Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Economia, Administração, Contabilidade e Gestão de Políticas Públicas, Departamento de Economia, Programa de Pós-Graduação em Economia, Mestrado em Economia e Gestão do Setor Público, 2016. / Submitted by Nayara Silva (nayarasilva@bce.unb.br) on 2016-11-21T14:33:36Z No. of bitstreams: 1 2016_SalermeInácioOliveiraJúnior.pdf: 692129 bytes, checksum: 6bde98b4644c9516e82d114e971ff2bb (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-12-01T13:56:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_SalermeInácioOliveiraJúnior.pdf: 692129 bytes, checksum: 6bde98b4644c9516e82d114e971ff2bb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-01T13:56:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_SalermeInácioOliveiraJúnior.pdf: 692129 bytes, checksum: 6bde98b4644c9516e82d114e971ff2bb (MD5) / A expansão das redes de telecomunicações que dão suporte à internet banda larga tem tido centralidade no debate de políticas públicas em várias partes do mundo, especialmente em países em desenvolvimento, que são mais carentes em infraestrutura. As redes de telecomunicações requerem vultosos investimentos para sua construção, e sua estrutura de custos apresenta custos fixos muito elevados em relação aos custos variáveis, apresentando fortes economias de escala. Aliados a tais fatores, ainda é importante notar que os custos da infraestrutura de telecomunicações são afetados por variáveis exógenas à construção das redes, como a infraestrutura de rodovias, de redes de transmissão de energia elétrica e ferrovias. A soma desses fatores faz com que a construção de redes de telecomunicações em lugares remotos e com baixo peso demográfico seja inviável do ponto de vista econômico, o que gera um problema para os formuladores de políticas públicas: justamente as regiões mais pobres e menos desenvolvidas, que mais necessitam de infraestrutura para tentar acelerar seu desenvolvimento, são as regiões onde a construção de redes de telecomunicações não é economicamente viável. A partir de tal problemática, surge a discussão sobre a necessidade o Estado e financiar parte da construção de redes de telecomunicações nessas regiões. No caso brasileiro de telecomunicações, o debate de se formular políticas públicas para universalizar os serviços está no cerne da criação do modelo regulatório criado com a Lei Geral de Telecomunicações, e políticas públicas de universalização vêm sendo adotadas pela Agência Nacional de Telecomunicações desde sua constituição. É fundamental discutir se os resultados da política pública de universalização adotada têm surtido os efeitos esperados no desenvolvimento do país. E esse é o objetivo a que esse trabalho irá dedicar, analisando especificamente o caso das políticas de universalização da banda larga móvel. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The expansion of telecommunications networks that provide support to broadband Internet has been central in the discussion of public policy in various parts of the world, especially in developing countries where the lacking in infrastructure is more significant. Telecommunications networks require heavy investments for its construction, and its cost structure has very high fixed costs relative to variable costs, with strong economies of scale. Allied to these factors, it is still important to note that the costs of telecommunications infrastructure are affected by exogenous variables for the construction of networks, such as the infrastructure of roads, power transmission networks and railways. The sum of these factors makes impractible, from an economic point of view, the construction of telecommunications networks in remote areas with low demographic weight. This creates a problem for policy makers: just the poorest and least developed regions, most in need of infrastructure to try to speed up its development, are the regions where the construction of telecommunications networks is not economically viable. From such problems, there is the discussion about the need the state and finance part of the construction of telecommunications networks in these regions. In the case of Brazilian telecommunications, the debate to formulate public policies to universalize the services is central to the creation of the regulatory framework created by the General Telecommunications Law, and the National Telecommunications Agency (ANATEL) from its constitution has adopted universal service obligations. It is essential to discuss the results of the adopted universal service obligations have the expected effects on the development of the country. This is the objective of this work will dedicate specifically analyzing the case of universal service obligations policies of Mobile Broadband.

