Εφαρμογή Τεχνικών Μηχανικής Μάθησης για την Πρόβλεψη Κίνησης στα Οπτικά Δίκτυα

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εντάσσεται στο ερευνητικό πεδίο των οπτικών δικτύων και πιο συγκεκριμένα της εφαρμογής τεχνικών μηχανικής μάθησης στα οπτικά δίκτυα. Η ολοένα αυξανόμενη κίνηση στο διαδίκτυο, καθώς και η παράλληλα αυξανόμενη πολυπλοκότητα των τηλεπικοινωνιακών συστημάτων έχουν ως αποτέλεσμα την μετατροπή των τηλεπικοινωνιακών δικτύων σε μέσα κίνησης τεράστιου όγκου ετερογενών δεδομένων. Για την εξαγωγή χρήσιμων πληροφοριών από τα δεδομένα αυτά και τη λήψη αποφάσεων σχετικά με την ορθή λειτουργία του δικτύου απαιτούνται προηγμένα μαθηματικά εργαλεία. Μεταξύ αυτών των μαθηματικών εργαλείων, η μηχανική μάθηση θεωρείται ως μια από τις πιο ελπιδοφόρες μεθοδολογικές προσεγγίσεις για την ανάλυση των δεδομένων του δικτύου και τη λήψη αποφάσεων. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, μελετάται το πρόβλημα της πρόβλεψης κίνησης στα οπτικά δίκτυα. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζονται βασικοί ορισμοί, έννοιες και αρχιτεκτονικές των οπτικών δικτύων. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στην μηχανική μάθηση. Παρουσιάζονται οι κατηγορίες μάθησης, θεμελιώδεις αλγόριθμοι καθώς επίσης πραγματοποιείται εκτενή περιγραφή της μάθησης με επίβλεψη και των νευρωνικών δικτύων. Εν συνεχεία, στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι εφαρμογές και οι προκλήσεις της εφαρμογής τεχνικών μηχανικής μάθησης στα οπτικά δίκτυα. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφεται πως το πρόβλημα της πρόβλεψης κίνησης ανάγεται στο πρόβλημα πρόβλεψης χρονοσειρών και παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά των χρονοσειρών καθώς και μέθοδοι διαχείρισής τους. Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται αναλυτικά οι προσομοιώσεις που πραγματοποιήθηκαν για τις ανάγκες της εργασίας, με στόχο την πρόβλεψη κίνησης μεταξύ κόμβων σε επίπεδο δικτύου, ενός οπτικού δικτύου.