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Tipo: TCC
Título: Aplicação de algoritmos bioinspirados e técnicas de geoprocessamento em python no posicionamento de rádio enlaces ponto a ponto
Autor(es): Costa, Francisco Leonardo Rocha
Orientador: Bastos, Antonio Josefran de Oliveira
Palavras-chave em português: Otimização;Algoritmos bioinspirados;Python;PSO;FA;BBO;NSGA-II;Enlaces de rádio;Geoprocessamento
Palavras-chave em inglês: Optimization;Bioinspired algorithms;Python;PSO;FA;BBO;NSGA-II.;Radio links;Geoprocessing
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Data do documento: 2024
Citação: COSTA, Francisco Leonardo Rocha. Aplicação de algoritmos bioinspirados e técnicas de geoprocessamento em Python no posicionamento de rádio enlaces ponto a ponto. 2025. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica) – Curso de Engenharia Elétrica, Universidade Federal do Ceará, Sobral, 2025.
Resumo: Este trabalho tem por objetivo desenvolver e comparar modelos de otimização para o posicionamento de antenas em múltiplos enlaces de rádio, levando em consideração aspectos geográficos, de cobertura, interferências e outros fatores que impactam o desempenho das redes de telecomunicações. Para a implementação, foi selecionada a região compreendida entre as cidades de Sobral e Massapê, representando, respectivamente, as áreas transmissora e receptora. A análise geográfica foi realizada por meio de técnicas de geoprocessamento, utilizando o software Python para a extração dos dados necessários à avaliação das combinações de enlaces. A metodologia proposta fundamenta-se na aplicação e parametrização de algoritmos bioinspirados – especificamente, Particle Swarm Optimization (PSO), Firefly Algorithm (FA), Biogeography-Based Optimization (BBO) e Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II) – que foram comparadocom uma abordagem randômica através do software Matlab, com o intuito de evidenciar suas respectivas eficiências. Para garantir a robustez dos resultados, adotou-se um procedimento de repetições de Monte Carlo (MC), o que possibilitou uma avaliação estatística consistente dos custos computacionais e da qualidade das soluções obtidas. Os resultados demonstraram que, embora os algoritmos bioinspirados apresentem, em alguns casos, tempos de execução superiores, eles geram soluções com custo médio significativamente inferior às obtidas pela técnica randômica. Adicionalmente, realizou-se uma comparação entre as meta-heurísticas baseadas em Inteligência de Enxames, como o PSO e FA, e aquelas fundamentadas em Computação Evolucionária, a exemplo do BBO e NSGA-II. Essa análise evidenciou a necessidade de ponderar a escolha da abordagem conforme a aplicação específica: enquanto os métodos baseados em Inteligência de Enxames tendem a produzir soluções mais robustas, ainda que a um custo computacional elevado, as técnicas de Computação Evolucionária – especialmente o BBO – revelam-se vantajosas quando há restrições quanto ao tempo de parametrização, mesmo que os resultados sejam mais modestos. Dessa forma, os resultados deste trabalho corroboram que a utilização de algoritmos bioinspirados para a otimização do posicionamento de antenas constitui uma alternativa promissora para aprimorar a eficiência e a robustez das redes de telecomunicações, contribuindo para a superação das limitações dos métodos tradicionais e promovendo avanços significativos na área.
Abstract: This work aims to develop and compare optimization models for the placement of antennas in multiple radio links, considering geographical factors, coverage, interference, and other aspects relevant to the performance of telecommunication networks. For implementation, the region between the cities of Sobral and Massapê was selected to represent, respectively, the transmitting and receiving areas. Geospatial analysis was conducted using geoprocessing techniques implemented in Python to extract the necessary data for evaluating link configurations. The proposed methodology is based on the application and parameterization of bioinspired algorithms—specifically, Particle Swarm Optimization (PSO), Firefly Algorithm (FA), Biogeography-Based Optimization (BBO), and Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II)—which were compared with a random approach implemented using Matlab software, with the aim of highlighting their respective efficiencies. To ensure the robustness of the results, a Monte Carlo (MC) procedure was adopted, allowing for a statistically consistent evaluation of computational costs and solution quality. The results indicate that although the bioinspired algorithms may exhibit higher execution times in certain cases, they yield significantly lower average cost solutions compared to the random technique. Furthermore, a comparative analysis between swarm intelligence-based me- taheuristics (PSO and FA) and evolutionary computation-based approaches (BBO and NSGA-II) was conducted. The findings suggest that the choice of approach should be guided by the specific application: while swarm intelligence methods tend to produce more robust solutions despite higher computational costs, evolutionary computation techniques—particularly BBO—offer advantages when parameterization time is a critical constraint, even if the overall performance is relatively modest. Thus, the results of this study confirm that the use of bioinspired algorithms for optimizing antenna placement constitutes a promising alternative for enhancing the efficiency and robustness of telecommunication networks, thereby contributing to overcoming the limitations of traditional methods and fostering significant advancements in the field.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86032
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/5087278254987260
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/3280717866702614
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:ENGENHARIA ELÉTRICA - SOBRAL - Monografias

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