O jitter de fase é um fenômeno inerente nos sistemas elétricos. O crescente interesse pelo jitter deve-se à degradação que causa em sistemas de transmissão de alta velocidade. Seus efeitos fazem-se sentir ao afetar o processo de recuperação de dados, causando aumento na taxa de erros por bit. Neste trabalho, o jitter é modelado como uma perturbação periódica e seu efeito na operação de PLLs é analisado. Deduzimos uma fórmula para o cálculo da amplitude do jitter envolvendo somente os parâmetros do PLL e do jitter e identificamos as regiões do espaço de parâmetros com os comportamentos dinâmicos do PLL. / Phase jitter or timing jitter is an inherent phenomenum on electrical systems. Jitter growing interest is due to degradation it causes in high-speed transmission systems. It affects the data recovering process and it causes an increase in the bit error rate. In this work, jitter is modelled as a periodic perturbation and its effects in the operation of a PLL are analysed. We deduce a formula that measures jitter amplitude by PLL and jitter parameters and we identify the regions of parameter space according to the system dynamical behaviour.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Doutor José António Ruela Simões Fernandes

O jitter de fase é um fenômeno inerente nos sistemas elétricos. O crescente interesse pelo jitter deve-se à degradação que causa em sistemas de transmissão de alta velocidade. Seus efeitos fazem-se sentir ao afetar o processo de recuperação de dados, causando aumento na taxa de erros por bit. Neste trabalho, o jitter é modelado como uma perturbação periódica e seu efeito na operação de PLLs é analisado. Deduzimos uma fórmula para o cálculo da amplitude do jitter envolvendo somente os parâmetros do PLL e do jitter e identificamos as regiões do espaço de parâmetros com os comportamentos dinâmicos do PLL. / Phase jitter or timing jitter is an inherent phenomenum on electrical systems. Jitter growing interest is due to degradation it causes in high-speed transmission systems. It affects the data recovering process and it causes an increase in the bit error rate. In this work, jitter is modelled as a periodic perturbation and its effects in the operation of a PLL are analysed. We deduce a formula that measures jitter amplitude by PLL and jitter parameters and we identify the regions of parameter space according to the system dynamical behaviour.

O comportamento de insetos sociais, em especial de formigas, tem sido muito estudado nos últimos tempos, devido à capacidade destes insetos realizarem tarefas complexas a partir de interações entre indivíduos simples. Ao se moverem sobre um ambiente na busca de alimento, as formigas depositam no solo uma substância química, denominada feromônio, que atrai as formigas que se encontram no ninho e as guia em direção ao alimento encontrado. O processo de construção e seguimento destas trilhas permite que as formigas descubram os menores caminhos e as melhores fontes de alimento no ambiente. Com o objetivo de estudar as características das formigas que contribuem para a sua adaptação a diferentes condições do meio, diversos experimentos vêm sendo realizados com estes insetos. Dentro deste contexto, esta tese apresenta experimentos inéditos realizados com formigas em laboratório, sobre uma rede artificial de túneis, onde diversos caminhos interconectados conduzem a uma fonte de alimento. As decisões das formigas foram analisadas nos níveis individual e coletivo, sob mudanças no meio, compreendendo o bloqueio/desbloqueio de ramos. A medição de diversas características individuais das formigas permitiu desenvolver dois modelos matemáticos sobre o seu comportamento, que foram aplicados à situação em que não se alterou a condição do ambiente com relação ao acesso aos ramos (estática), como também a mudanças no meio (dinâmica). A análise realizada do comportamento coletivo foi utilizada na comparação dos resultados obtidos pelas simulações dos modelos. De forma geral, o segundo modelo proposto foi mais eficiente que o primeiro na situação estática, porém ele ainda necessita de ajustes nas demais situações. O bom desempenho do segundo modelo proposto levou a aplicação de sua principal característica, a função de escolha que considera a concentração de feromônio sobre os ramos do meio e a capacidade de orientação das formigas, a um problema de otimização combinatorial, o roteamento em redes de telecomunicações. O algoritmo de roteamento proposto foi avaliado sob variações no nível de tráfego e topologia da rede, e seu desempenho foi comparado ao de dois algoritmos usados por concessionárias de telecomunicações, considerando diversas medidas de desempenho. O algoritmo desenvolvido obteve resultados encorajadores, sugerindo a aplicabilidade da estrutura do modelo proposto a outros problemas complexos de otimização. / The behavior of social insects, particularly of ants, has been intensively studied in the last years, due to their capacity to perform complex tasks through interactions among simple individuals. When moving in the environment searching for food, ants deposit on the ground a chemical substance, called pheromone, to attract ants in the nest and guide them towards the source of food that was found. The process of laying/following the pheromone trails allows ants to find the shortest paths and best sources of food of the environment. With the aim to study the characteristics