تحقیق در مورد شبکه LAN

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 7

What is a Network?

A network consists of two or more computers that are linked in order to share resources (such as printers and CD-ROMs), exchange files, or allow electronic communications. The computers on a network may be linked through cables, telephone lines, radio waves, satellites, or infrared light beams.

The three basic types of networks include:

Local Area Network (LAN)

Wide Area Network (WAN)

Local Area Network

A Local Area Network (LAN) is a network that is confined to a relatively small area. It is generally limited to a geographic area such as a writing lab, school, or building. Rarely are LAN computers more than a mile apart.

In a typical LAN configuration, one computer is designated as the file server. It stores all of the software that controls the network, as well as the software that can be shared by the computers attached to the network. Computers connected to the file server are called workstations. The workstations can be less powerful than the file server, and they may have additional software on their hard drives. On most LANs, cables are used to connect the network interface cards in each computer. See the Topology, Cabling, and Hardware sections of this tutorial for more information on the configuration of a LAN.

Wide Area Network

Wide Area Networks (WANs) connect larger geographic areas, such as Florida, the United States, or the world. Dedicated transoceanic cabling or satellite uplinks may be used to connect this type of network.

Using a WAN, schools in Florida can communicate with places like Tokyo in a matter of minutes, without paying enormous phone bills. A WAN is complicated. It uses multiplexers to connect local and metropolitan networks to global communications networks like the Internet. To users, however, a WAN will not appear to be much different than a LAN or a MAN.

Top

4.4 COMPUTER NETWORK

A computer network is an interconnection of various computer systems located at different places. In computer network two or more computers are linked together with a medium and data communication devices for the purpose of communicating data and sharing resources. The computer that provides resources to other computers on a network is known as server. In the network the individual computers, which access shared network resources, are known as workstations or nodes.

Computer Networks may be classified on the basis of geographical area in two broad categories.

1. Local Area Network (LAN)

2. Wide Area Network (WAN)

4.4.1 Local Area Network

Networks used to interconnect computers in a single room, rooms within a building or buildings on one site are called Local Area Network (LAN). LAN transmits data with a speed of several megabits per second (106 bits per second). The transmission medium is normally coaxial cables.

LAN links computers, i.e., software and hardware, in the same area for the purpose of sharing information. Usually LAN links computers within a limited geographical area because they must be connected by a cable, which is quite expensive. People working in LAN get more capabilities in data processing, work processing and other information exchange compared to stand-alone computers. Because of this information exchange most of the business and government organisations are using LAN.

Major Characteristics of LAN

every computer has the potential to communicate with any other computers of the network

high degree of interconnection between computers

easy physical connection of computers in a network

inexpensive medium of data transmission

high data transmission rate

Advantages

The reliability of network is high because the failure of one computer in the network does not effect the functioning for other computers.

Addition of new computer to network is easy.

High rate of data transmission is possible.

Peripheral devices like magnetic disk and printer can be shared by other computers.

Disadvantages

If the communication line fails, the entire network system breaks down.

Use of LAN

Followings are the major areas where LAN is normally used

File transfers and Access

Word and text processing

Electronic message handling

Remote database access

Personal computing

Digital voice transmission and storage

4.4.2 Wide Area Network

The term Wide Area Network (WAN) is used to describe a computer network spanning a regional, national or global area. For example, for a large company the head quarters might be at Delhi and regional branches at Bombay, Madras, Bangalore and Calcutta. Here regional centers are connected to head quarters through WAN. The distance between computers connected to WAN is larger. Therefore the transmission medium used are normally telephone lines, microwaves and satellite links.

4.4.3 Characteristics of WAN

Followings are the major characteristics of WAN.

Communication Facility: For a big company spanning over different parts of the country the employees can save long distance phone calls and it overcomes the time lag in overseas communications. Computer conferencing is another use of WAN where users communicate with each other through their computer system.

Remote Data Entry: Remote data entry is possible in WAN. It means sitting at any location you can enter data, update data and query other information of any computer attached to the WAN but located in other cities. For example, suppose you are sitting at Madras and want to see some data of a computer located at Delhi, you can do it through WAN.

Centralised Information: In modern computerised environment you will find that big organisations go for centralised data storage. This means if the organisation is spread over many cities, they keep their important business data in a single place. As the data are generated at different sites, WAN permits collection of this data from different sites and save at a single site.

4.4.4 Examples of WAN

Ethernet: Ethernet developed by Xerox Corporation is a famous example of WAN. This network uses coaxial cables for data transmission. Special integrated circuit chips called

There are many different types of networks that range in size and proximity. Most can be categorized into one of two basic groups: local area networks (LAN) and wide area networks (WAN).

A local area network (LAN) is a group of networked computers, printers, or other hardware devices that are all connected relatively close to each other like an office, home, or school. It allows connected users to share files, printers, or other applications. Whether as small as two computers or much larger in size, a LAN's major purpose is to allow users to share information quickly and easily.

A wide area network (WAN) is a group of networked computers in a much larger geographical area, such as a state or country. The best example of a WAN is the Internet, which spans the entire world. A router connects your personal LAN to the WAN using a type of networking protocol called TCP/IP. Learn more about client and protocol.

LANs and WANs

There are two types of network: LAN and WAN.  

A LAN is a Local Area Network covering a small area such as one building e.g. in a school or a college.  

A WAN is a Wide Area Network covering a large geographical area.  

تحقیق در مورد شبکه 5

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 34

استاد مربوطه:

آقای مهندس طاهرزاده

دانشجویان مربوطه:

احسان کریم زاده

علی رضا نحوی

رشته:

کامپیوتر

شبکه:

یک شبکه در تعریفی ساده عبارت از مجموعه‌ای از کامپیوترهای مستقل است که می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار نموده و منابع خود را با هم به اشتراک گذارند. برای این کار کامپیوترها به سخت‌افزار و نرم‌افزار خاص شبکه نیاز دارند. سخت‌افزار مورد نیاز عبارت از مجموعه‌ای‌ است که کامپیوترها را به‌صورت فیزیکی به هم متصل می‌کنند. نرم‌افزار مورد نیاز چیزی است که به ما امکان می‌دهد تا سخت‌افزار را برای برقراری ارتباط و تبادل اطلاعات به‌کار گیریم. نرم‌افزارهای مورد بحث، برای برقراری ارتباط انواع مختلف کامپیوترها با انواع سخت‌افزارهای ارتباطی باید از مجموعه قراردادهای استاندارد شده‌ای پیروی کنند. ضمناً شبکه‌ها با ابزارها و شیوه‌های مختلف می‌توانند به هم متصل شده و شبکه‌ای از شبکه‌‌ها پدید آورند.

