Optimising task allocation in networked systems helps in utilising available resources. When working with unstable and heterogeneous networks, task scheduling can be used to optimise task completion time, energy efficiency and system reliability. The dynamic nature of networks also means that the optimal schedule is subject to change over time. The heterogeneity and variability in network design also complicate the translation of setups from one network to another. Discrete Particle Swarm Optimisation (DPSO) is a metaheuristic that can be used to find solutions to task scheduling. This thesis will explore how DPSO can be used to optimise job scheduling in an unstable network. The purpose is to find solutions for networks like the ones used on trains. This in turn is done to facilitate trajectory planning calculations. Through the use of an artificial neural network, we estimate job scheduling costs. These costs are then used by our DPSO meta heuristic to explore a solution space of potential scheduling. The results focus on the optimisation of batch sizes in relation to network reliability and latency. We simulate a series of unstable and heterogeneous networks and compare completion time. The baseline comparison is the case where scheduling is done by evenly distributing jobs at fixed sizes. The performance of the different approaches is then analysed with regards to usability in real-life scenarios on vehicles. Our results show a noticeable increase in performance within a wide range of network set-ups. This is at the cost of long search times for the DPSO algorithm. We conclude that under the right circumstances, the method can be used to significantly speed up distributed calculations at the cost of requiring significant ahead of time calculations. We recommend future explorations into DPSO starting states to speed up convergence as well as benchmarks of real-life performance. / Optimering av arbetsfördelning i nätverk kan öka användandet av tillgängliga resurser. I instabila heterogena nätverk kan schemaläggning användas för att optimera beräkningstid, energieffektivitet och systemstabilitet. Då nätverk består av sammankopplade resurser innebär det också att vad som är ett optimalt schema kan komma att ändras över tid. Bredden av nätverkskonfigurationer gör också att det kan vara svårt att överföra och applicera ett schema från en konfiguration till en annan. Diskret Particle Swarm Optimisation (DPSO) är en meta heuristisk metod som kan användas för att ta fram lösningar till schemaläggningsproblem. Den här uppsatsen kommer utforska hur DPSO kan användas för att optimera schemaläggning för instabila nätverk. Syftet är att hitta en lösning för nätverk under liknande begränsningar som de som återfinns på tåg. Detta för att i sin tur facilitera planerandet av optimala banor. Genom användandet av ett artificiellt neuralt nätverk (ANN) uppskattar vi schemaläggningskostnaden. Denna kostnad används sedan av DPSO heuristiken för att utforska en lösningsrymd med potentiella scheman. Våra resultat fokuserar på optimeringen av grupperingsstorleken av distribuerade problem i relation till robusthet och letens. Vi simulerar ett flertal instabila och heterogena nätverk och jämför deras prestanda. Utgångspunkten för jämförelsen är schemaläggning där uppgifter distribueras jämnt i bestämda gruperingsstorlekar. Prestandan analyseras sedan i relation till användbarheten i verkliga scenarion. Våra resultat visar på en signifikant ökning i prestanda inom ett brett spann av nätverkskonfigurationer. Det här är på bekostnad av långa söktider för DPSO algoritmen. Vår slutsats är att under rätt förutsättningar kan metoden användas för att snabba upp distribuerade beräkningar förutsatt att beräkningarna för schemaläggningen görs i förväg. Vi rekommenderar vidare utforskande av DPSO algoritmens parametrar för att snabba upp konvergens, samt undersökande av algoritmens prestanda i verkliga miljöer.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-287311 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Karlberg, Hampus |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2020:787 |
Page generated in 0.0024 seconds