوان درجـه حـرارت اولیـه در نظـر

]9.[گیریم می

شهر 100برید تدریجی براي بکارگیري الگوریتم ت -4-3

شـهر 100با فرض داشتن ماتریس فواصل اصالح شده براي هاي متغیر در انرژي و هزینه کلی و وارد کردن آن به عنوان المان

هاي متعـدد ایـن شبکه در الگوریتم تبرید تدریجی که با جابجایی

ها بر اسـاس توضـیحات داده شـده در مـورد ایـن الگـوریتم المان :داریم

شهر 100حلقه بهینه طراحی شده براي : 1شکل

Cities = 100 Path = 90 78 95 7 1 49

60 42 36 37 88 10 30 66 23 83 24 40 27 13 79 59 62 61 73 96 100 50 69 9 6 35 99 11 32 68 93 22 55 92 51 34 28 89 65 63 44 5 21 25 26 18 77 8 29 48 41 97 67 76 2 91 12 71 20 3 38 64 81 94 56 54 58 4 86 14 16 45 84 82 17 43 15 75 70 52 98 33 72 80 85 47 57 46 31 39 74 53 87 19

Energy = 8.1870 e+02 Stop Telorance = 0.005 Temperature Ratio = 0.5 Initial Temperature = 3.7514e+007

الگوریتم ابتکاري مخابراتی -4-4

اي بهینه براي ارتباط شهرها پیدا ایم حلقه توانستهتا به اینجا ولی این سوال مطرح است که آیا این طراحـی بـراي یـک . کنیم

شبکه بزرگ و پر ظرفیت مناسب است؟چنانچه در ابتداي بخش بیان شد در یک شـبکه پـر : جواب

عالوه بـر . ظرفیت دوگانگی شبکه به هیچ وجه قابل تحمل نیستدر شـبکه وجـود دارد کـه در ایـن مباحـث این مباحـث امنیتـی

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

2627

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

4950

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

6162

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

7677

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

1301

الزاماتی در خصوص افزایش ارتباطات نوري یـک شـهر عـالوه بـر نکته مهـم . شود ارتباط با دو شهر همسایه خود در نظر گرفته می

چراکه ممکن است که شبکه ]. 1[دیگر پخش ترافیک شبکه استرافیک از نظر سخت افزار بکار رفته بهینه باشد، ولی براي زیر بار ت

دقـت در ایـن مباحـث باعـث افـزایش . باشـد رفتن مناسب نمـی کیفیت ارتباطی شبکه است و پایداري ، امنیت و توجیه اقتصادي

در این شبکه هیچ مسیري جز مسیر رینگ . ها را باال می برد طرحبنابراین ترافیک هر شهر بـراي انتقـال از . براي ارتباط وجور ندارد

مسلما ترافیک . به مقصد ، عبور کند چند شهر دیگر براي رسیدناجبارا باید . مورد تقاضاي هر شهر با شهرهاي دیگر یکسان نیست

شهرهایی با ترافیک کمتر عالوه بر ترافیک مورد تقاضـاي خـود ، ایـن فراینـد ، فراینـد مطلـوبی . ترافیک شهر مذکور را عبور دهد

زیرا . براي طراحی نیستخرابی یا قطعی فیبر افت شدید ترافیک شبکه هنگام •

نوريهاي کم ترافیک افزایش هزینه تجهیزات حتی در شهر •

و ایستگاه هاي رپیتر اختالل در توسعه شبکه •

.را به همراه داردهایی بایـد بـیش عالوه بر بحث ترافیک به دالیل امنیتی شهر

پـس در . از دو ارتباط بـا شـهر هـاي اطـراف خـود داشـته باشـد با پذیرفتن افزایش هزینـه بـراي ارتباطـات الگوریتم ابتکاري خود

کمکی دربحث ترافیک ، از شهرهایی که باید مباحـث امنیتـی در با اینکار . کنیم آنها در نظر گرفته شود ، به این منظور استفاده می

عالوه بر برآورده سازي این دو محدودیت از دوگانگی شبکه کلـی، .نمائیم تا حد زیادي جلوگیري می

به اینکار ابتدا باید ظرفیت کل شبکه بـا در نظـر براي شروع همچنین از آنجـایی .گرفتن توسعه هاي بعدي شبکه معلوم گردد

هـاي جـانبی که با ایجاد مسیرهاي کمکی دست به تولیـد رینـگ هـاي جـانبی بـه خـود اختصـاص زنیم، ظرفیتی که این حلقه میاین ظرفیت ها بسته به نوع منطقه . دهند نیز باید تعیین گردد می