بسته داده و راهگزینی بسته‌ای:

یک بسته داده به مجموعه واحدی از اطلاعات که قابلیت ارسال برروی شبکه را داشته باشد اطلاق می‌گردد.اطلاعات اولیه قبل از ارسال برروی شبکه به بسته‌های کوچکتر تقسیم می‌شوند. این اطلاعات اولیه می‌توانند یک فایل، یک پیام پستی، یک تصویر و نظایر آن باشد که می‌بایست بین دو کامپیوتر متصل به شبکه مبادله شوند. علاوه براطلاعات اصلی به ابتدا و انتهای هر بسته، مقداری اطلاعات کنترلی نیز اضافه می‌شود. این اطلاعات کنترلی به‌عنوان مثال می‌توانند نشانی گیرنده و فرستنده بسته اطلاعات در شبکه باشند.

شبکه‌های ارتباطی که برای انتقال اطلاعات بین اجزای خود، از بسته‌های داده استفاده می‌کنند؛ شبکه‌های راهگزینی بسته‌ای نامیده می‌شوند.در این شبکه‌ها علاوه بر ماشینهای اصلی ارسال کننده و دریافت کننده اطلاعات، ماشینهای دیگری نیز وجود دارند که وظیفه آنها رساندن بسته‌ها از مبدأ به مقصد می‌باشد و اصطلاحاً مسیریاب نامیده می‌شوند. مسیریابها از اطلاعات کنترلی موجود در ابتدای هر بسته استفاده نموده و براساس جدول مسیریابی خود بهترین سیستم را برای رساندن بسته‌ها به مقصد پیدا می‌کنند. نکته قابل توجه در شبکه‌های مبتنی بر راهگزینی بسته‌ای این است که در بسیاری از موارد بسته‌های اطلاعاتی مرتبط با هم که از یک مبدأ به یک مقصد استفاده می‌شوند؛ مسیرهای متفاوتی را در شبکه طی می‌کنند. به‌ این ترتیب در این نوع شبکه‌ها خطوط ارتباطی و مسیریابها به‌صورت مشترک و در یک زمان، برای برقراری ارتباط بین چند نقطه مورد استفاده قرار می‌گیرند و در صورت بروز اشکال یا از کار افتادن برخی مسیرها و مسیریابها در اکثر موارد هنوز امکان تبادل اطلاعات بین نقاط مختلف متصل به شبکه موجود می‌باشد.

پروتکلهای ارتباطی و مجموعه پروتکلهای TCP/IP

در حوزه شبکه‌های کامپیوتری پروتکل یا قرارداد عبارت از مجموعه‌ای از قوانین و ضوابط استاندارد شده می‌باشد که چگونگی برقراری ارتباط و تبادل اطلاعات بین کامپیونرهای متصل به شبکه را تعیین می‌کند.

وقتی کامپیوترها با هم ارتباط برقرار می‌کنند؛ آنها در حقیقت مجموعه‌ای از پیامها را با هم مبادله می‌نمایند. کامپیوترها باید در مورد قالب و مفهوم هر پیام با هم توافق داشته باشند تا بتوانند پیامی مناسب را ارسال نموده و پاسخ‌های مناسب را بازگردانند. یک پروتکل ارتباطی مشخص می‌کند که اولاً قالب و شکل پیامها چگونه باید باشد و ثانیاً مبادله پیام بین دو کامپیوتر با چه شیوه و طی چه مراحلی باید انجام پذیرد. پروتکل‌ها در لایه‌های مختلف شبکه‌های کامپیوتری به کار گرفته می‌شوند و هریک قوانین و تعاریف خاص خود را دارند.

شبکه اینترنت براساس مجموعه‌ پروتکل‌های خانواده TCP/IP کار می‌کند. از بین پروتکل‌های مختلف این خانواده به FTP برای انتقال فایل، Telnet برای ارتباط پایانه‌ای راه دور، SMTP برای تبادل پیام‌های پست الکترونیک و PPP برای تبادل اطلاعات بین دو نقطه مجاور اشاره نمود.

TCP/IP از دو بخش اصلس تشکیل می‌‌گردد. بخش اول مجموعه پروتکل‌های بین شبکه‌ای (IP) است که وظیفه عمده آن افزودن اطلاعات کنترلی مورد نیاز برای

بازآرائی بهینه شبکه های توزیع به روش الگوریتم ژنتیک جهت کاهش تلفات 10 ص1

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 10

بازآرائی بهینه شبکه های توزیع به روش الگوریتم ژنتیک جهت کاهش تلفات

علی سوادپور

شرکت توزیع نیروی برق آذربایجان‌شرقی

کلمات کلیدی‌:

بازآرایی بهینه، الگوریتم ژنتیک، کاهش تلفات

چکیده:

در این مقاله الگوریتم ژنتیک جهت حل یک مساله بهینه سازی بکار برده شده است. منظور از بهینه‌سازی انتخاب بهترین ساختار از یک شبکه توزیع جهت کمینه کردن تلفات می باشد. الگوریتم ژنتیک یکی از روشهای پرقدرت در یافتن بهینه مطلق می باشد. نرم افزاری به زبان C برای الگوریتم پیشنهادی تهیه شده است و نتیجه عددی آن برای دو شبکه نمونه آورده شده است.

1. مقدمه

تغییر ساختار در شبکه‌های توزیع جهت کاهش تلفات در واقع حل یک مساله بهینه‌سازی می‌باشد. روش بکارگرفته شده در این مقاله جهت حل این مساله بهینه‌سازی استفاده از روش الگوریتم ژنتیک می‌باشد.

