Introdução

Redes de computadores se definem por um conjunto de dois ou mais dispositivos conectados que trocam informações. Nas redes de comutação por pacotes, a mensagem é desmembrada em pacotes e cada um destes pode percorrer uma rota diferente dos demais. O objetivo do roteamento para tais redes é transmitir o maior número possível de pacotes ao destino desejado com o menor atraso. As decisões de roteamento afetam diretamente o desempenho da rede. Portanto, o desenvolvimento de algoritmos de roteamento constitui uma área de pesquisa importante para o gerenciamento de redes.

Objetivos

Desenvolver um algoritmo de roteamento para redes comutadas por pacotes utilizando a técnica de Aprendizagem por Reforço (AR), que constitui uma técnica de Inteligência Artificial. Testar o algoritmo sob diferentes condições e topologias de rede, além de comparar seu desempenho com um algoritmo comumente aplicado ao problema.

Metodologia

A partir dos dados da rede e do padrão de tráfego, um conjunto de agentes móveis foi gerado para iniciar as atualizações dos valores nas tabelas de roteamento, considerando apenas a distância entre os nós. Então, foram lançados pacotes sobre a rede de acordo com o padrão de tráfego, para que o algoritmo aprendesse a agir considerando congestionamento nos enlaces. Para comparação de desempenho, foi implementado o algoritmo de roteamento de Bellman-Ford, comumente aplicado ao problema. Os algoritmos foram aplicados a duas topologias de rede – SimpleNet e NTTNet – e sob dois padrões de tráfego – Tráfego Uniforme Intenso e Tráfego Poisson Uniforme.

Resultados

Os critérios de desempenho foram o atraso de pacotes e a vazão dos mesmos, denominada throughput. Para a rede SimpleNet, o atraso do algoritmo AR foi menor que o do Bellman-Ford para os dois padrões de tráfego considerados, sendo que os throughputs obtidos foram similares. Já para a rede NTTNet, o algoritmo AR mostrou melhor desempenho tanto para o atraso quanto para o throughput em relação ao Bellman-Ford, o que mostra a flexibilidade do algoritmo em relação a variações de tráfego e topologia.

Conclusão

Os testes realizados demonstraram o potencial do algoritmo na resolução do problema de roteamento em redes de pacotes. Pode-se obter ganho de conhecimento sobre os problemas atuais de redes comutadas por pacotes, além da experiência na tarefa de desenvolver, testar e validar um algoritmo computacional para este tipo de problema, garantindo eficiência e flexibilidade.