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Título: Controle de potência via algoritmo de enxame de vaga-lumes para atenuação dos efeitos da variação da temperatura ambiente em redes OCDMA
Título(s) alternativo(s): Power control using firefly algorithm for mitigation of environmental temperature variation effects in OCDMA networks
Autor(es): Cavali, Thiago dos Santos
Orientador(es): Durand, Fábio Renan
Palavras-chave: Comunicações ópticas
Algorítmos computacionais
Controle de temperatura
Optical communications
Computer algorithms
Temperature control
Data do documento: 31-Jul-2017
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Cornelio Procopio
Citação: CAVALI, Thiago dos Santos. Controle de potência via algoritmo de enxame de vaga-lumes para atenuação dos efeitos da variação da temperatura ambiente em redes OCDMA. 2017. 85 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2017.
Resumo: Este trabalho apresenta uma investigação sobre o controle de potência em redes OCDMA visando atenuar os efeitos adversos da variação da temperatura ambiente nas fibras ópticas. O sinal óptico transmitido em fibras sujeitas à variação da temperatura ambiente apresenta uma deformação da função de autocorrelação do sinal óptico. Essa deformação ocasiona uma perda de potência que afeta negativamente a qualidade da transmissão das redes OCDMA. O sistema proposto utiliza uma meta-heurística baseada no comportamento de enxames de vaga-lumes (FA- Firefly Algorithm) para o controle da potência alocada para cada usuário da rede. Esse controle visa compensar a perda de potência causada pelos diversos efeitos que afetam as redes OCDMA, incluindo os relacionados à variação da temperatura ambiente. O controle de potência tradicional se baseia em método matemático que utiliza inversão matricial, tendo por isso um alto custo computacional, ao que a abordagem proposta reduz a complexidade computacional do problema. Toda a estrutura da rede e do algoritmo de otimização, além das simulações computacionais foram desenvolvidas em ambiente MATLAB®. Os resultados obtidos com as simulações mostram que a variação de temperatura ambiente, a configuração de rede considerada e os parâmetros de construção do código afetam o desempenho das redes OCDMA que utilizam códigos 2-D e 3-D. Foi possível concluir que a utilização do FA é eficiente no controle de potência em redes OCDMA, convergindo após um pequeno número de iterações para os valores de potência ótima determinados via metodologia analítica e apresentando resultados semelhantes a outras abordagens presentes na literatura como, por exemplo, otimização por enxame de partículas (PSO – Particle Swarm Optimization).
Abstract: This work presents a research related to power control in OCDMA networks aiming to mitigate the effects of environmental temperature variation in optical fibers. The optical signal transmitted in fibers exposed to environmental temperature variation present a deformation on the optical signal autocorrelation function. This deformation causes a power loss that negatively affects the transmission quality in OCDMA networks. The proposed system considers a meta-heuristic based on firefly swarm behavior (FA – Firefly Algorithm) to control the allocated power to each user in network. This control aims to compensate the power penalty caused by different effects that affects the OCDMA networks, among them the environmental temperature variation. The usual power control is based on a mathematical method that uses a matrix inversion, having a high computational complexity, while the proposed approach reducers the computational effort for the problem resolution. The network structure and the optimization algorithm are implemented on MATLAB® environment. The obtained results show that environmental temperature variation, the network structure and the code construction parameters affects the performance of the OCDMA networks that uses 2-D and 3-D codes. It was possible to conclude that FA is an efficient approach to realize the power control in OCDMA networks, converging after a small number of iterations to optimum power values obtained by analytical methods and equivalent results when compared to other approaches in literature as, by example, Particle Swarm Optimization (PSO).
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3357
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