هــاي هــاي ســرویس جغرافیــایی و تقاضــا از طــرف ارائــه کننــده . شود می مخابراتی آن منطقه تعیین

در این صورت

)2( N = − 1 X : ظرفیت کل شبکه)Gbit/s( Z :پهناي باند رینگ اصلی)Gbit/s( Y :هاي جانبی متوسط رینگ پهناي باند )Gbit/s( N :تعداد شهرهاي منتخب براي بیش از یک ارتباط

بدین گونه بعـد از کنـار گذاشـتن شـهرهاي امنیتـی ، بـراي ایـن شـهرها . (کنـیم ارتبـاط جـانبی را ایجـاد مـی مابقی شـهرها

اینکه ).توانند باشند توانند شهرهاي مهم و پر ترافیک شبکه می میبا کدامیک ارتباط داشته باشد طی الگوریتم خاصی و آن در نظـر

دو شرط اصـلی بـراي ایـن انتخـاب . گرفتن رعایت شروطی است :وجود دارد

ارتباط جدیدکم هزینه بودن رینگ تولید شده توسط -تعداد شهر بیشتر در رینگ تولید شده توسط ارتباط -

جدیدتوانند در انتخاب شهر مناسب با توجه بـا دو توابع زیادي می

در این نوشـته از تـابع . دهند شرط یاد شده نتیجه اي مناسب میSin تا 0در فاصلهπ براي بهنه سازي مسیر هاي انتخـابی بـراي ،

.راي مقصد نهایی استفاده شده استارتباط مضاعف و جستجو ب

Energy_ring_right(r,j)=abs(sin((RR×(length(ring)/length(path))+0.5)×((EE×Energy_ring_right(r,j)/energy)+0.5))×1.57); (3) Energy_ring_left(r,j)=abs(sin((RR×(length(ring)/length(path))+0.5)×((EE×Energy_ring_left(r,j)/energy)×1.57); (4)

به عنوان دو وزن EEو RRکه در این دو کد ارائه شده ، براي اصالح و اعمال محدودیت هاي خاص در نظر گرفته شده

این دو رابطه به منظور اندازه گیري انرژي مصرفی در دو .استحلقه از سمت چپ و از سمت راست ارائه گردیده تا در یک

فتن تمامی گزینه هاي ممکن بهتریننظر گرشبکه کلی با در

.حلقه جانبی انتخاب گردد

1302

شهر 100طراحی حلقوي همراه با خط پشتیبان براي : 2شکل

5ظرفیت اسمی داده شده به شبکه در این نمونه با توجه به گـردد کـه پـس عملیـات شهر براي ارتباط مضاعف انتخـاب مـی

شود زیر نمایش داده میجستجو نتایج بصورت

Result = [70 → 47,86 →90 , 91→ 78, 27 →11 , 66→ 3]

با این روش قادر به مسیر دهی بهینه براي هر گونه طراحـی با در نظر گرفتن پخش ترافیک و حفظ امنیت در شبکه خـواهیم

.بود

ها سایر شبیه سازي -5

طراحی را براي توپولوژي پر ظرفیـت برخـی کشـورها انجـام .دهیم ها صورت می ایم و در پایان مقایسه بین این طراحی داده

ایران -5-1

شهر 560هاي ایران براي طراحی حلقوي براي شهر: 3شکل

CityNumber=560 Energy = 2.5493 e+02

هندوستان -5-2

شهر 1589هاي هندوستان براي شهرطراحی حلقوي براي : 4شکل

CityNumber = 1589 Energy = 543.36

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15 16

17

18

19

2021

2223

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

4243

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

9899

100

25 30 35 4044

46

48

50

52

54

56

58

60

62

64

5 10 15 20 25 30 35 4065

70

75

80

85

90

95

1303

براي کشورهاي مختلف مقایسه نتایج بدست آمده از طراحی) : 1(جدول اسم کشور تعداد شهر درطراحی تابع هزینه )ثانیه(میانگین زمان حل

2855/3 93/254 ایران 560

عراق 140 2684/53 1714/2

ترکیه 225 0197/93 9310/8

4328/21 19/147

پاکستان 408

9721/1 324/130

قزاقستان 98

هندوستان 1589 3654/543 437/6075

ژاپن 154 6890/94 5602/4

یمن 21 340/31 2084/0

نتیجه گیري و پیشنهادها - 6

با توجه به مقـدمات یـاد شـده و همچنـین انتظـاري کـه از داشتیم ، توانستیم توجیهی بـراي بهبـود الگوریتم تبرید تدریجی