روش الگوریتم ژنتیک به دلیل اینکه کلیه جوابهای ممکن را تولید و سپس از میان آنها بهترین گزینه را انتخاب می‌کند. لذا از اطمینان بیشتری برای رسیدن به بهینه مطلق برخوردار می‌باشد.

در یک شبکه توزیع با گستردگی فراوان تنوع بار (اعم از صنعتی، خانگی یا تجاری) و همچنین تغییرات بار بدلیل تنوع فصول، ساعات کار و پیک مصرف و سایر عوامل دیگر و ثایت بودن ساختار شبکه، موجب افزایش تلفات در سیستم می‌شود. در چنین شرایطی لازم است با اعمال یک آرایش بهینه روی شبکه با باز و بسته کردن کلیدهای موجود به بهینه‌ساختن تلفات امیدوار بود. [1]

برای تجدید آرایش روی شبکه‌های توزیع روشهای مختلفی پیشنهاد شده است که می‌توان آنها را به روش‌های خاص و عام تقسیم‌بندی نمود.

الف: روشهای خاص:

در روشهای خاص برای حل مساله الگوریتم خاصی پیشنهاد می‌شود که با استفاده از این آلگوریتم ابتدا یک پاسخ محاسبه شده و از روی آن پاسخ و با توجه به الگوریتم مربوطه پاسخ بعدی تا رسیدن به نقطه بهینه با رعایت قیود مساله ادامه می‌یابد. روشهای خاص به دو روش SEM و SSOM تقسم بندی می گردند.

ب: روشهای عام:

روشهای عام روشهایی هستند که به شکل مساله بستگی نداشته و یگ الگوریتم کلی برای حل مساله پیشنهاد می‌گردد. دراین روش مجموعه وسیعی از جوابها انتخاب گردیده و با انجام عملیاتی بهینه مطلق انتخاب می‌گردد. الگوریتم ژنتیک یکی از این روشهاست. دراین مقاله سعی شده است از این روش جهت کاهش تلفات در شبکه‌های توزیع استفاده گردد.[2]

2. الگوریتم ژنتیک:

الگوریتم ژنتیک یکی از روشهای بهینه‌سازیی است که بر پایه ایده توارث و تکامل پیاده‌سازی شده‌است.

نحوه عملکرد الگوریتم ژنتیک بدین صورت است که جمعیتی از نقاط به صورت تصادفی انتخاب گردیده و مقدار تابع هدف به ازای تک تک آنها محاسبه می‌شود. درمرحله بعد توسط سه عملیات چرخ رولت، تکثیر و جهش نسل جدید تولید می‌گردد و مقدار تابع هدف برای فرزندان نیز محاسبه می‌گردد تا سرانجام با توجه به شرایطی پاسخ بهینه بدست آید. [3]

3. مفاهیم اساسی الگوریتم ژنتیک

3-1: کد کردن:

جایگزین کردن دنباله‌‌ی مناسب از اعداد 0.1 (بیت‌ها) به جای پارامترهای مساله را کد کردن می‌نامند.

3-2: کروموزوم:

به رشته یا دنباله‌ای از بیت‌ها که به‌عنوان مشکل یک پاسخ، (اعم از ممکن یا غیرممکن) اطلاق می‌گردد. یک کروموزوم دارای n ژن یا بیت می‌باشد.

3-3: جمعیت:

به مجموعه‌ای از کروموزوم‌ها جمعیت گفته می‌شود.

3-4: مقدار برازندگی:

مناسب بودن یا نبودن جواب، با معیاری که از تابع هدف بدست می‌آید سنجیده می‌شود. هر چه یک جواب مناسب باشدمقدار برازندگی بزرگتری دارد. برای آنکه شانس بقای چنین جوابی بیشتر شود، احتمال بقای متناسب با مقدار برازندگی آن در نظر گرفته می‌شود. معمولاً در صورت امکان تابع برازندگی را در بین [1.0] نرمالیزه می‌کنند.

3-5: عمل تکثیر:

این عمل برای یک جفت از کروموزوم عمل می‌کند و می‌تواند به صورت تک نقطه‌ای و یکنواخت باشد. به این صورت که دو کروموزوم از یک نقطه شکسته و بخش‌های شکسته شده کروموزوم جابه‌جا می‌گردد. نقطه شکست نیز یک عدد تصادفی n از بین 1 تا k (k طول کروموزوم) با توزیع احتمال یکنواخت ( 1/k ) صورت می‌پذیرد. (مطابق شکل 1)

3-6: عملگر جهش:

این عملگر روی هر یک از کروموزوم‌ها حاصل از عملگر تکثیر بکارگرفته می‌شود. بدین ترتیب که به ازای هر بیت از کروموزوم یک عدد تصادفی تولید می‌شود، درصورتیکه مقدار عدد تصادفی تولید شده از مقدار Pm (احتمال عمل جهش ) کمتر باشد در آن بیت عمل جهش انجام می‌شود. درغیر این صورت در آن بیت عمل جهش صورت نمی‌گیرد. [4] ( مطابق جدول1)

4. مراحل اجرای الگوریتم ژنتیک

با توجه به صورت مساله، متغیرهایی که باید تعیین شوند مشخص شده سپس آنها را به نحو مناسبی کدگذاری کرده و به شکل کروموزوم نمایش داده می‌شوند. بر اساس تابع هدف یک تابع برازندگی برای کروموزوم‌ها تعریف می‌گردد و یک جمعیت اولیه دلخواه نیز به طور تصادفی انتخاب می‌شوند و بدنبال ان میزان تابع برازندگی برای کروموزوم جمعیت اولیه محاسبه می‌شود و الگوریتم مطابق شکل(2) صورت می پذیرد.

5. اعمال الگوریتم ژنتیک به مساله بهینه سازی

جهت درک بهتر اعمال الگوریتم ژنتیک، موضوع را برای یک شبکه ساده پیاده می کنیم. جهت این کار شبکه مطابق شکل (3) را با 15 شین و 17 فیدر در نظر می گیریم.

