Mat Operaatiotutkimuksen projektityöseminaari Viestiverkon toimintaluotettavuuden arviointi Väliraportti

Samankaltaiset tiedostot
Mat Operaatiotutkimuksen projektityöseminaari Viestiverkon toimintaluotettavuuden arviointi Projektisuunnitelma

Mat Operaatiotutkimuksen projektityöseminaari. Dynaaminen kimppakyytijärjestelmä Uudellamaalla. Väliraportti

Lääkintähelikopterikaluston mallintaminen

Optimaalisen tarkastusvälin määrittäminen suun terveydenhuollossa

Tehokkaiden strategioiden identifiointi vakuutusyhtiön taseesta

Dynaaminen allokaatio ja riskibudjetointi sijoitusstrategioissa

Tehokkaiden strategioiden identifiointi vakuutusyhtiön taseesta

Mat Operaatiotutkimuksen projektityöseminaari Viestiverkon toimintaluotettavuuden arviointi Loppuraportti

Tieverkon kunnon stokastinen ennustemalli ja sen soveltaminen riskienhallintaan

Matti Jaakkola, 58386W, projektipäällikkö Ville Iso-Mustajärvi, 55683R Teppo Jalkanen, 55672C Tomi Myllylä, 55289W

LASKENNALLISEN TIETEEN OHJELMATYÖ: Diffuusion Monte Carlo -simulointi yksiulotteisessa systeemissä

S11-04 Kompaktikamerat stereokamerajärjestelmässä. Projektisuunnitelma

Mat Operaatiotutkimuksen projektityöseminaari

Tilastollisia peruskäsitteitä ja Monte Carlo

Luento 10 Riskitekijöiden priorisointi

Tarjoussuunnitteluun työkalu

Huutokauppamekanismien arviointi infrastruktuurin korjausinvestointien hankinnassa

5/11 6/11 Vaihe 1. 6/10 4/10 6/10 4/10 Vaihe 2. 5/11 6/11 4/11 7/11 6/11 5/11 5/11 6/11 Vaihe 3

Kaksintaistelun approksimatiivinen mallintaminen (valmiin työn esittely)

Junien peruuntumistodennäköisyyksien hyödyntäminen veturinkuljettajien työvuoroluetteloiden suunnittelussa Väliraportti

Luku 8. Aluekyselyt. 8.1 Summataulukko

Kuljetustoimintojen resurssointi häiriötilanteissa Projektisuunnitelma

AS Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt - Projektisuunnitelma

S14 09 Sisäpeltorobotti AS Automaatio ja systeemitekniikan projektityöt. Antti Kulpakko, Mikko Ikonen

Algoritmit 2. Luento 9 Ti Timo Männikkö

Lääkintähelikopterikaluston mallintaminen

Käyttäjien tunnistaminen ja käyttöoikeuksien hallinta hajautetussa ympäristössä

2009 Mat Operaatiotutkimuksen Projektityöseminaari L

(d) 29 4 (mod 7) (e) ( ) 49 (mod 10) (f) (mod 9)

Korvausvastuun ennustejakauma bootstrap-menetelmän avulla

AS Automaatio ja systeemitekniikan projektityöt A13 10 Radio ohjattavan pienoismallin ohjausjärjestelmän ja käyttöliittymän kehittäminen

Eläkelaitoksen Optimointimallin Rakentaminen

Ongelma 1: Onko datassa tai informaatiossa päällekkäisyyttä?

P (A)P (B A). P (B) P (A B) = P (A = 0)P (B = 1 A = 0) P (B = 1) P (A = 1)P (B = 1 A = 1) P (B = 1)

dokumentin aihe Dokumentti: Testausraportti_I1.doc Päiväys: Projekti : AgileElephant

7.4 Sormenjälkitekniikka

A ja B pelaavat sarjan pelejä. Sarjan voittaja on se, joka ensin voittaa n peliä.