of the ants that contribute to their adaptation to different environment conditions, several experiments with ants have been performed and reported in this research. In this context, this thesis presents novel experiments with ants in the laboratory, in an artificial network of tunnels, where several interconnected paths lead the insects from the nest to the food source. Ants\' decision were analyzed according to the individual and collective levels, under changes in the environment, comprising the blockage/release of branches. The measure of several individual characteristics of ants allowed the development of two mathematical models of their behavior, which were applied to the non-changing (static) environment access to all branches and to changing (dynamic) access. The analysis of the collective behavior of ants in the experiments was used to compare the results derived from the simulations of the models. In general, the second proposed model was more accurate than the first one in simulating ants behavior for the static situation, however, it needs some improvements for the other situations. The satisfactory behavior of the second model led to apply its main feature, the choice taking into consideration the pheromone concentration over the branches and the ants ability to orient themselves, to solve an optimization problem, the routing in telecommunications networks. The proposed routing algorithm was evaluated under variations on the traffic level and topology of the network, and its performance was compared with two routing algorithms used by telecommunications companies, considering several performance measures. The developed algorithm produced encouraging results, suggesting the possibility to apply the framework of the proposed model to other optimization problems.

Submitted by admin tede (tede@pucgoias.edu.br) on 2017-06-29T13:39:22Z No. of bitstreams: 1 Emerson de Souza Campos.pdf: 5716166 bytes, checksum: 5ece2fef286c7d6b282f34feaaf709e4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-29T13:39:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Emerson de Souza Campos.pdf: 5716166 bytes, checksum: 5ece2fef286c7d6b282f34feaaf709e4 (MD5) Previous issue date: 2017-03-29 / Telecommunication systems are in constant development and the increasing demand of users and new services have enabled the emergence of new technologies. Planning has become indispensable due to the competitiveness and the large amount of financial resources involved. This work aims to propose and evaluate a genetic optimization algorithm for the planning of telecommunications networks. Because it is a combinatorial problem, the objective is to evaluate the advantages and disadvantages of the model based on the genetic algorithm. The graphs representing the networks were encoded in incidence matrices and the genetic operators of crossing and mutation were designed to act on matrices. MATLAB® software was used as a computational tool to implement the algorithms. The proposed model minimizes cost, considering the constraints of demand and technical capacity. The results found are compared to the published results in the SNDlib network instance library. The evaluation of the first version of the algorithm was based on a small PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) instance. The gain obtained in the cost of this network, compared to the solution presented in the library using linear programming with an arc-path approach, is 15.15%. In the second step, the algorithm for the optimization of a larger SDH (Synchronous Digital Hierarchy) network was applied. In this case, the need to hybridize the initial algorithm with a postoptimization algorithm was identified. The results obtained for the larger network were close to that of the SNDlib network library, although they were not better. The results found are promising because they approach similar solutions at a substantially shorter execution time than the SNDlib reference time. New research must be done so that the proposed algorithm can give good answers to large networks due to this being the reality of this area of research. / Os sistemas de telecomunicações estão em constante desenvolvimento e a demanda crescente de usuários e novos serviços possibilitaram o surgimento de novas tecnologias. O planejamento tornou-se indispensável devido à competividade e a grande quantidade de recursos financeiros envolvidos. Este trabalho visa propor e avaliar um algoritmo genético de otimização para o planejamento de redes de telecomunicações. Por se tratar de um problema combinatorial o objetivo é avaliar as vantagens e desvantagens do modelo com base no algoritmo genético. Os grafos que representam as redes foram codificados em matrizes de incidência e os operadores genéticos de cruzamento e mutação foram projetados para atuarem sobre matrizes. O software MATLAB® foi utilizado como ferramenta computacional para implementação dos algoritmos. O modelo proposto minimiza o custo, considerando as restrições de demanda e capacidade técnica. Os resultados encontrados são comparados com os resultados publicados na biblioteca de instâncias de rede SNDlib. A avaliação da primeira versão do algoritmo foi feita com base em uma instância PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), de pequeno porte. O ganho obtido no custo da rede, em relação à solução apresentada na biblioteca usando programação linear com abordagem arco-caminho, é de 15,15%. Na segunda etapa aplicou-se o algoritmo para otimização de uma rede SDH (Synchronous Digital Hierarchy), de maior porte. Identificou-se a necessidade de hibridizar o algoritmo inicial com um algoritmo de pós-otimização. Os resultados encontrados são promissores porque se aproximam de soluções similares em um tempo de execução substancialmente menor que o tempo de referência da SNDlib. Novas pesquisas devem ser feitas para que o algoritmo proposto possa dar boas respostas para redes de grande porte em função de ser esta a realidade desta área de pesquisa.

