Algoritmos de otimização para roteamento e agrupamento em redes de sensores sem fio com sorvedouros móveis - Cristiano Arbex Valle (2019)
Nesta dissertação, introduzimos modelos e algoritmos de otimização propostos para melhorar parâmetros de Qualidade de Serviço em Redes de Sensores Sem Fio com múltiplos sorvedouros móveis. Um simulador de eventos discretos, que integra os métodos de otimização propostos em um modelo realista da dinâmica da rede, também é implementado e testado computacionalmente. O principal Problema de Otimização aqui tratado, aquele de definir rotas para cada sorvedouro móvel, permitindo que os mesmos coletem informações sensoriadas da rede, é modelado como uma variante do Problema de Roteamento de Veículos não capacitado. Nesta variante, o tamanho da frota é conhecido a priori, nem todos os clientes devem ser visitados e o objetivo é minimizar o comprimento da maior rota. Para modelar o problema, dois Programas Inteiros são apresentados. O primeiro emprega uma formulação compacta baseada em Fluxos em Redes. Um algoritmo exato Branch-and-Bound é apresentado para esta formulação. O segundo Programa Inteiro é baseado em Desigualdades de Eliminação de Subrotas Generalizadas. Para tratar este modelo, desenvolvemos um algoritmo do tipo Branch-and-Cut. Um terceiro algoritmo, do tipo Local ranching, que emprega o método Branch-and-Cut como resolvedor interno, foi também proposto e implementado. Devido às dificuldades encontradas para resolver o problema na otimalidade com tais algoritmos, propomos também várias heurísticas baseadas em Metaheurísticas para encontrarsoluções viáveis (idealmente de boa qualidade) em tempos razoáveis para os processos de decisão em Redes de Sensores Sem Fio. Nossos resultados de simulação indicam que os algoritmos de otimização permitiram alcançar melhoras significativas nas taxas de atraso na entrega de mensagens, além de obter avanços em outros parâmetros importantes de Qualidade de Serviço.