S09 04 Kohteiden tunnistaminen 3D datasta

Verkkopelipalvelujen reaaliaikainen hinnoittelu

Lisäinformaation arvo monikriteerisessä projektiportfoliovalinnassa (valmiin työn esittely)

SiSuQ8 Tutorial / Mekaaninen simulaatio

Ilkka Mellin Todennäköisyyslaskenta Osa 1: Todennäköisyys ja sen laskusäännöt Verkot ja todennäköisyyslaskenta

Liikehavaintojen estimointi langattomissa lähiverkoissa. Diplomityöseminaari Jukka Ahola

Johdatus verkkoteoriaan 4. luento

AVL-puut. eräs tapa tasapainottaa binäärihakupuu siten, että korkeus on O(log n) kun puussa on n avainta

Konsensusongelma hajautetuissa järjestelmissä. Niko Välimäki Hajautetut algoritmit -seminaari

811312A Tietorakenteet ja algoritmit, , Harjoitus 3, Ratkaisu

Tutkimustiedonhallinnan peruskurssi

Tietorakenteet ja algoritmit - syksy

VÄLI- JA LOPPURAPORTOINTI

Automaattinen yksikkötestaus

r = n = 121 Tilastollista testausta varten määritetään aluksi hypoteesit.

Kolmannen ja neljännen asteen yhtälöistä

811312A Tietorakenteet ja algoritmit , Harjoitus 2 ratkaisu

Taajuusmittauskilpailu Hertsien herruus Mittausraportti

AS Automaatio ja systeemitekniikan projektityöt Projektisuunnitelma Syksy 2009 A09 05 OSGi IRC Bot For Coffee Maker

Vapaapäivien optimointi

1. (a) Seuraava algoritmi tutkii, onko jokin luku taulukossa monta kertaa:

Kustannustehokas helikopterihankinta

Koodaamme uutta todellisuutta FM Maarit Savolainen

3. laskuharjoituskierros, vko 6, ratkaisut

Harjoitustyön testaus. Juha Taina

1 + b t (i, j). Olkoon b t (i, j) todennäköisyys, että B t (i, j) = 1. Siis operaation access(j) odotusarvoinen kustannus ajanhetkellä t olisi.

Johdatus todennäköisyyslaskentaan Verkot ja todennäköisyyslaskenta. TKK (c) Ilkka Mellin (2004) 1

Diplomityöseminaari

Projektisuunnitelma Korrelaatioiden ja varianssin estimointi kiinteistöportfolion tuotolle

Laskuharjoitus 2 ( ): Tehtävien vastauksia

Laskennan teoria (kevät 2006) Harjoitus 3, ratkaisuja

Johdantoa. Jokaisen matemaatikon olisi syytä osata edes alkeet jostakin perusohjelmistosta, Java MAPLE. Pascal MathCad

Loppuraportti. Virtuaali-Frami, CAVE-ohjelmisto. Harri Mähönen projektiassistentti Seinäjoen ammattikorkeakoulu. Versio

Rahastosalkun faktorimallin rakentaminen

811120P Diskreetit rakenteet

MS-E2177 Operaatiotutkimuksen projektityöseminaari 2016

Siipikarjatalouden taloudellisten riskien hallinta osana EU politiikkaa

Tietorakenteet ja algoritmit Johdanto Lauri Malmi / Ari Korhonen

Esimerkkejä polynomisista ja ei-polynomisista ongelmista

Järvitesti Ympäristöteknologia T571SA

Lisää pysähtymisaiheisia ongelmia

Tilastotieteen jatkokurssi syksy 2003 Välikoe

Koodausteoria, Kesä 2014

2. TILASTOLLINEN TESTAAMINEN...

MAB3 - Harjoitustehtävien ratkaisut:

ARVIOINTILOMAKE / VIHERALAN ERIKOISAMMATTITUTKINTO Määräys 47/011/2015 Viheralan organisaation viestintä

2. laskuharjoituskierros, vko 5, ratkaisut

TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO Digitaali- ja tietokonetekniikan laitos. Harjoitustyö 4: Cache, osa 2

Dynaamisiin tapahtumapuihin perustuva todenna ko isyyspohjainen riskianalyysi ydinvoimalamallille

6. laskuharjoitusten vastaukset (viikot 10 11)

Kuljetustoimintojen resurssointi häiriötilanteissa Väliraportti

Eläkelaitoksen Optimointimallin Rakentaminen

Parinmuodostuksesta tietojenkäsittelytieteen silmin. Petteri Kaski Tietojenkäsittelytieteen laitos Aalto-yliopisto

= 2 L L. f (x)dx. coshx dx = 1 L. sinhx nπ. sin. sin L + 2 L. a n. L 2 + n 2 cos. tehdään approksimoinnissa virhe, jota voidaan arvioida integraalin

Tässä tehtävässä käsittelet metodeja, listoja sekä alkulukuja (englanniksi prime ).