O comportamento de insetos sociais, em especial de formigas, tem sido muito estudado nos últimos tempos, devido à capacidade destes insetos realizarem tarefas complexas a partir de interações entre indivíduos simples. Ao se moverem sobre um ambiente na busca de alimento, as formigas depositam no solo uma substância química, denominada feromônio, que atrai as formigas que se encontram no ninho e as guia em direção ao alimento encontrado. O processo de construção e seguimento destas trilhas permite que as formigas descubram os menores caminhos e as melhores fontes de alimento no ambiente. Com o objetivo de estudar as características das formigas que contribuem para a sua adaptação a diferentes condições do meio, diversos experimentos vêm sendo realizados com estes insetos. Dentro deste contexto, esta tese apresenta experimentos inéditos realizados com formigas em laboratório, sobre uma rede artificial de túneis, onde diversos caminhos interconectados conduzem a uma fonte de alimento. As decisões das formigas foram analisadas nos níveis individual e coletivo, sob mudanças no meio, compreendendo o bloqueio/desbloqueio de ramos. A medição de diversas características individuais das formigas permitiu desenvolver dois modelos matemáticos sobre o seu comportamento, que foram aplicados à situação em que não se alterou a condição do ambiente com relação ao acesso aos ramos (estática), como também a mudanças no meio (dinâmica). A análise realizada do comportamento coletivo foi utilizada na comparação dos resultados obtidos pelas simulações dos modelos. De forma geral, o segundo modelo proposto foi mais eficiente que o primeiro na situação estática, porém ele ainda necessita de ajustes nas demais situações. O bom desempenho do segundo modelo proposto levou a aplicação de sua principal característica, a função de escolha que considera a concentração de feromônio sobre os ramos do meio e a capacidade de orientação das formigas, a um problema de otimização combinatorial, o roteamento em redes de telecomunicações. O algoritmo de roteamento proposto foi avaliado sob variações no nível de tráfego e topologia da rede, e seu desempenho foi comparado ao de dois algoritmos usados por concessionárias de telecomunicações, considerando diversas medidas de desempenho. O algoritmo desenvolvido obteve resultados encorajadores, sugerindo a aplicabilidade da estrutura do modelo proposto a outros problemas complexos de otimização. / The behavior of social insects, particularly of ants, has been intensively studied in the last years, due to their capacity to perform complex tasks through interactions among simple individuals. When moving in the environment searching for food, ants deposit on the ground a chemical substance, called pheromone, to attract ants in the nest and guide them towards the source of food that was found. The process of laying/following the pheromone trails allows ants to find the shortest paths and best sources of food of the environment. With the aim to study the characteristics of the ants that contribute to their adaptation to different environment conditions, several experiments with ants have been performed and reported in this research. In this context, this thesis presents novel experiments with ants in the laboratory, in an artificial network of tunnels, where several interconnected paths lead the insects from the nest to the food source. Ants\' decision were analyzed according to the individual and collective levels, under changes in the environment, comprising the blockage/release of branches. The measure of several individual characteristics of ants allowed the development of two mathematical models of their behavior, which were applied to the non-changing (static) environment access to all branches and to changing (dynamic) access. The analysis of the collective behavior of ants in the experiments was used to compare the results derived from the simulations of the models. In general, the second proposed model was more accurate than the first one in simulating ants behavior for the static situation, however, it needs some improvements for the other situations. The satisfactory behavior of the second model led to apply its main feature, the choice taking into consideration the pheromone concentration over the branches and the ants ability to orient themselves, to solve an optimization problem, the routing in telecommunications networks. The proposed routing algorithm was evaluated under variations on the traffic level and topology of the network, and its performance was compared with two routing algorithms used by telecommunications companies, considering several performance measures. The developed algorithm produced encouraging results, suggesting the possibility to apply the framework of the proposed model to other optimization problems.