ابتدا جمعیت اولیه را به صورت تصادفی جهت شروع عملیات بهینه سازی انتخاب می کنیم. هر آرایش شبکه را در قالب یک کروموزوم (دنباله از اعداد 0.1) مطابق شکل زیر نشان می دهیم (عدد 0 نشانه بازبودن خط و عدد 1 نشانه بسته بودن خط) می باشد.

واضح است که همه کروموزوم های انتخاب شده همگی شرط شعاعی بودن را نداشته باشند. لذا لازم است همه کروموزوم ها بعد از لحاظ دارار بودن این شرط بررسی می گردند:

منظور از شعایی بودن این است که:

اولاً: همه پستهای توزیع مورد تغذیه قرار گیرند.

ثانیاً: هیچ مسیر بسته ای بین پستهای فوق توزیع ایجاد نشود.

ثالثاً: هیچ حلقه ای بین پست های توزیع ایجاد نگردد.

برای بررسی شعایی بودن یک شبکه از دو اصل زیر استفاده می کنیم:

الف: یک شبکه شعاعی با m پست توزیع و n پست توزیع دقیقاً دارای n فیدر در حال وصل است. (شرط لازم)

ب: اگر در یک درخت رئوسی که درجه آنها یک است حذف کنیم و این عمل تکرار پذیرد و چنانچه در نهایت تمامی رئوس درخت حذف شوند شبکه شعاعی خواهد بود. (شرط کافی)

جهت کنترل شرط ایزوله نشدن بار به این صورت عمل می گردد که مجموعه ای از شماره شین های ابتدا و انتهای تمامی خطوط تهیه می گردد و چنانچه این مجموعه تمامی شین های مصرف را در بر بگیرد شرط فوق تامین شده است.

همچنین دیگر قیود الکتریکی شبکه شامل حداکثر افت ولتاژ مجاز شین‌ها و همچنین حداکثر جریان عبوری از خطوط می باشد. درصورت عدم تامین قیود فوق کروموزوم مربوطه از اعضاء جمعیت اولیه کنار گذاشته می‌شود کروموزوم دیگری انتخاب می گردد. این مرحله از کار تا آنجا انجام می‌پذیرد که تعداد اعضاء جمعیت اولیه به تعداد تعریف شده برسد.[6]

6. تعیین تابع ارزیاب

ارزش‌گذاری یک کروموزوم توسط تابع ارزیاب صورت می‌پذیرد که مقدار برازندگی کروموزوم می‌باشد. تابع هدف در این مرحله مجموع تلفات شبکه است. چنانچه تلفات خط i ام برابر ri و جریان انتقالی در این خط Ii باشد، تابع هدف به صورت زیر خواهد بود:

و چون بدنبال یافتن حداکثر تابع هدف می‌باشیم، لذا تابع ارزیاب به صورت زیر تعریف می‌گردد:

برای آنکه بتوان ارزیاب را برای هر آرایش خاص از شبکه توزیع بدست آورد لازم است که برای هر آرایش از شبکه عمل پخش بار اجرا گردد و مقادیر ولتاژ باسها و جریان فیدرها محاسبه گردد. در نتیجه مقدار تلفات محاسبه می شود.

7. تولید جمعیت جدید و شرط توقف الگوریتم و رسیدن به جواب

جهت تولید جمعیت جدید از دو تابع تکثیر و جهش استفاده می‌گردد. در ضمن لازم است قبل از انجام دو تابع فوق از کروموزوم‌های با برازندگی بالا استفاده گردد که برای این کار نیز از عملیات چرخ رولت استفاده می‌کنیم. در نهایت دوباره از تابع برازندگی استفاده نموده و جمعیت جدید انتخاب می‌گردد.

در این الگوریتم شرط پایان و همگرایی عملیات جستجو، تغییر نکردن جواب برای تعداد مشخصی از نسل‌ها درنظر گرفته شده است. اما برای اطمینان بیشتر از تغییر نکردن جواب برای مدت طولانی لازم است که از تغییرات اضافی مانند تغییر مقدار احتمال جهش استفاده نمود. [6]

8. نتایج عددی و مقایسه

نرم افزاری به منظور اعمال الگوریتم پیشنهادی به کمک زبان برنامه نویسی ++C تهیه شده است. این نرم افزار محاسبات افت ولتاژ، پخش بار و تعیین وضعیت فیدرها ( از لحاظ باز یا بسته بودن ) را در شبکه‌های توزیع شعاعی انجام می دهد. (پخش بار بکار رفته در این نرم افزار از روش گوس–سایدل استفاده شده است)

برای تست الگوریتم پیشنهادی دو شبکه 16 شینه با 16 فیدر (شکل 5) و یک شبکه 19 شینه با 24 فیدر (شکل 6) درنظر گرفته شده اند. اطلاعات کامل خطوط و بار این دو شبکه در مرجع (5) و جدول (2) نشان داده شده است.

نتایج حاصله از اعمال نرم افزار بر روی این دوشبکه در جداول (3.4) نشان داده شده است و همچنین پاسخ نرم افزار برای شبکه اول که شبکه استفاده شده در مرجع [5] نیز می باشد، یکسان است.

جهت برآورد مقادیر مناسب پارامترهای الگوریتم ژنتیک، تغییرات پاسخ بهینه (تلفات) نسبت به تغییرات پارامترها بررسی گردید، شایان ذکر است برای ارائه این منحنی برای هر مقدار پارامتر به تعداد 10 بار برنامه اجرا و میانگین پاسخهای بهینه جهت رسم منحنی منظور شده است. به عنوان نمونه منحنی تغییرات تلفات توان (Ploss) نسبت به احتمال Pm (جهشی) رسم گردیده است. (شکل 7)

9. نتیجه‌گیری و پیشنهادات:

بازآرائی بهینه شبکه های توزیع به روش الگوریتم ژنتیک جهت کاهش تلفات 10 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 10

بازآرائی بهینه شبکه های توزیع به روش الگوریتم ژنتیک جهت کاهش تلفات

علی سوادپور

شرکت توزیع نیروی برق آذربایجان‌شرقی

کلمات کلیدی‌:

بازآرایی بهینه، الگوریتم ژنتیک، کاهش تلفات

چکیده:

در این مقاله الگوریتم ژنتیک جهت حل یک مساله بهینه سازی بکار برده شده است. منظور از بهینه‌سازی انتخاب بهترین ساختار از یک شبکه توزیع جهت کمینه کردن تلفات می باشد. الگوریتم ژنتیک یکی از روشهای پرقدرت در یافتن بهینه مطلق می باشد. نرم افزاری به زبان C برای الگوریتم پیشنهادی تهیه شده است و نتیجه عددی آن برای دو شبکه نمونه آورده شده است.

