Specific Parameter-Free Global Optimization to Speed Up Setting and Avoid Factors Interactions

Meta-heuristics utilizing numerous parameters are more complicated than meta-heuristics with a couple of parameters for various reasons. In essence, the effort expected to tune the strategy-particular parameters is far more prominent as the quantity of parameters increases and furthermore, complex algorithms are liable for the presence of further parameter interactions. Jaya meta-heuristic does not involve any strategy-specific parameters and is a one-stage technique. It has demonstrated its effectiveness compared to major types of meta-heuristics and it introduces various points of interest, such as its easy deployment and set-up in industrial applications and its low complexity to be studied. In this work, a new meta-heuristic, Enhanced Jaya (EJaya) is proposed to overcome the inconsistency of Jaya in diverse situations, introducing coherent attraction and repulsion movements and restrained intensity for flight. Comparative results of EJaya in a set of benchmark problems including statistical tests show that it is feasible to increase the accuracy, scalability and exploitation capability of Jaya while keeping its specific parameter-free feature. EJaya is especially suitable for a priori undefined characteristics optimization functions or applications where the set-up time of the optimization process is critical and parameters tuning and interactions must be avoided

Resource allocation technique for powerline network using a modified shuffled frog-leaping algorithm

Resource allocation (RA) techniques should be made efficient and optimized in order to enhance the QoS (power & bit, capacity, scalability) of high-speed networking data applications. This research attempts to further increase the efficiency towards near-optimal performance. RA’s problem involves assignment of subcarriers, power and bit amounts for each user efficiently. Several studies conducted by the Federal Communication Commission have proven that conventional RA approaches are becoming insufficient for rapid demand in networking resulted in spectrum underutilization, low capacity and convergence, also low performance of bit error rate, delay of channel feedback, weak scalability as well as computational complexity make real-time solutions intractable. Mainly due to sophisticated, restrictive constraints, multi-objectives, unfairness, channel noise, also unrealistic when assume perfect channel state is available. The main goal of this work is to develop a conceptual framework and mathematical model for resource allocation using Shuffled Frog-Leap Algorithm (SFLA). Thus, a modified SFLA is introduced and integrated in Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) system. Then SFLA generated random population of solutions (power, bit), the fitness of each solution is calculated and improved for each subcarrier and user. The solution is numerically validated and verified by simulation-based powerline channel. The system performance was compared to similar research works in terms of the system’s capacity, scalability, allocated rate/power, and convergence. The resources allocated are constantly optimized and the capacity obtained is constantly higher as compared to Root-finding, Linear, and Hybrid evolutionary algorithms. The proposed algorithm managed to offer fastest convergence given that the number of iterations required to get to the 0.001% error of the global optimum is 75 compared to 92 in the conventional techniques. Finally, joint allocation models for selection of optima resource values are introduced; adaptive power and bit allocators in OFDM system-based Powerline and using modified SFLA-based TLBO and PSO are propose

Symbiotic Organisms Search Algorithm: theory, recent advances and applications

The symbiotic organisms search algorithm is a very promising recent metaheuristic algorithm. It has received a plethora of attention from all areas of numerical optimization research, as well as engineering design practices. it has since undergone several modifications, either in the form of hybridization or as some other improved variants of the original algorithm. However, despite all the remarkable achievements and rapidly expanding body of literature regarding the symbiotic organisms search algorithm within its short appearance in the field of swarm intelligence optimization techniques, there has been no collective and comprehensive study on the success of the various implementations of this algorithm. As a way forward, this paper provides an overview of the research conducted on symbiotic organisms search algorithms from inception to the time of writing, in the form of details of various application scenarios with variants and hybrid implementations, and suggestions for future research directions

An application of teaching–learning-based optimization for solving the optimal power flow problem with stochastic wind and solar power generators