As redes de telecomunicações são responsáveis pelo envio de informação entre pontos de origem e destino. Dentre os diversos dispositivos que participam deste processo, destaca-se o sistema de roteamento, que realiza a seleção das rotas a serem percorridas pelas mensagens ao longo da rede e sua condução ao destino desejado. O avanço das tecnologias utilizadas pelas redes de telecomunicações provocou a necessidade de novos sistemas de roteamento, que sejam capazes de lidar corretamente com as diversas situações enfrentadas atualmente. Dentro deste contexto, este projeto de pesquisa desenvolveu um algoritmo de roteamento adaptativo e distribuído, resultado da integração de três estratégias de aprendizagem e da adição de alguns mecanismos extras, com o objetivo de obter um algoritmo eficiente e robusto às diversas variações das condições de operação da rede. As abordagens utilizadas foram a aprendizagem-Q, aprendizagem por reforço dual e aprendizagem baseada no comportamento coletivo de formigas. O algoritmo desenvolvido foi aplicado a duas redes de comutação de circuitos e seu desempenho foi comparado ao de dois algoritmos baseados no comportamento coletivo de formigas, que foram aplicados com sucesso ao problema de roteamento. Os experimentos conduzidos envolveram situações reais enfrentadas pelas redes, como variações dos seus padrões de tráfego, nível de carga e topologia. Além disto, foram realizados testes envolvendo a presença de ruído nas informações utilizadas para a seleção das rotas a serem percorridas pelas chamadas. O algoritmo proposto obteve melhores resultados que os demais, apresentando maior capacidade de adaptação às diversas situações consideradas. Os experimentos demonstraram que novos mecanismos de otimização devem ser anexados ao algoritmo proposto, para melhorar seu comportamento exploratório sob variações permanentes do nível de carga da rede e presença de ruído nos dados utilizados em suas tarefas. / The telecommunications networks are responsible for transmiting information between source and destination points in a fast, secure and reliable way, providing low cost and high quality services. Among the several devices that takes place on this process, there is thre routing system, which selects the routes to be traversed by the messages through the network and their forwarding to the destination desired. The advances in tecnologies used by telecommunications networks caused the necessity of new routing systems, that can work correctly with the situations faced by current telecommunications networks. Hence, this research project developed an adaptive and distributed routing algorithm, resulting of the integration of three leaming strategies and addition of some extra mechanisms, with the goal of having a robust and adaptive algorithm to the several variations on operation network conditions. The approaches chosen were Q-learning, dual reinforcement learning and learning based on collective behavior of ants. The developed algorithm was applied to two circuit-switching telecommunications networks and its performance was compared to two algorithms based on ant colony behavior, which were used with success to solve the routing problem. The experiments run comprised real situations faced by telecommunications networks, like variations on the network traffic patterns, load level and topology. Moreover, we did some tests with the presence of noise in information used to select the routes to be traversed by calls. The algorithm proposed produced better results than the others, showing higher capacity of adaptation to the several situations considered. The experiments showed that new optimization mechanisms must be added to the routing algorithm developed, to improve its exploratory behavior under permanent variations on network load level and presence of noise in data used in its tasks.