1. مقدمه

تغییر ساختار در شبکه‌های توزیع جهت کاهش تلفات در واقع حل یک مساله بهینه‌سازی می‌باشد. روش بکارگرفته شده در این مقاله جهت حل این مساله بهینه‌سازی استفاده از روش الگوریتم ژنتیک می‌باشد.

روش الگوریتم ژنتیک به دلیل اینکه کلیه جوابهای ممکن را تولید و سپس از میان آنها بهترین گزینه را انتخاب می‌کند. لذا از اطمینان بیشتری برای رسیدن به بهینه مطلق برخوردار می‌باشد.

در یک شبکه توزیع با گستردگی فراوان تنوع بار (اعم از صنعتی، خانگی یا تجاری) و همچنین تغییرات بار بدلیل تنوع فصول، ساعات کار و پیک مصرف و سایر عوامل دیگر و ثایت بودن ساختار شبکه، موجب افزایش تلفات در سیستم می‌شود. در چنین شرایطی لازم است با اعمال یک آرایش بهینه روی شبکه با باز و بسته کردن کلیدهای موجود به بهینه‌ساختن تلفات امیدوار بود. [1]

برای تجدید آرایش روی شبکه‌های توزیع روشهای مختلفی پیشنهاد شده است که می‌توان آنها را به روش‌های خاص و عام تقسیم‌بندی نمود.

الف: روشهای خاص:

در روشهای خاص برای حل مساله الگوریتم خاصی پیشنهاد می‌شود که با استفاده از این آلگوریتم ابتدا یک پاسخ محاسبه شده و از روی آن پاسخ و با توجه به الگوریتم مربوطه پاسخ بعدی تا رسیدن به نقطه بهینه با رعایت قیود مساله ادامه می‌یابد. روشهای خاص به دو روش SEM و SSOM تقسم بندی می گردند.

ب: روشهای عام:

روشهای عام روشهایی هستند که به شکل مساله بستگی نداشته و یگ الگوریتم کلی برای حل مساله پیشنهاد می‌گردد. دراین روش مجموعه وسیعی از جوابها انتخاب گردیده و با انجام عملیاتی بهینه مطلق انتخاب می‌گردد. الگوریتم ژنتیک یکی از این روشهاست. دراین مقاله سعی شده است از این روش جهت کاهش تلفات در شبکه‌های توزیع استفاده گردد.[2]

2. الگوریتم ژنتیک:

الگوریتم ژنتیک یکی از روشهای بهینه‌سازیی است که بر پایه ایده توارث و تکامل پیاده‌سازی شده‌است.

نحوه عملکرد الگوریتم ژنتیک بدین صورت است که جمعیتی از نقاط به صورت تصادفی انتخاب گردیده و مقدار تابع هدف به ازای تک تک آنها محاسبه می‌شود. درمرحله بعد توسط سه عملیات چرخ رولت، تکثیر و جهش نسل جدید تولید می‌گردد و مقدار تابع هدف برای فرزندان نیز محاسبه می‌گردد تا سرانجام با توجه به شرایطی پاسخ بهینه بدست آید. [3]

3. مفاهیم اساسی الگوریتم ژنتیک

3-1: کد کردن:

جایگزین کردن دنباله‌‌ی مناسب از اعداد 0.1 (بیت‌ها) به جای پارامترهای مساله را کد کردن می‌نامند.

3-2: کروموزوم:

به رشته یا دنباله‌ای از بیت‌ها که به‌عنوان مشکل یک پاسخ، (اعم از ممکن یا غیرممکن) اطلاق می‌گردد. یک کروموزوم دارای n ژن یا بیت می‌باشد.

3-3: جمعیت:

به مجموعه‌ای از کروموزوم‌ها جمعیت گفته می‌شود.

3-4: مقدار برازندگی:

مناسب بودن یا نبودن جواب، با معیاری که از تابع هدف بدست می‌آید سنجیده می‌شود. هر چه یک جواب مناسب باشدمقدار برازندگی بزرگتری دارد. برای آنکه شانس بقای چنین جوابی بیشتر شود، احتمال بقای متناسب با مقدار برازندگی آن در نظر گرفته می‌شود. معمولاً در صورت امکان تابع برازندگی را در بین [1.0] نرمالیزه می‌کنند.

3-5: عمل تکثیر:

این عمل برای یک جفت از کروموزوم عمل می‌کند و می‌تواند به صورت تک نقطه‌ای و یکنواخت باشد. به این صورت که دو کروموزوم از یک نقطه شکسته و بخش‌های شکسته شده کروموزوم جابه‌جا می‌گردد. نقطه شکست نیز یک عدد تصادفی n از بین 1 تا k (k طول کروموزوم) با توزیع احتمال یکنواخت ( 1/k ) صورت می‌پذیرد. (مطابق شکل 1)

3-6: عملگر جهش:

این عملگر روی هر یک از کروموزوم‌ها حاصل از عملگر تکثیر بکارگرفته می‌شود. بدین ترتیب که به ازای هر بیت از کروموزوم یک عدد تصادفی تولید می‌شود، درصورتیکه مقدار عدد تصادفی تولید شده از مقدار Pm (احتمال عمل جهش ) کمتر باشد در آن بیت عمل جهش انجام می‌شود. درغیر این صورت در آن بیت عمل جهش صورت نمی‌گیرد. [4] ( مطابق جدول1)

4. مراحل اجرای الگوریتم ژنتیک

با توجه به صورت مساله، متغیرهایی که باید تعیین شوند مشخص شده سپس آنها را به نحو مناسبی کدگذاری کرده و به شکل کروموزوم نمایش داده می‌شوند. بر اساس تابع هدف یک تابع برازندگی برای کروموزوم‌ها تعریف می‌گردد و یک جمعیت اولیه دلخواه نیز به طور تصادفی انتخاب می‌شوند و بدنبال ان میزان تابع برازندگی برای کروموزوم جمعیت اولیه محاسبه می‌شود و الگوریتم مطابق شکل(2) صورت می پذیرد.