This paper proposes the implementation of metaheuristic algorithm namely, teaching–learning-based optimization (TLBO) algorithm to solve optimal power flow (OPF) problem. TLBO is inspired by philosophy of teaching and learning in the classroom. OPF on the other hand, is one of the most complex problems in power system operation, where in this paper, two objective functions aimed to be minimized by TLBO namely cost minimization and combined cost and emission (CEE) minimization. The effectiveness of proposed TLBO in solving the OPF is tested on modified IEEE-57 bus system that integrated with stochastic wind and solar power generations. To show the effectiveness of the proposed TLBO, several recent algorithms that have been proposed in literature will be utilized and compared. The simulations demonstrate the superiority of TLBO as an effective alternative solution for the OPF problems, where for the cost minimization, TLBO able to obtained 0.16% cost saving per hour compared to the second best algorithm; and for the CEE minimization, TLBO outperformed the second best algorithm by 0.12% cost saving per hour

A FUZZY BI-LEVEL PROJECT PORTFOLIO PLANNING CONSIDERING THE DECENTRALIZED STRUCTURE OF PHARMACY HOLDINGS

Research and development (R&D) in the pharmaceutical industry requires proper and optimal planning and management because of its critical role in public health. Taking into account a decentralized decision-making structure in R&D management in pharmaceutical holding companies, this study introduces a new fuzzy bi-level multi-follower mathematical optimization model to address budget allocation and project portfolio planning. Specifically, the holding company's head office, as the leader, and the subsidiaries, as followers, make strategic and operational decisions concerning important issues such as budget allocation and portfolio selection and scheduling. Since the lower level represents multiple mixed-integer programming problems with uncooperative reference relationships between followers, solving the resulting bi-level model is challenging. Therefore, our model is based on an effective hybrid solution methodology, which converts the bi-level model, including multiple followers, into a single-level model. In order to validate the proposed model, we conducted a case study and analyzed the strategies of each actor within the conglomerate. Based on the results of experiments, it is evident that a strategy that focuses on one level of operations profoundly affects decisions at the other level

Cost based optimization for strategic mobile radio access network planning using metaheuristics

