Um método para determinação de pontos de operação com diversidade em linha digital de assinante usando balanceamento de espectro e algoritmo evolucionário

Este trabalho apresenta um método para encontrar um conjunto de pontos de operação, os quais são ótimos de Pareto com diversidade, para linhas digitais de assinante (DSL - digital subscriber line). Em diversos trabalhos encontrados na literatura, têm sido propostos algoritmos para otimização da transmissão de dados em linhas DSL, que fornecem como resultado apenas um ponto de operação para os modems. Esses trabalhos utilizam, em geral, algoritmos de balanceamento de espectro para resolver um problema de alocação de potência, o que difere da abordagem apresentada neste trabalho. O método proposto, chamado de diverseSB , utiliza um processo híbrido composto de um algoritmo evolucionário multiobjetivo (MOEA - multi-objective evolutionary algorithm), mais precisamente, um algoritmo genético com ordenamento por não-dominância (NSGA-II - Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm II), e usando ainda, um algoritmo de balanceamento de espectro. Os resultados obtidos por simulações mostram que, para uma dada diversidade, o custo computacional para determinar os pontos de operação com diversidade usando o algoritmo diverseSB proposto é muito menor que métodos de busca de “força bruta”. No método proposto, o NSGA-II executa chamadas ao algoritmo de balanceamento de espectro adotado, por isso, diversos testes envolvendo o mesmo número de chamadas ao algoritmo foram realizadas com o método diverseSB proposto e o método de busca por força bruta, onde os resultados obtidos pelo método diverseSB proposto foram bem superiores do que os resultados do método de busca por força bruta. Por exemplo, o método de força bruta realizando 1600 chamadas ao algoritmo de balanceamento de espectro, obtém um conjunto de pontos de operação com diversidade semelhante ao do método diverseSB proposto com 535 chamadas.

ABSTRACT: This work presents a method for finding diversity set operating points, which are Pareto optimal and diverse, to digital subscriber lines (DSL). Several works presented in the literature have proposed algorithms for optimizing data transmission in DSL lines, which results in a unique operating point for the modems. These works use spectrum balancing algorithms to solve the power allocation problem, which differs from the approach presented in this work. The proposed method, called diverseSB, uses a hybrid solution that consists of the non-dominated sorting genetic algorithm-II(NSGA-II), based on a multi-objective optimization, and a spectrum balancing algorithm. The simulation results showed that, for a given diversity, the computational cost for find the operating points with diversity using the diverseSB proposed algorithm is much smaller than “brute-force” search methods. In the proposed method, NSGA-II perform calls to the spectrum balancing algorithm adopted, so many tests involving the same number of calls to the algorithm were performed with the diverseSB proposed and with the brute-force search method, and the results of diverseSB proposed were better than brute-force search method. For example, to obtain a diverse set operating points the brute-force method performs 1,600 calls to the spectrum balancing algorithm and the diverseSB proposed performed 535 calls.