Nonlinear Negotiation Approaches for Complex-Network Optimization: A Study Inspired by Wi-Fi Channel Assignment

At the present time, Wi-Fi networks are everywhere. They operate in unlicensed radio-frequency spectrum bands (divided in channels), which are highly congested. The purpose of this paper is to tackle the problem of channel assignment in Wi-Fi networks. To this end, we have modeled the networks as multilayer graphs, in a way that frequency channel assignment becomes a graph coloring problem. For a high number and variety of scenarios, we have solved the problem with two different automated negotiation techniques: a hill-climber and a simulated annealer. As an upper bound reference for the performance of these two techniques, we have also solved the problem using a particle swarm optimizer. Results show that the annealer negotiator behaves as the best choice because it is able to obtain even better results than the particle swarm optimizer in the most complex scenarios under study, with running times one order of magnitude below. Finally, we study how different properties of the network layout affect to the performance gain that the annealer is able to obtain with respect to the particle swarm optimizer.Comment: This is a pre-print of an article published in Group Decision and Negotiation. The final version is available online at https://doi.org/10.1007/s10726-018-9600-

Uso de técnicas de negociación automática para la asignación de canales en IEEE 802.11

XII Jornadas de Ingeniería Telemática (JITEL 2015), 14/10/2015-16/10/2015, Palma de Mallorca, EspañaLas redes inalámbricas actuales deben dar soporte a cada vez más servicios telemáticos que demandan mayores prestaciones. Puesto que el espectro radioeléctrico en el que estas redes se basan es limitado, aumentar su eficiencia es ya una exigencia. En este trabajo se aborda el problema de la asignación de canales a puntos de acceso IEEE 802.11n con el objetivo de que los clientes de la red vean mejorada su experiencia de utilización. Las técnicas que se emplean con tal objetivo se basan en la negociación automática, comparándose con otras alternativas. Los resultados muestran que las técnicas de negociación son muy adecuadas para resolver el problema en cuestión, siendo capaces de obtener prestaciones superiores al resto de métodos con los que se han comparado.Comunidad de MadridMinisterio de Economía y Competitivida

Coexistence of wireless communication systems and LTE in the ISM band

Tato bakalářská práce se zaměřuje na definování, popis a měření koexistenčních scénářů, které mohou vzniknout v bezlicenčním frekvenčním pásmu ISM mezi bezdrátovými systémy LTE a WLAN (technologie IEEE 802.11xx). Na základě společných radiofrekvenčních pásem (RF) těchto systémů jsou definované různé koexistenční scénáře. Je zde navrhnutá vhodná měřící metodika a měřící pracoviště pro měření koexistenčních scénářů mezi systémy LTE a WLAN. Po ověření funkčnosti navrženého měřícího pracoviště bylo provedeno rozsáhlé měření dříve definovaných koexistenčních scénářů. Získané výsledky jsou detailně vyhodnocené.This bachelor thesis deals with a definition, description and measurement of coexistence scenarios which can occur between LTE and WLAN (technology IEEE 802.11xx) wireless communication systems in the ISM band. Based on the common radio frequency (RF) bands, used by these systems, different coexistence scenarios are defined. Appropriate measurement testbed and method are proposed to measure coexistence between LTE and WLAN systems. Functionality of the proposed measurement testbed has been proved and extensive measurement of previously defined coexistence scenarios has been done. The obtained results are evaluated in details.

Aplicación de técnicas de negociación a la coloración de grafos y su aplicación en redes cognitivas

El objetivo del siguiente TFG consiste en implementar en Python una serie de algoritmos ya existentes relacionados con la coloración de grafos, una de las técnicas más utilizadas para mejorar el aprovechamiento del espectro electromagnético en redes inalámbricas, para posteriormente poderlos contrastar con otros que incluyen métodos de negociación automática. Éstos, junto a la incorporación de nuevas capas de coloreado y nuevos pesos, diferentes a los tradicionales entre vértices y aristas, son necesarios para conducir el carácter simplista de los algoritmos ya existentes hacia el caso real de las redes presentes actualmenteThe purpose of the following work is to implement a number of existing algorithms in Python related to graph coloring, one of the most used techniques to improve the electromagnetic spectrum exploitation in wireless networks, so later they can be contrasted with other algorithms based on auto-negotiation techniques. These techniques, together with the addition of new coloring layers and weights, different from the traditional ones between vertex and edges, are necessary to drive the existing algorithms to the real case of nowadays networks.Grado en Ingeniería Telemátic