Suoritusten seuranta ja opiskelijan edistyminen

Kustannustehokas helikopterihankinta

Menetelmä Markowitzin mallin parametrien estimointiin (valmiin työn esittely)

Turingin koneen laajennuksia

Testaa: Vertaa pinon merkkijono syötteeseen merkki kerrallaan. Jos löytyy ero, hylkää. Jos pino tyhjenee samaan aikaan, kun syöte loppuu, niin

5.3 Ensimmäisen asteen polynomifunktio

Convergence of messaging

811120P Diskreetit rakenteet

Transkriptio:

Mat 2.177 Operaatiotutkimuksen projektityöseminaari Viestiverkon toimintaluotettavuuden arviointi Väliraportti 31.3.2006 Kohdeorganisaatio: Yhteyshenkilö: Ryhmä: Puolustusvoimien Teknillinen Tutkimuslaitos Esa Lappi, esa.lappi@pvtt.mil.fi Tuukka Sarvi (projektipäällikkö) 57679S Juha Saloheimo 57739V Jaakko Niemi 55114S Tapio Heimo 76453U

Johdanto Väliraportissa esitellään projektitavoitteisiin tehdyt muutokset ja rajaukset. Raportissa käydään myös läpi mitä toimenpiteitä on suoritettu ja esitellään lyhyesti tämänhetkisiä saavutuksia ja tuloksia. Raportissa kerrotaan myös muista muutoksista alkuperäiseen projektisuunnitelmaan sekä mitkä ovat projektin loppuvaiheen suunnitelmat ja miten ne toteutetaan. Lisäksi projektin tämänhetkiset riskit käydään läpi ja mietitään miten niitä voidaan välttää. Muutokset projektin tavoiteasettelussa Muutos suhteessa projektisuunnitelmaan on se, että olemme hylänneet projektisuunnitelmassa määritellyn ensimmäisen tavoitteen: minimikatkosjoukkojen todennäköisyyden määrittämisen. Olemme tulleet siihen tulokseen, että minimikatkosjoukkoihin perustuva lähestymistapa on monimutkainen eikä se välttämättä anna hyviä vastauksia kohdeorganisaation kannalta kiinnostaviin kysymyksiin. Ensisijaiseksi lähestymistavaksi olemme valinneet Monte Carlo simuloinnin, joka on helppo toteuttaa ja antaa suoria vastauksia kohdeorganisaation kannalta tärkeisiin kysymyksiin. Monte Carlo simulaatiossa verkkoa samplataan (arvotaan verkon toteutumia) ja lasketaan kussakin toteutumassa halutut arvot (esim. onko A:n ja B:n välillä yhteyttä). Yhteystodennäköisyydet saa sitten laskettua vertaamalla niiden otosten määrää, jossa yhteys oli, otosten kokonaismäärään. Päätökseen Monte Carlo simuloinnin valinnasta ensisijaiseksi lähestymistavaksi vaikutti käymämme keskustelut Ahti Salon kanssa. Kohdeorganisaatio on täysin hyväksynyt uuden lähestymistavan. Projektisuunnitelmassa määritetty toinen tavoite viestin läpimenotodennäköisyyden määrittävän mallin koodaaminen on saavutettu. Siihen liittyvät Monte Carlo simulaatioon perustuvat mallit on koodattu MATLAB:lla valmiiksi ja niistä on alustavia simulointituloksia. Ensimmäisen tavoitteen hylkäämisen lisäksi olemme päättäneet ottaa yhden lisätavoitteen jo saavutetun tavoitteen lisäksi. Lisätavoite koskee verkoissa määriteltyjä solmujen kriittisyysmittoja. Kriittisyysmitat mittaavat solmun tärkeyttä annetussa verkossa. Olemme päättäneet asettaa tavoitteeksi koodata malli, joka laskee kriittisyysmitat annetun viestiverkon solmuille. Tulemme todennäköisesti käyttämään kriittisyysmittana ns. betweennes mittaa, jota usein käytetään mitattaessa solmujen tärkeyttä. Betweennesmittoja käyttäessä joudumme unohtamaan verkon toimintatodennäköisyydet ainakaan ei ole tiedossa suoraa tapaa, jolla ne voitaisiin ottaa huomioon. Tämä ei välttämättä haittaa, koska mitan tarkoitus onkin antaa tietoa eri solmujen tärkeydestä siis siitä, mitkä ovat ne solmut ja linkit, joiden toimintatodennäköisyydet tulisivat olla mahdollisimman suuria. Vaikuttaa siltä, että verkon todennäköisyydet voi kuitenkin ottaa huomioon epäsuorasti Monte Carlo simulaation avulla. Ideana on siis samplata verkkoa siten, että jokaisella otoksella lasketaan verkon solmuille betweenness mitat ja solmun lopullinen mitta on otteiden keskiarvo. Olemme siis päätyneet uuteen tavoitemäärittelyyn projektin suhteen: Ensisijainen tavoite: rakenna ja koodaa malli, jonka avulla voidaan määrittää annetun viestiverkon toimintatodennäköisyys, ts. todennäköisyys, että solmusta A saadaan yhteys solmuun B (saavutettu). 2