5. اعمال الگوریتم ژنتیک به مساله بهینه سازی

جهت درک بهتر اعمال الگوریتم ژنتیک، موضوع را برای یک شبکه ساده پیاده می کنیم. جهت این کار شبکه مطابق شکل (3) را با 15 شین و 17 فیدر در نظر می گیریم.

ابتدا جمعیت اولیه را به صورت تصادفی جهت شروع عملیات بهینه سازی انتخاب می کنیم. هر آرایش شبکه را در قالب یک کروموزوم (دنباله از اعداد 0.1) مطابق شکل زیر نشان می دهیم (عدد 0 نشانه بازبودن خط و عدد 1 نشانه بسته بودن خط) می باشد.

واضح است که همه کروموزوم های انتخاب شده همگی شرط شعاعی بودن را نداشته باشند. لذا لازم است همه کروموزوم ها بعد از لحاظ دارار بودن این شرط بررسی می گردند:

منظور از شعایی بودن این است که:

اولاً: همه پستهای توزیع مورد تغذیه قرار گیرند.

ثانیاً: هیچ مسیر بسته ای بین پستهای فوق توزیع ایجاد نشود.

ثالثاً: هیچ حلقه ای بین پست های توزیع ایجاد نگردد.

برای بررسی شعایی بودن یک شبکه از دو اصل زیر استفاده می کنیم:

الف: یک شبکه شعاعی با m پست توزیع و n پست توزیع دقیقاً دارای n فیدر در حال وصل است. (شرط لازم)

ب: اگر در یک درخت رئوسی که درجه آنها یک است حذف کنیم و این عمل تکرار پذیرد و چنانچه در نهایت تمامی رئوس درخت حذف شوند شبکه شعاعی خواهد بود. (شرط کافی)

جهت کنترل شرط ایزوله نشدن بار به این صورت عمل می گردد که مجموعه ای از شماره شین های ابتدا و انتهای تمامی خطوط تهیه می گردد و چنانچه این مجموعه تمامی شین های مصرف را در بر بگیرد شرط فوق تامین شده است.

همچنین دیگر قیود الکتریکی شبکه شامل حداکثر افت ولتاژ مجاز شین‌ها و همچنین حداکثر جریان عبوری از خطوط می باشد. درصورت عدم تامین قیود فوق کروموزوم مربوطه از اعضاء جمعیت اولیه کنار گذاشته می‌شود کروموزوم دیگری انتخاب می گردد. این مرحله از کار تا آنجا انجام می‌پذیرد که تعداد اعضاء جمعیت اولیه به تعداد تعریف شده برسد.[6]

6. تعیین تابع ارزیاب

ارزش‌گذاری یک کروموزوم توسط تابع ارزیاب صورت می‌پذیرد که مقدار برازندگی کروموزوم می‌باشد. تابع هدف در این مرحله مجموع تلفات شبکه است. چنانچه تلفات خط i ام برابر ri و جریان انتقالی در این خط Ii باشد، تابع هدف به صورت زیر خواهد بود:

و چون بدنبال یافتن حداکثر تابع هدف می‌باشیم، لذا تابع ارزیاب به صورت زیر تعریف می‌گردد:

برای آنکه بتوان ارزیاب را برای هر آرایش خاص از شبکه توزیع بدست آورد لازم است که برای هر آرایش از شبکه عمل پخش بار اجرا گردد و مقادیر ولتاژ باسها و جریان فیدرها محاسبه گردد. در نتیجه مقدار تلفات محاسبه می شود.

7. تولید جمعیت جدید و شرط توقف الگوریتم و رسیدن به جواب

جهت تولید جمعیت جدید از دو تابع تکثیر و جهش استفاده می‌گردد. در ضمن لازم است قبل از انجام دو تابع فوق از کروموزوم‌های با برازندگی بالا استفاده گردد که برای این کار نیز از عملیات چرخ رولت استفاده می‌کنیم. در نهایت دوباره از تابع برازندگی استفاده نموده و جمعیت جدید انتخاب می‌گردد.

در این الگوریتم شرط پایان و همگرایی عملیات جستجو، تغییر نکردن جواب برای تعداد مشخصی از نسل‌ها درنظر گرفته شده است. اما برای اطمینان بیشتر از تغییر نکردن جواب برای مدت طولانی لازم است که از تغییرات اضافی مانند تغییر مقدار احتمال جهش استفاده نمود. [6]

8. نتایج عددی و مقایسه

نرم افزاری به منظور اعمال الگوریتم پیشنهادی به کمک زبان برنامه نویسی ++C تهیه شده است. این نرم افزار محاسبات افت ولتاژ، پخش بار و تعیین وضعیت فیدرها ( از لحاظ باز یا بسته بودن ) را در شبکه‌های توزیع شعاعی انجام می دهد. (پخش بار بکار رفته در این نرم افزار از روش گوس–سایدل استفاده شده است)

برای تست الگوریتم پیشنهادی دو شبکه 16 شینه با 16 فیدر (شکل 5) و یک شبکه 19 شینه با 24 فیدر (شکل 6) درنظر گرفته شده اند. اطلاعات کامل خطوط و بار این دو شبکه در مرجع (5) و جدول (2) نشان داده شده است.

نتایج حاصله از اعمال نرم افزار بر روی این دوشبکه در جداول (3.4) نشان داده شده است و همچنین پاسخ نرم افزار برای شبکه اول که شبکه استفاده شده در مرجع [5] نیز می باشد، یکسان است.