La evolución experimentada por las comunicaciones móviles a lo largo de las últimas décadas ha sido motivada por dos factores principales: el surgimiento de nuevas aplicaciones y necesidades por parte del usuario, así como los avances tecnológicos. Los servicios ofrecidos para términales móviles han evolucionado desde el clásico servicio de voz y mensajes cortos (SMS), a servicios más atractivos y por lo tanto con una rápida aceptación por parte de usuario final como, video telephony, video streaming, online gaming, and the internet broadband access (MBAS). Todos estos nuevos servicios se han convertido en una realidad gracias a los avances técnologicos, avances tales como nuevas técnicas de acceso al medio compartido, nuevos esquemas de codificiación y modulación de la información intercambiada, sistemas de transmisión y recepción basados en múltiples antenas (MIMO), etc. Un aspecto importante en esta evolución fue la liberación del sector a principios de los años 90, donde la función reguladora llevado a cabo por las autoridades regulatorias nacionales (NRA) se ha antojado fundamental. Uno de los principales problemas tratados por la NRA espcífica de cada nación es la determinación de los costes por servicios mayoristas, esto es los servicios entre operadores de servicios móvilles, entre los que cabe destacar el coste por terminación de llamada o de inteconexión. El servicio de interconexión hace posible la comunicación de usuarios de diferente operadores, así como el acceso a la totalidad de servicios, incluso a aquellos no prestados por un operador en concreto gracias al uso de una red perteneciente a otro operador, por parte de todos los usuarios. El objetivo principal de esta tesis es la minimización de los costes de inversión en equipamiento de red, lo cual repercute en el establecimiento de las tarifas de interconexión como se verá a lo largo de este trabajo. La consecución de dicho objetivo se divide en dos partes: en primer lugar, el desarrollo de un conjunto de algoritmos para el dimesionado óptimo de una red de acceso radio (RAN) para un sistema de comunicaciones móvilles. En segundo lugar, el diseño y aplicación de algoritmos de optimización para la distribución óptima de los servicios sobre el conjunto de tecnologías móviles existentes (OSDP). El modulo de diseño de red proporciona cuatro algoritmos diferenciados encargados del dimensionado y planificación de la red de acceso móvil. Estos algoritmos se aplican en un entorno multi-tecnología, considerando sistemas de segunda (2G), tercera (3G) y cuarta (4G) generación, multi-usuario, teniendo en cuenta diferentes perfiles de usuarios con su respectiva carga de tráfico, y multo-servicio, incluyendo voz, servicios de datos de baja velocidad (64-144 Kbps), y acceso a internet de banda ancha móvil. La segunda parte de la tesis se encarga de distribuir de una manera óptima el conjunto de servicios sobre las tecnologías a desplegar. El objetivo de esta parte es hacer un uso eficiente de las tecnologías existentes reduciendo los costes de inversión en equipamiento de red. Esto es posible gracias a las diferencias tecnológicas existente entre los diferentes sistemas móviles, que hacen que los sistemas de segunda generación sean adecuados para proporcionar el servicio de voz y mensajería corta, mientras que redes de tercera generación muestran un mejor rendimiento en la transmisión de servicios de datos. Por último, el servicio de banda ancha móvil es nativo de redes de última generadón, como High Speed Data Acces (HSPA) y 4G. Ambos módulos han sido aplicados a un extenso conjunto de experimentos para el desarrollo de análisis tecno-económicos tales como el estudio del rendimiento de las tecnologías de HSPA y 4G para la prestación del servicio de banda ancha móvil, así como el análisis de escenarios reales de despliegue para redes 4G que tendrán lugar a partir del próximo año coinicidiendo con la licitación de las frecuencias en la banda de 800 MHz. Así mismo, se ha llevado a cabo un estudio sobre el despliegue de redes de 4G en las bandas de 800 MHz, 1800 MHz y 2600 MHz, comparando los costes de inversión obtenidos tras la optimización. En todos los casos se ha demostrado la mejora, en términos de costes de inversión, obtenida tras la aplicación de ambos módulos, posibilitando una reducción en la determinación de los costes de provisión de servicios. Los estudios realizados en esta tesis se centran en la nación de España, sin embargo todos los algoritmos implementados son aplicables a cualquier otro país europeo, prueba de ello es que los algoritmos de diseño de red han sido utilizados en diversos proyectos de regulación

Optimal operation of hybrid AC/DC microgrids under uncertainty of renewable energy resources : A comprehensive review

The hybrid AC/DC microgrids have become considerably popular as they are reliable, accessible and robust. They are utilized for solving environmental, economic, operational and power-related political issues. Having this increased necessity taken into consideration, this paper performs a comprehensive review of the fundamentals of hybrid AC/DC microgrids and describes their components. Mathematical models and valid comparisons among different renewable energy sources’ generations are discussed. Subsequently, various operational zones, control and optimization methods, power flow calculations in the presence of uncertainties related to renewable energy resources are reviewed.fi=vertaisarvioitu|en=peerReviewed

Cost based optimization for strategic mobile radio access network planning using metaheuristics