The original design of the Internet was started over forty years ago, in a totally different context of today s. At that time, the network gained new purposes and began to be used in areas and activities that would have been unthinkable during its design. New applications based on networks usage brought a new set of requirements, most of whom were not adequately met due to limitations in architecture. Although the original specification of the Internet has an important role in its popularization, today it represents the main limiter of its evolution, which fosters the thought that the architecture should be reviewed in a clean slate approach. This strategy encourages innovation in the proposals for future networks, by not submitting them to the limitations of the current architecture, and free researchers from the problem of supporting legacy networks. In this context, the Entity Title Model represents a revolutionary way to semantically understand the new Internet requirements, also managing the communication entities and their capabilities, in order to define and implement the best strategies for the treatment of communication. The materialization of this model is performed by Entity Title Architecture, a new flexible architecture that proposes a rereading of important aspects of computer networks, particularly in strategies for addressing and routing.This work proposes an implementation of this architecture through a prototype based on the Open Flow specification, and a practical application with the multicast communication requirement. The proposed approach is able to provide the multicast service efficiently, and with an appropriate solution at the network layer, which is naturally supported by the architecture. Are also presented in this paper the results of some comparative experiments with a video application, first implemented using the TCP/IP architecture with unicast and multicast services, and then, using the Entity Title Architecture, focusing on traffic aggregation through multicast. The results showed that the bandwidth tests with the proposed approach remains constant, while in TCP/IP approach with unicast services, it grows linearly, proportional to the number of connected client. On TCP/IP approach with multicast services, the pattern of bandwidth consumption is similar, however, the approach Entity Title Architecture has won by: decreasing the unnecessary overhead in communication, and thus using less bandwidth; providing better strategies for the control plane, by separating the data plane; and improving the multicast addressability, based on the use of a unique designation, unambiguous and independent of topology; and finally, by presenting a proposal for deployment in real network, because of the Openflow broad support by leading equipment suppliers. / O projeto original da Internet foi iniciado há mais de quarenta anos, em um contexto totalmente diferente do atual. Nesse tempo, a rede ganhou novos propósitos e passou a ser utilizada em áreas e atividades que seriam impensáveis durante a sua concepção. As novas aplicações às quais a rede foi submetida trouxeram consigo diversos novos requisitos, que em sua maioria não foram adequadamente atendidos devido a limitações na arquitetura. Embora a especificação original da Internet tenha um importante papel na sua popularização, hoje ela atua como principal limitador de sua evolução, o que fundamenta a visão de que a arquitetura deva ser revista em uma abordagem clean slate. Essa estratégia incentiva à inovação nas propostas para as redes futuras, por não submetê-las às limitações da arquitetura atual, e por libertar os pesquisadores do problema de suporte à rede legada. Neste contexto, o Modelo de Título representa uma forma revolucionária de entender semanticamente os novos requisitos da Internet, observando também as entidades da comunicação e suas capacidades, de maneira a definir e implementar as melhores estratégias para o tratamento da comunicação. A materialização desse modelo é realizada pela Entity Title Architecture, uma nova e flexível arquitetura que propõe uma releitura de importantes aspectos das redes de computadores, sobretudo das estratégias de endereçamento e roteamento. Este trabalho propõe uma implementação dessa arquitetura através de um protótipo baseado na especificação Open Flow, e de uma aplicação prática como requisito de comunicação multicast. A abordagem proposta é capaz de fornecer o serviço de multicast de forma eficiente, e comum à solução adequada na camada de rede, o que é suportado naturalmente pela arquitetura. Neste trabalho são apresentados também os resultados de alguns experimentos comparativos, comum a aplicação de vídeo, primeiro implementado utilizando a arquitetura TCP/IP com os serviços unicast e multicast, e depois, utilizando a arquitetura Entity Title Architecture com foco na agregação