Lisätavoite: rakenna ja koodaa malli, jonka avulla voidaan tarkastella eri solmujen kriittisyyttä viestiverkon toiminnan kannalta esim. betweennes mittoja käyttämällä. Muut tavoitteet: tuottaa hyödyllistä tietoa ja johtopäätelmiä viestiverkon toiminnasta viestiverkon rakenteen suunnittelua ja elektronista sodankäyntiä ajatellen. Eli projektisuunnitelman ensimmäinen tavoite on hylätty, toinen tavoite saavutettu ja yksi uusi tavoite lisätty. Kohdeorganisaatio on hyväksynyt uuden tavoiteasettelun. Projektin nykytila ja saavutetut tulokset Olemme kirjoittaneet MATLAB koodit, jolla voimme laskea annetun viestiverkon viestin läpimenotodennäköisyydet. Täten olemme saavuttaneet projektisuunnitelmassa määritellyn toisen tavoitteen. Projektityösuunnitelman ensimmäistä tavoitetta, eli minimikatkosjoukkojen laskemista, emme toteuta, koska siirryimme projektissa minimikatkosjoukkojen tarkastelusta Monte Carlo simulointiin. Meillä on valmiina kaksi MATLAB koodia, joista toinen laskee kahden radion välisen viestin läpimenotodennäköisyyden, kun kummallakin radiolla liitytään yhteen tai useampaan viestiverkon solmuun. Toinen työkalu laskee kaikkien viestiverkon solmuparien välisen toimintatodennäköisyyden. Syötteenä MATLAB koodeihin annetaan viestiverkkojen solmujen koordinaatit, solmujen radioiden kantamat sekä solmujen toimintatodennäköisyydet. Koordinaattien ja radioiden kantamien perusteella määritellään vielä solmujen välisten linkkien toimintatodennäköisyydet. Tämän jälkeen viestiverkon eri solmujen väliset toimintatodennäköisyydet saadaan samplaamalla viestiverkkoa käyttäjän hyväksi katsoma määrä. Jokaisella simulointikierroksella arvotaan solmujen ja linkkien tila (toimii / ei toimi) perustuen niiden toimintatodennäköisyyksiin. Näin syntyneestä satunnaisesta viestiverkosta tarkastetaan kulkeeko viesti eri solmujen välillä. Kun simulointi on ajettu läpi, saadaan yhteyden toimintatodennäköisyys jakamalla onnistuneiden viestiyhteyksien määrä simulointimäärällä. Testasimme työkalujemme toimintaa oikeaa tilannetta vastaavalla esimerkkiviestiverkolla, jossa on yhteensä 22 solmua. Simuloimme viestiverkkoa normaalilla pöytäkoneella 10 000 kierroksella ja tällöin kaikkien yhteyksien todennäköisyyksien laskemiseen kului 15 sekuntia. Toteutimme simuloinnin useampaan kertaan ja totesimme toimintatodennäköisyyksien vaihtelun pysyvän n. kahden sadasosan sisällä. Näin ollen simulointi ei näyttäisi vievän liikaa aikaa riittävän tarkkuuden saavuttamiseksi. Koska linkkien ja solmujen toimintatodennäköisyyksiä ei saada määriteltyä tarkkaan, saaduissa tuloksissa säilyy aina tiettyä epävarmuutta, vaikka simulointikierroksia lisättäisiin kuinka. Koodaamisen ohella olemme tehneet kirjallisuuskatsausta eri viestiverkkoihin, Monte Carlo simulointiin ja tärkeysmittoihin. Tätä tulemme kuitenkin vielä jatkamaan tulevina viikkoina. Loppuraporttia emme ole vielä alkaneet kirjoittaa. Tässä mielessä olemme aikataulussa hieman jäljessä, mutta toisaalta olemme saaneet toteutettua MATLABtyökalut etuajassa. 3

