Automatic Design of Networks

Abstract

Com o aumento dos pedidos de serviços internet de alta qualidade, a implantação de redes "GPON/Fiber-to-the-Home" é um dos maiores desafios que os provedores de internet enfrentam devidos aos grandes investimentos involvidos. O uso de projetos de rede automatizados torna-se cada vez mais relevante para ajudar na tarefa de planejamento de redes, minimizando os custos. O principal objetivo desta tese é abordar este problema de otimização de redes que requer ter em conta múltiplos fatores como a localização e configuração dos equipamentos, a otimização dos percursos dos cabos, a otimização da alocação de clientes e outras condicionantes envolvidas no problema de minimização. Uma solução baseada em IA é proposta para automatizar o processo de projeto de redes, que muitas vezes é feito manualmente. É uma tarefa complicada que envolve muito tempo para ser executada manualmente, enquanto que o sistema proposto consegue encontrar novas soluções de projeto de redes GPON em poucos segundos/minutos, dependendo do tamanho da rede.Este documento propõe uma discussão em torno do tema de projeto de redes e sobre o trabalho realizado durante esta tese. O sistema desenvolvido é descrito e para uma configuração experimental fixa com conjuntos de dados reais e pelos quais vários testes são analisados.Uma comparação com soluções feitas a mão (quando disponíveis) também é proposta para avaliar a qualidade das soluções geradas pelo sistema de IA baseado em Algoritmos Genéticos. A qualidade das soluções baseia-se no seu custo em relação à solução manual. Mas também com base no fato de que as múltiplas restrições são respeitadas e com base no tempo computacional necessário para obter tais soluções.

With the increasing demand of high quality internet services, the deployment of "GPON/Fiber-to-the-Home" networks is one of the biggest challenges that internet providers have to deal with due to the large investments involved. The usage of automated network designs becomes more and more important in order to aid with the task of planning the network by minimizing the costs of planning and deployment.The main objective of this thesis is to tackle this problem of optimization of networks that requires to take into account multiple factors such as the equipment placement and their configuration, the optimization of the cables routes, the optimization of the clients allocation and other constraints involved in the minimization problem. An AI-based solution is proposed to automate the process of design of networks which is often done manually. It is a complicated task that involves a great amount of time to complete by hand, whereas the proposed system manages to find new design solutions in a few seconds/minutes, depending on the size of the network.This document proposes a discussion around the topic of Automatic Design of Networks and about the work performed during this thesis. The system developed is described and for a fixed experimental setup with real datasets, multiple experiments are analyzed. A comparison with handmade solutions (whenever available) is also proposed to evaluate the quality of the solutions generated by the AI system which is based on Genetic Algorithms. The quality of the solutions is based on their cost compared to the handmade solution. But also based on the fact that the multiple constraints are respected and based on the computational time required to obtain such solution.