Algoritmo de optimización multiobjetivo para el posicionamiento de enrutadores en redes inalámbricas de sensores y actuadores

Abstract

El despliegue de redes inalámbricas de sensores y actuadores (WSANs, por sus siglas en inglés) en entornos interiores representa un reto para los diseñadores; requiere experiencia en el tema y varias iteraciones de ensayo y error para encontrar un diseño optimizado. Como parte del grupo de investigación Andrómeda, se está desarrollando una herramienta que sugiera el diseño optimizado de WSANs; tomando como criterios de optimización el número de enrutadores, el consumo de energía por concepto de transmisión/recepción y la tolerancia a fallos. Uno de los principales problemas identificados en el desarrollo de la herramienta es optimizar, siguiendo los criterios definidos, el posicionamiento de los enrutadores a partir de las posiciones candidatas de los mismos; garantizando además la presencia de los dispositivos terminales (sensores y actuadores) y el coordinador, así como la conectividad entre ellos. El objetivo de esta investigación es desarrollar un algoritmo de optimización multiobjetivo que dé solución al problema planteado. Para lograrlo, luego de analizar soluciones similares, definir indicadores para la estimación de los criterios de optimización y analizar la complejidad del problema, se propusieron cinco algoritmos de optimización multiobjetivo: cuatro algoritmos evolutivos (NSGA-II, SPEA2, PAES y PESA-II) y un algoritmo memético (mNSGA-II) desarrollado como parte de esta investigación. Teniendo en cuenta los indicadores Épsilon y Radio de error se seleccionó el algoritmo mNSGA-II por sus resultados frente a una muestra de instancias reales del problema. Para validar la efectividad del mNSGA-II se compararon los valores de los indicadores de los criterios de optimización y las restricciones antes y después de aplicado el algoritmo a la muestra.