Muut muutokset ja tarkennukset projektisuunnitelmaan Uuden tavoiteasettelun lisäksi suuria muutoksia suhteessa projektisuunnitelmaan ei ole. Kuten todettua olemme jäljessä aikataulusta loppuraportin kirjoittamisen suhteen. Loppuraportin kirjoittaminen sekä laadittavien mallien että teoriaosuuksien suhteen aloitetaan ensi viikolla. Kirjallisuuskatsausta on tehty ja sen kirjoittaminen pyritään aloittamaan tällä viikolla. Laadittuja malleja tulemme testaaman simulaatioajoissa. Tämän lisäksi pyrimme laatimaan jonkinlaisen kohdeorganisaation kannalta kiinnostavan sovellusesimerkin työkalujen käytöstä loppuraporttiin. Mahdollinen sovellusesimerkki täytyy vielä määritellä tarkemmin kohdeorganisaation kanssa. Resurssien jako pysyy samana sillä muutoksella, että päävastuu lisämallin (kriittisyysmitat) laatimisesta on Jaakolla, koska hän on parhaiten perehtynyt aiheeseen. Tähän mennessä kaikki ryhmän jäsenet ovat osallistuneet varsin tasaisesti kaikkiin projektin osa alueisiin. Loppuraporttia laadittaessa itsenäisen työn määrä tulee kasvamaan. Projektiin liittyvät riskit Projektin päätavoite viestintäverkon toimintatodennäköisyyden laskeva ohjelma on toteutettu ja alustavat testitulokset näyttävät hyviltä. Mallia ei kuitenkaan ole vielä testattu tarpeeksi. Yksi riskitekijä onkin, että lupaavista tuloksista huolimatta malli osoittautuu ongelmaan sopimattomaksi tai mallissa ilmenee rakenteellisia virheitä. Mallin testausta tulee jatkaa, jotta mallin oikeellisuudesta voidaan täydellisesti varmistua ja mahdolliset virheet ehditään korjata. Uudeksi tavoitteeksi on otettu keskeisten solmujen tunnistaminen betweenness mitan avulla. Algoritmi on tarkoitus toteuttaa Monte Carlo simulaatiolla. Riskinä on kuitenkin se, että betweenness mitan laskeminen vie liikaa laskenta aikaa ja näin ollen sen läpi laskeminen useita kertoja Monte Carlolla ei ole järkevää. Jos simulaatio näyttää vievän liian kauan aikaa, laskemme betweenness mitan vain yhden kerran sellaiselle verkolle, josta poistetaan kaikki alle tietyn todennäköisyysrajan olevat yhteydet. Tällä menetelmällä ei saada yhtä hyviä betweenness arvioita, mutta se antaa kuitenkin informaatiota siitä, mitkä ovat verkon tärkeimmät solmut. Mallintamispuolella projektin aikataulussa on pysytty hyvin mukana, mutta loppuraportin kirjoittamisen osalta aikataulusta ollaan selkeästi jäljessä. Yksi suurimmista riskitekijöistä onkin loppuraportin laadinnan venyminen. Tämä riski pyritään välttämään siten, että kukin aloittaa oman vastuualueensa osalta loppuraportin kirjoittamisen viimeistään ensi viikolla. Projektityösuunnitelmassa riskeiksi olivat tunnistettu myös laskentatehon riittämättömyys, ryhmädynamiikan toimimattomuus ja liian suuret suunnitelmat. Laskentateho osoittautui riittäväksi ja malli voidaan toteuttaa MATLAB:lla. Ryhmädynamiikka ja roolijaot ovat osoittautuneet toimiviksi. Tosin aikataulun noudattamisessa on parantamisen varaa. Aluksi riskinä oli, että lähdemme toteuttamaan liian monimutkaista mallia, emmekä saa lopulta mitään aikaiseksi. Betweenness mittojen toteuttaminen saattaa edelleen osoittautua oletettua hankalammaksi, ja voi olla, että 4

emme kykene kyseistä algoritmia toteuttamaan. Olemme kuitenkin jo saaneet päätavoitteemme toteutettua, joten projektin laajamittainen epäonnistuminen vaikuttaa hyvin epätodennäköiseltä. 5