جهت برآورد مقادیر مناسب پارامترهای الگوریتم ژنتیک، تغییرات پاسخ بهینه (تلفات) نسبت به تغییرات پارامترها بررسی گردید، شایان ذکر است برای ارائه این منحنی برای هر مقدار پارامتر به تعداد 10 بار برنامه اجرا و میانگین پاسخهای بهینه جهت رسم منحنی منظور شده است. به عنوان نمونه منحنی تغییرات تلفات توان (Ploss) نسبت به احتمال Pm (جهشی) رسم گردیده است. (شکل 7)

9. نتیجه‌گیری و پیشنهادات:

تحقیق در مورد تقسیم بندی شبکه

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .Doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 54 صفحه

 قسمتی از متن .Doc : 

مقدمه:

جوامع پیشرفته صنعتی در حال گذار از مرحله صنعتی به فرا صنعتی که اصطلاحاً جامعه اطلاعاتی (Information Society) خوانده می شود هستند . همانطوری که انرژی عامل اصلی انتقال از مرحله کشاورزی به صنعتی بود ، اطلاعات عامل اصلی انتقال به جامعه اطلاعاتی است . بر اثر انقلاب صنعتی حجم کاری لازم برای کشاورزی به کمتر از 3% میزان قبلی کاهش یافت و با انقلاب اطلاعاتی حجم ، نوع ، سرعت و برد فعالیتها به ویژه در جوامع پیشرفته صنعتی در کلیه زمینه ها (اعم از علمی ، فرهنگی ، صنعتی ، کشاورزی و غیره) در حال تغییرات اساسی است .شبکه جهانی اینترنت که اغاز آن به حدود 30 سال قبل باز می گردد ، با تحولات اساسی و رشد بی نظیری که در ظرف دهه گذشته پیدا کرده در حال حاضر به عنوان یکی از مهمترین ابزار برای انتقال به جامعه اطلاعاتی مطرح است . اینترنت یکی از ارکان اصلی بزرگراه اطلاعاتی I-WAY (Information Super Highway) می باشد که در آن کلیه شبکه های کامپیوتر ، تلفن ، ویدئو ، کنفرانس ، تلفن موبایل و غیره به هم متصل شده و با هم به تبادل اطلاعات خواهند پرداخت . بزرگراه اطلاعاتی (I-way)، زیربنای اصلی جامعه اطلاعاتی در قرن بیست و یکم خواهد بود . در این نوشتار ، ابتدا مفهوم اینترنت و تاریچه رشد و تکامل آن بطور اجمالی مرور گردیده ، سپس وضعیت فعلی این شبکه در جهان و محدودیتها و امکانات اینترنت مورد بحث قرار گرفته و نهایتا بحثی در مورد کاربرد اینترنت در تجارت (که اصطلاحاً تجارت الکترونیک خوانده می شود) و کاربرد آن در امور فرهنگی ارائه می گردد .

مفهوم شبکه کامپیوتری:

شبکه کامپیوتری (Computer Network) عبارتست از دو یا چند کامپیوترکه از طریق خطوط تلفن ، کابل و یا به روشهای دیگر بهم متصل هستند . متصل کردن کامپیوترها از طریق شبکه امکان تبادل اطلاعاتی میان کامپیوترهای متصل به شبکه و نیز استفاده مشترک از سخت افزار را برای استفاده کنندگان بوجود می آورد .به عنوان مثال اگر در یک سازمان 10 کامپیوتر و تنها یک پرینتر و یا یک مودم برای اتصال به اینترنت وجود داشته باشد ، شبکه کامپیوتری ، امکان استفاده از پرینتر یا مودم مزبور را برای کلیه کامپیوترهای موجود بر روی شبکه بوجود می آورد . در شبکه های کامپیوتری معمولا یک یا چند کامپیوتر نقش سرویس دهنده یا کارگزار (Server) را برعهده داشته و به ارائه خدمات به سایر کامپیوترهای موجود بر روی شبکه موسوم به مشتری (Client) که یا خود نیز به نوعی کارگزار هستند و یا آنکه توسط کاربران نهایی مورد استفاده قرار می گیرند می پردازند استفاده کنندگان از کامپیوتر بر روی شبکه می توانند با هم به تبادل اطلاعات (پیغام و یا فایل) بپردازند و یا از منابع اطلاعاتی موجود بر روی شبکه مستقیما استفاده نمایند . سازمانهای کوچکتر از شبکه های محلی موسوم به LAN (Local Area Network) و سازمانهای بزرگتر از شبکه های گسترده موسوم به WAN (Wide Area Network) برای اتصال آنها به کامپیوترهای فروشندگان خدمات ، مواد اولیه و قطعات ، کامپیوترهای مشتریان و غیره استفاده می کنند .

مفهوم اینترنت:

کلمه اینترنت مخفف (Interconnected Networks) و به معنی شبکه های به هم مرتبط است . اینترنت سیستمی برای توزیع و تبادل اطلاعات (اعم از پیغام ، صدا ، تصویر ، فایل وغیره) در سطح جهان است که بر اساس آخرین آمار موجود در حال حاضر 226 کشور به آن متصل هستند .

تاریخچه اینترنت:

هدف از ایجاد اینترنت که در سال 1965 توسط وزارت آمریکا انجام شد ، در ابتدا ایجاد شبکه کامپیوتری قوی برای اتصال کامپیوترهای حساس در مراکز نظامی کشورهای عضو ناتو (NATO) بود تا به این ترتیب در صورت حمله موشکی شوروی به تجهیزات کامپیوتری آنها در یک نقطه ، بدلیل متمرکز بودن فعالیتهای کامپیوتری سایر کامپیوترهایی که بر روی شبکه قرار داشتند بتوانند به کار خود ادامه دهند . فلسفه تشکیل اینترنت مبین وجود عدم تمرکز شدید در ساختار این شبکه (که یکی از مهمترین برتریهای اینترنت است) می باشد . با چنین ساختاری کامپیوترهای موجود بر روی شبکه های بهم متصل قادر خواهند بود حتی در صورت از کار افتادن یک یا چند شبکه کماکان به کار خود و نیز ارتباط با یکدیگر (از طریق مسیرهای دیگر بر روی شبکه) ادامه دهند . در آغاز ، پروژه ای با عنوان ARPANET از سوی وزارت دفاع آمریکا تعریف شد که بر اساس آن تا سال 1969 ، سوپر کامپیوترهای موجود در چهار دانشگاه مهم آمریکا (دانشگاه کالیفرنیا در لوس آنجلس - UCLA ، استانفورد- Stanford ، یوتا – UTAH و دانشگاه کالیفرنیا در سانتاباربارا – UCSB ) توسط یک شبکه به هم متصل شدند . تا سال 1985 تعداد مراکزی که از طریق اینترنت به هم متصل بودند به 170 مرکز علمی ، صنعتی ، دولتی و نظامی افزایش یافت .