de tráfego através de multicast. Os resultados demonstraram que o consumo de banda nos testes com a abordagem proposta permanece constante, enquanto na abordagem TCP/IP com serviços unicast, ela cresce de forma linear, proporcional ao número de clientes conectados. Já na abordagem TCP/IP com serviços multicast, o padrão de consumo de largura de banda é similar, no entanto, a abordagem Entity Title Architecture apresenta ganhos por diminuir o overhead desnecessário na comunicação, e dessa maneira, por utilizar uma largura de banda menor; por fornecer melhores estratégias para o plano de controle, através da separação do plano de dados; por melhorar a capacidade de endereçamento do grupo multicast, baseando-se na utilização de uma nova designação única, não ambígua e independente de topologia; e por fim, por apresentar uma proposta real de implantação na rede, devido ao crescente suporte ao protocolo Open Flow, promovido pelos principais fabricantes de equipamentos. / Mestre em Ciência da Computação

As redes de telecomunicações são responsáveis pelo envio de informação entre pontos de origem e destino. Dentre os diversos dispositivos que participam deste processo, destaca-se o sistema de roteamento, que realiza a seleção das rotas a serem percorridas pelas mensagens ao longo da rede e sua condução ao destino desejado. O avanço das tecnologias utilizadas pelas redes de telecomunicações provocou a necessidade de novos sistemas de roteamento, que sejam capazes de lidar corretamente com as diversas situações enfrentadas atualmente. Dentro deste contexto, este projeto de pesquisa desenvolveu um algoritmo de roteamento adaptativo e distribuído, resultado da integração de três estratégias de aprendizagem e da adição de alguns mecanismos extras, com o objetivo de obter um algoritmo eficiente e robusto às diversas variações das condições de operação da rede. As abordagens utilizadas foram a aprendizagem-Q, aprendizagem por reforço dual e aprendizagem baseada no comportamento coletivo de formigas. O algoritmo desenvolvido foi aplicado a duas redes de comutação de circuitos e seu desempenho foi comparado ao de dois algoritmos baseados no comportamento coletivo de formigas, que foram aplicados com sucesso ao problema de roteamento. Os experimentos conduzidos envolveram situações reais enfrentadas pelas redes, como variações dos seus padrões de tráfego, nível de carga e topologia. Além disto, foram realizados testes envolvendo a presença de ruído nas informações utilizadas para a seleção das rotas a serem percorridas pelas chamadas. O algoritmo proposto obteve melhores resultados que os demais, apresentando maior capacidade de adaptação às diversas situações consideradas. Os experimentos demonstraram que novos mecanismos de otimização devem ser anexados ao algoritmo proposto, para melhorar seu comportamento exploratório sob variações permanentes do nível de carga da rede e presença de ruído nos dados utilizados em suas tarefas. / The telecommunications networks are responsible for transmiting information between source and destination points in a fast, secure and reliable way, providing low cost and high quality services. Among the several devices that takes place on this process, there is thre routing system, which selects the routes to be traversed by the messages through the network and their forwarding to the destination desired. The advances in tecnologies used by telecommunications networks caused the necessity of new routing systems, that can work correctly with the situations faced by current telecommunications networks. Hence, this research project developed an adaptive and distributed routing algorithm, resulting of the integration of three leaming strategies and addition of some extra mechanisms, with the goal of having a robust and adaptive algorithm to the several variations on operation network conditions. The approaches chosen were Q-learning, dual reinforcement learning and learning based on collective behavior of ants. The developed algorithm was applied to two circuit-switching telecommunications networks and its performance was compared to two algorithms based on ant colony behavior, which were used with success to solve the routing problem. The experiments run comprised real situations faced by telecommunications networks, like variations on the network traffic patterns, load level and topology. Moreover, we did some tests with the presence of noise in information used to select the routes to be traversed by calls. The algorithm proposed produced better results than the others, showing higher capacity of adaptation to the several situations considered. The experiments showed that new optimization mechanisms must be added to the routing algorithm developed, to improve its exploratory behavior under permanent variations on network load level and presence of noise in data used in its tasks.