Coloración de grafos con restricciones y aplicaciones en redes

El avance en las técnicas de simulación y modelado de redes a través de grafos ha permitido el desarrollo de distintos métodos de optimización de estas. En redes como las generadas por el estándar Wifi IEEE 802.11n, estos métodos han hecho posible la optimización de las conexiones de distintos tipos de dispositivos a los Puntos de Acceso disponibles, es decir, la reducción de las interferencias entre estos. El objetivo de este Trabajo de Fin de Grado1 es el de aplicar dichas técnicas a distintos tipos de redes y generar varias restricciones que adapten el modelo a distintas condiciones que se pueden dar en la realidad, lejos del modelo de comportamiento ideal.The advance in the simulation and modeling techniques for networks through graphs, has allowed the development of different optimization methods. In networks such as those generated by the IEEE 802.11n Wifi standard, these methods have achieved to optimize the connections of different types of devices to the available Access Points, that is, to reduce the interference between them. The objective of this End-of-Grade Work is to apply these techniques to different types of networks and generate several constraints that adapt the model to different conditions which can occur far from the ideal behavior model.Grado en Ingeniería Telemátic

Aproximaciones a la aplicación de políticas de consenso en escenarios de negociación automática compleja

En escenarios de negociación complejos es frecuente la negociación de múltiples atributos interdependientes. En la negociación multiatributo es usual que existan distintas ofertas que proporcionen un mismo nivel de utilidad para el agente. Para un agente inmerso en una negociación la selección de una oferta no es trivial. Para llevar a cabo esta selección, un criterio que se suele emplear habitualmente como componente clave en muchos modelos de negociación es el criterio de similaridad. En escenarios con preferencias no monótonas y/o discontinuas este criterio se debilita debido a la ausencia de información suficiente acerca de la estructura de preferencias del oponente. Como primera contribución, esta tesis propone un protocolo de negociación que pueda trabajar de forma eficiente en espacios de utilidad complejos donde la aproximación basada en similaridad falla. En esta tesis se plantean mecanismos de negociación que permiten abordar negociaciones multiatributo complejas con espacios de preferencias no diferenciables. El protocolo propuesto extiende algunos de los principios de la búsqueda basada en patrones para realizar una búsqueda distribuida en el espacio de soluciones. Con objeto de incorporar el principio básico de exploración iterativa por patrones en nuestro protocolo, proponemos pasar de un protocolo de interacción basado en el intercambio de contratos (puntos del espacio de soluciones) a un protocolo basado en el intercambio de regiones. El protocolo define un proceso de exploración conjunta de forma recursiva. Podemos entender este proceso como una contracción iterativa del espacio de soluciones. Una vez que la región sobre la que se realiza la búsqueda es lo suficientemente pequeña como para ser interpretada como si fuera un único contrato, los agentes deciden que la negociación ha terminado. La extensión de los mecanismos de negociación descritos a un entorno de negociación multilateral exige que se incorpore un procedimiento para la agregación de las preferencias de los distintos agentes. En este contexto, y teniendo en cuenta los requisitos de privacidad y escalabilidad de las soluciones, parece natural la utilización de aproximaciones mediadas. En las aproximaciones mediadas, un mediador intenta optimizar algún tipo de métrica del bienestar social. Sin embargo, pocos trabajos han tratado de incorporar algún criterio de bienestar social en el proceso de búsqueda. Para este tipo de escenarios, se hace necesario definir nuevos conceptos de bienestar social. Esta tesis presenta además mecanismos de negociación que permiten incluir en el proceso de búsqueda de acuerdos políticas de consenso, que podrán ser definidas en términos lingüísticos, de forma que es posible especificar el tipo de acuerdo que se persigue. Para validar las contribuciones de la tesis, se ha realizado una evaluación experimental exhaustiva empleando tanto escenarios tipo como escenarios aleatorizados. Los experimentos realizados han confirmado que nuestra propuesta basada en los principios de búsqueda por patrones permite superar las limitaciones de las aproximaciones basadas en similaridad y alcanzar acuerdos consistentes con políticas de consenso definidas en el mediador de forma efectiva, abriendo una nueva línea de trabajo en el ámbito del diseño de mecanismos de negociación automática multilateral de múltiples atributos para espacios de utilidad complejos. Por último, se explora la aplicabilidad de los protocolos de negociación para espacios de utilidad de alta complejidad a escenarios reales. En concreto, se estudia el escenario de asignación de frecuencias en redes inalámbricas Wi-Fi, en el que varios proveedores de red deben acordar la asignación de frecuencias a los puntos de acceso bajo su control. Este trabajo supone la primera aplicación de este tipo de protocolos en entornos reales. Los resultados muestran que es posible alcanzar acuerdos que mejoran los obtenidos por las heurísticas que se emplean actualmente e incluso los conseguidos por optimizadores con información completa