با مشخص شدن مزایای فوق العاده ای که از طریق شبکه کردن کامپیوترها بدست آمده بود ، بنیاد علوم ملی آمریکا (NSE) در اوایل دهه هشتاد مبادرت به ایجاد شبکه ای جهت اتصال سوپر کامپیوترهای این مرکز (با توان انتقال بالای اطلاعات) نمود . انگیزه اصلی از این کار این بود که بتوانند امکان استفاده از سوپر کامپیوترها را برای محققین در سطح آمریکا فراهم کنند زیرا به این نتیجه رسیده بودند که نه می توانند محققین را به سایتهای سوپر کامپیوتر منتقل کنند و نه می توان در هر دانشگاه یا مرکز تحقیقاتی یک سوپر کامپیوتر قرار داد . به این ترتیب اینترنت که با هدف نظامی ایجاد شده بود وارد مرحله دوم عمر خود یعنی مرحله آکادمیک گردید و تسهیلات فوق العاده ای را برای انجام تحقیقات در اختیار مراکز علمی و تحقیقاتی قرار داد . در اوایل سال 1995 اتصال به اینترنت جزء ارکان اساسی برای انجام تحقیقات علمی شده بود . ایجاد و توسعه سریع شبکه اینترنت امکان مبادلعه سریع پیامهای الکترونیکی (E-mail) و فایلهای کامپیوتری را برای محققین فراهم کرد بطوری که E-mail بزودی بار اصلی ترافیک شبکه را به خود اختصاص داد . بتدریج با افزایش قابلیتهای جدید به اینترنت و توسعه مراکز متصل به این شبکه ، اینترنت وارد مرحله سوم حیات خود یعنی مرحله تجاری گردید . در مورد این مرحله که مقدمه رشد و توسعه انفجاری اینترنت در جهان است ، در ادامه بیشتر بحث خواهیم کرد .

وضعیت فعلی اینترنت:

همزمان شدن توسعه اینترنت با ابداع و توسعه کامپیوترهای شخصی (PC) ، تحول و توسعه شبکه های مخابراتی ، توسعه استفاده از ماهواره ها برای مقاصد تجاری (که پس از انفجار فضاپیمای چلنجر و ورود قدرتمند اروپا به این صحنه شتاب بیشتری پیدا کرد) ، ساختار غیر متمرکز این شبکه و نیز زمینه کاربرد بسیار وسیع آن در کلیه زمینه ها منجر به رشد انفجاری استفاده از این شبکه گردیده است . در سال 1969 تنها چهار کامپیوتر بر روی شبکه اینترنت قرار داشت . این رقم در حال حاضر به حدود 56 میلیون کامپیوتر HOST (کامپیوترهایی که نقش ارائه دهنده خدمات یا Server بر روی شبکه اینترنت را ایفا می کنند) افزایش یافته است . روند توسعه اینترنت در ظرف دهه گذشته را می توان با روند رشد کامپیوترهای شخصی (PC) در اوایل دهه هفتاد مقایسه کرد ، البته توسعه اینترنت بسیار سریعتر و اهمیت و تأثیر آن بر جوامع بمراتب بیشتر بوده است .

چگونگی ارتباط کامپیوترها در اینترنت:

شبکه های کامپیوتری بر اساس تکنولوژی موسوم به Packet Switching عمل می نمایند که برای اولین بار قریب چهل سال قبل توسط محققین در دانشگاه MIT معرفی گردید . این تکنولوژی اساسا با تکنولوژی مورد استفاده در سیستمهای تلفنی موسوم به Circuit Switching متفاوت است . در این سیستم ، اطلاعاتی که باید منتقل شوند (اعم از نامه ، فایل و غیره) ابتدا به قطعات کوچکی به نام Packet تقسیم می شوند . هر Packetمانند یک نامه معمولی حاوی اطلاعات مربوط به مبدأ و مقصد خود می باشد . Packet ها پس از ارسال برای رسیدن به مقصد از کامپیوترها و شبکه های مختلفی در طول مسیر عبور می کنند و چنانچه بخشی از Packet های مربوط به یک پیام در مسیر به هر دلیلی گم شوند مجددا ارسال میگردند تا زمانی که کامپیوتر مقصد وصول کلیه Packet ها را اعلام نماید . سپس این Packet ها در کامپیوترمقصد مجددا سر هم شده و پیام م یا فایل مورد نظر را در اختیار گیرنده قرار می دهند . شبکه های کامپیوتری با استفاده از پروتکل های مشخص به هم متصل می شوند . پروتکل (Protocol) قرار داد فنی از پیش تعریف شده ای است که کامپیوترها برای صحبت کردن با یکدیگر از آن استفاده می کنند (مانند زبان که برای مکالمه بین انسانها بکار می رود) . در طول زمان ، پروتکل های متفاوتی برای اتصال شبکه های کامپیوتری بهم ایجاد گردیده ولی بتدریج با روشن شدن منافع زیاد متصل کردن شبکه های کامپیوتری استانداردهایی برای این پروتکلها تعریف و تدوین گردید تا ایجاد ارتباط میان تعداد بیشتری از شبکه ها را ممکن سازد . همانطوری که وجود یک زبان استاندارد امکان ارتباط انسانهای بیشتری را فراهم می کند ، وجود پروتکل استاندارد نیز امکان ارتباط کامپیوترهای بیشتر را میسر می سازد . برای درک بهتر از مفهوم پروتکل و نحوه عملکرد آن دو نفر را در نظر بگیرید که می