هـاي پـر ظرفیـت نـوري بـر اسـاس کـاهش هاي سیستم طراحی. هاي اجـرا، نصـب ، بهـره بـرداري و نگهـداري ارائـه دهـیم هزینههاي مخابراتی پرظرفیت با توجه بـه دسـتاورد و وري سیستم بهره

ــه در پیشــرفت ــد طراحــی بهین ــاي ســریع و چشــمگیر نیازمن هچنانچـه نشـان داده شـد اسـاس کـار ابتـدا . باشند بکارگیري می

طراحی بر مبناي حضور تمامی شهرها در یک حلقه بنا شـد کـه . گرد ایـده اصـلی ایـن طراحـی بـود مسئله معروف فروشنده دوره

سپس با ارائه ایراداتی براي کافی نبودن این طراحی ، مجبـور بـه . بـودیم اي سـازي آن تکمیل طرح خود براي رفع نواقص و منطقه

با الگوریتم ابتکاري خود الگویی با در نظر گـرفتن ظرفیـت مـورد .تقاضاي شبکه کلی با مالحظات فنی ارائه کردیم

هاي مسائلی مشابه چـه این نتایج قابل پیشنهاد براي طراحیهاي مخابراتی پرظرفیت و کـم ظرفیـت و سـایر مسـائل در زمینه

البته دوباره . هد بودفنی در حوزه انتشار و گسترش شبکه ها خواهمچنین از پیشنهاداتی که در نوع خـود وارد اسـت اینکـه بـراي

هاي پر تراکم و پیچیـده تسریع در امر طراحی، خصوصا در شبکه .اي، در مناطق پیچیده استفاده کرد توان از طراحی منطقه می

مراجع - 7

صباغ، محمد سعید ، امینی ، علیرضا ، روش ابتکاري ساخت و ]١[تور مسئله فروشنده دوره گرد نامتقارن، نشریه دانشکده بهبود

1385، 539- 542، 40فنی دانشگاه صنعتی اصفهان ،[2] G. Li, B. Doverspike, C. Kalmanek, Fiber Span Failure

Protection in Mesh Optical Networks, Proc. of SPIE OptiComm 2001, Denver ,2001

[3] N. SkorinKapov, “Heuristic algorithms for the routing and wavelength assignment of scheduled lightpath demands in optical networks” , IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 24, 2–15 , 2006

[4] Giacomo Nannicini, Mathematical Programming Modeling and Applications,ECOLE Polytechnique,11,2009

[5] Ratnesh Kumar, Zhonghui Luo , Optimizing the Operation Sequence of a Chip Placement Machine Using TSP Model, Electronics Packaging Manufacturing, IEEE Transactions on ,26 , 5-18, 2003

افندي زاده ، شهریار ، قویدلی ابرغان ، رضا ، زمانیان ، احسان ، ]۶[هاي هاي مدیریت تنظیم جهت معابر در شبکه تحلیل ارزیابی مدل

شهري ، دهمین کنفرانس بین المللی مهندسی حمل و نقل و 1،1389- 7ترافیک ،

[7] Benjamin K. Chen , Fouad A. Tobagi, Network Topology Design to Optimize Link and Switching Costs, IEEE Communications Society,1-7,2007

[8] V. Nagarajan, TRAFFIC GROOMING IN WDM OPTICAL NETWORKS RESOURCE PLANNING FOR DYNAMIC, International Journal of Engineering Science and Technology Vol. 2(5), 886-895, 2010

[9] Areeyata Sripetch,Poompat SAENGUDOMLERT,Optimization for Optical Network Designs Based on Exiting Power Grids,IEICE TRANS,COMMUN, 3 ,1-11,2008

[10] Chiu , E. Modiano,Traffic grooming algorithms for reducing electronic multiplexing costs inWDM ring networks, IEEE J. Sel. Areas Commun, vol. 18, no. 1, 2–12, 2000

[11] K. Chen , F. A. Tobagi ,Optical network design to minimize switching and transceiver equipment costs, Third International Conference on Broadband Communications, Networks and Systems, IEEE Broadnets 2006, San Jose, 1-5,2006

، به ... زارع، مهرجردي یحیی ، برقی ،شاهین ، مومنی ، حجت ا ]١٢[شبیه سازي تبرید تدریجی براي –کارگیري روش فوق ابتکاري

حل مسایل زنجیره تامین ، مجله تحقیق در عملیات و کاربردهاي 12،1390-30،19آن،