La evolución experimentada por las comunicaciones móviles a lo largo de las últimas décadas ha sido motivada por dos factores principales: el surgimiento de nuevas aplicaciones y necesidades por parte del usuario, así como los avances tecnológicos. Los servicios ofrecidos para términales móviles han evolucionado desde el clásico servicio de voz y mensajes cortos (SMS), a servicios más atractivos y por lo tanto con una rápida aceptación por parte de usuario final como, video telephony, video streaming, online gaming, and the internet broadband access (MBAS). Todos estos nuevos servicios se han convertido en una realidad gracias a los avances técnologicos, avances tales como nuevas técnicas de acceso al medio compartido, nuevos esquemas de codificiación y modulación de la información intercambiada, sistemas de transmisión y recepción basados en múltiples antenas (MIMO), etc. Un aspecto importante en esta evolución fue la liberación del sector a principios de los años 90, donde la función reguladora llevado a cabo por las autoridades regulatorias nacionales (NRA) se ha antojado fundamental. Uno de los principales problemas tratados por la NRA espcífica de cada nación es la determinación de los costes por servicios mayoristas, esto es los servicios entre operadores de servicios móvilles, entre los que cabe destacar el coste por terminación de llamada o de inteconexión. El servicio de interconexión hace posible la comunicación de usuarios de diferente operadores, así como el acceso a la totalidad de servicios, incluso a aquellos no prestados por un operador en concreto gracias al uso de una red perteneciente a otro operador, por parte de todos los usuarios. El objetivo principal de esta tesis es la minimización de los costes de inversión en equipamiento de red, lo cual repercute en el establecimiento de las tarifas de interconexión como se verá a lo largo de este trabajo. La consecución de dicho objetivo se divide en dos partes: en primer lugar, el desarrollo de un conjunto de algoritmos para el dimesionado óptimo de una red de acceso radio (RAN) para un sistema de comunicaciones móvilles. En segundo lugar, el diseño y aplicación de algoritmos de optimización para la distribución óptima de los servicios sobre el conjunto de tecnologías móviles existentes (OSDP). El modulo de diseño de red proporciona cuatro algoritmos diferenciados encargados del dimensionado y planificación de la red de acceso móvil. Estos algoritmos se aplican en un entorno multi-tecnología, considerando sistemas de segunda (2G), tercera (3G) y cuarta (4G) generación, multi-usuario, teniendo en cuenta diferentes perfiles de usuarios con su respectiva carga de tráfico, y multo-servicio, incluyendo voz, servicios de datos de baja velocidad (64-144 Kbps), y acceso a internet de banda ancha móvil. La segunda parte de la tesis se encarga de distribuir de una manera óptima el conjunto de servicios sobre las tecnologías a desplegar. El objetivo de esta parte es hacer un uso eficiente de las tecnologías existentes reduciendo los costes de inversión en equipamiento de red. Esto es posible gracias a las diferencias tecnológicas existente entre los diferentes sistemas móviles, que hacen que los sistemas de segunda generación sean adecuados para proporcionar el servicio de voz y mensajería corta, mientras que redes de tercera generación muestran un mejor rendimiento en la transmisión de servicios de datos. Por último, el servicio de banda ancha móvil es nativo de redes de última generadón, como High Speed Data Acces (HSPA) y 4G. Ambos módulos han sido aplicados a un extenso conjunto de experimentos para el desarrollo de análisis tecno-económicos tales como el estudio del rendimiento de las tecnologías de HSPA y 4G para la prestación del servicio de banda ancha móvil, así como el análisis de escenarios reales de despliegue para redes 4G que tendrán lugar a partir del próximo año coinicidiendo con la licitación de las frecuencias en la banda de 800 MHz. Así mismo, se ha llevado a cabo un estudio sobre el despliegue de redes de 4G en las bandas de 800 MHz, 1800 MHz y 2600 MHz, comparando los costes de inversión obtenidos tras la optimización. En todos los casos se ha demostrado la mejora, en términos de costes de inversión, obtenida tras la aplicación de ambos módulos, posibilitando una reducción en la determinación de los costes de provisión de servicios. Los estudios realizados en esta tesis se centran en la nación de España, sin embargo todos los algoritmos implementados son aplicables a cualquier otro país europeo, prueba de ello es que los algoritmos de diseño de red han sido utilizados en diversos proyectos de regulación

A Tabu Search hyper-heuristic strategy for t-way test suite generation

This paper proposes a novel hybrid t-way test generation strategy (where t indicates interaction strength), called High Level Hyper-Heuristic (HHH). HHH adopts Tabu Search as its high level meta-heuristic and leverages on the strength of four low level meta-heuristics, comprising of Teaching Learning based Optimization, Global Neighborhood Algorithm, Particle Swarm Optimization, and Cuckoo Search Algorithm. HHH is able to capitalize on the strengths and limit the deficiencies of each individual algorithm in a collective and synergistic manner. Unlike existing hyper-heuristics, HHH relies on three defined operators, based on improvement, intensification and diversification, to adaptively select the most suitable meta-heuristic at any particular time. Our results are promising as HHH manages to outperform existing t-way strategies on many of the benchmarks