An´ alise dos Operadores do ACO

Para caracterizar a utilidade de cada n´o DTN como encaminhador de cada men- sagem (conforme visto na Se¸c˜ao 5.2.3), as seguintes an´alises s˜ao realizadas nos operadores do espa¸co populacional do protocolo Cultural GrAnt conforme detalhadas a seguir: taxa de evapora¸c˜ao da concentra¸c˜ao de feromˆonio; m´etrica associada ao operador local fun¸c˜ao heur´ıstica; m´etrica associada ao operador global concentra¸c˜ao de feromˆonio.

6.2.1.1 An´alise da Taxa de Evapora¸c˜ao de Feromˆonio

Primeiramente, s˜ao analisados os resultados obtidos por diferentes taxas de eva- pora¸c˜ao de feromˆonio ρ = [0, 1; 0, 3; 0, 5; 0, 7; 0, 9]. Os seguintes resultados foram obti- dos em termos do percentual de entrega de mensagens: 58, 93 ± 0, 19% para ρ = 0, 1; 58, 86 ± 0, 20% para ρ = 0, 3; 58, 85 ± 0, 20% para ρ = 0, 5; 58, 88 ± 0, 23% para ρ = 0, 7; 58, 76 ± 0, 20% para ρ = 0, 9. Como pode ser visto, a taxa de evapora¸c˜ao ρ = 0, 1 obt´em o melhor desempenho em rela¸c˜ao ao percentual de entrega de mensagens. O teste ANOVA ´

e aplicado para verificar se h´a diferen¸ca estat´ıstica nos resultados obtidos e escolhe-se a taxa de evapora¸c˜ao ρ = 0, 1 para ser enfatizada. Conforme pode ser visto na Figura 20, o intervalo do percentual de entrega de mensagens associado `a taxa de evapora¸c˜ao ρ = 0, 1 n˜ao ´e significativamente diferente das demais taxas. Embora os resultados sejam seme- lhantes, decide-se utilizar como padr˜ao a taxa de evapora¸c˜ao ρ = 0, 1. Entretanto, a an´alise mostra que a evapora¸c˜ao do feromˆonio tem pouca influˆencia nos resultados o que faz sentido dada a pouca conectividade do ambiente considerado. Acredita-se que ao se considerar um ambiente altamente conectado, os resultados desta an´alise podem mudar, resultando em diferen¸ca significativa entre as taxas testadas.

6.2.1.2 An´alise da M´etrica Associada `a Fun¸c˜ao Heur´ıstica

Na sequˆencia, analisa-se qual informa¸c˜ao exerce maior influˆencia na aceita¸c˜ao de uma solu¸c˜ao local dentre um conjunto de n´os vizinhos (pr´oximos saltos) candidatos ao encaminhamento de uma mensagem para seu destino. O desempenho do protocolo Cultural GrAnt ´e avaliado ao associar cada uma das seguintes m´etricas ao operador local

Figura 20: Teste ANOVA para An´alise da Taxa de Evapora¸c˜ao de Feromˆonio.

fun¸c˜ao heur´ıstica (η(x),d(t)): (1) proximidade social de cada n´o x em rela¸c˜ao ao destino d (Prox Socialx,d, calculada segundo a Equa¸c˜ao 5.3); (2) centralidade de grau prevista de um n´o x ( \CGraux, conforme Equa¸c˜ao 5.2); (3) utilidade de intermedia¸c˜ao de um n´o x em rela¸c˜ao a d (U Intermx,d, conforme visto na Se¸c˜ao 5.4.2); (4) previs˜ao do percentual de buffer livre de um n´o x (Bu f f er Livre\ _x(t + 1) = α × Bu f f er Livrex(t − 1) + (1 − α) × Bu f f er Livre_x(t)).

Os resultados mostram que quando utilizada a m´etrica proximidade social, o protocolo Cultural GrAnt entrega mais mensagens (58, 93 ± 0, 19%) se comparado com as m´etricas centralidade de grau (47, 21 ± 0, 17%), utilidade de intermedia¸c˜ao (53, 92 ± 0, 17%) e percentual de buffer livre (49, 72 ± 0, 28%). A Figura 21 mostra a an´alise post hoc do ANOVA, enfatizando a m´etrica proximidade social. Como n˜ao h´a sobreposi¸c˜ao entre os intervalos, conclui-se que a m´etrica proximidade social provˆe um desempenho melhor que as outras duas m´etricas.

As principais justificativas para esses resultados s˜ao: (1) a m´etrica proximidade social indica o qu˜ao “pr´oximo” cada n´o vizinho est´a do destino d de cada mensagem. Al´em disso, a proximidade social dos n´os ´e uma informa¸c˜ao que est´a dispon´ıvel durante toda a fase de busca por solu¸c˜oes. Uma escolha mais precisa, portanto, pode ser feita entre os candidatos a encaminhadores de mensagens considerando a probabilidade de encontro futuro entre tais candidatos e d; (2) a m´etrica centralidade de grau est´a relacionada a

Figura 21: Teste ANOVA para An´alise da Fun¸c˜ao Heur´ıstica.

popularidade de um n´o vizinho em rela¸c˜ao a todos os outros n´os da rede. Isto ´e, ela n˜ao provˆe uma informa¸c˜ao sobre a possibilidade de encontro futuro entre um n´o vizinho candidato e d, como faz a m´etrica proximidade social ; (3) apesar de a m´etrica utilidade de intermedia¸c˜ao fornecer uma informa¸c˜ao importante sobre os n´os que intermediaram com sucesso uma comunica¸c˜ao para d, ela somente estar´a dispon´ıvel para um determinado n´o x ap´os um caminho completo entre um par origem(o)-destino(d) (que inclui o n´o x) ser constru´ıdo e este n´o x receber a visita da respectiva FR (conforme visto na Se¸c˜ao 5.4.2); (4) Em cen´arios altamente conectados, onde um mesmo conjunto de solu¸c˜oes globais candidatas pode estar sempre dispon´ıvel e onde uma mesma solu¸c˜ao pode ser selecionada com frequˆencia, o percentual de recurso (por exemplo, buffer ) livre pode ser uma m´etrica importante a ser considerada. Por´em, em ambiente onde os contatos s˜ao esparsos, como nas DTNs, a informa¸c˜ao sobre a proximidade social entre dois n´os ´e mais importante. 6.2.1.3 An´alise da M´etrica Associada `a Concentra¸c˜ao de Feromˆonio

Tamb´em ´e analisada qual informa¸c˜ao exerce melhor influˆencia na sele¸c˜ao de uma solu¸c˜ao global, isto ´e, na escolha de cada n´o intermedi´ario pertencente a um caminho com- pleto para um determinado destino d. O desempenho do protocolo Cultural GrAnt ´e avali- ado ao utilizar as seguintes m´etricas para prever a qualidade de um caminho constru´ıdo por uma formiga k entre uma origem o e destino d (Qualidade_camk

o,d) e mape´a-la diretamente

no operador global concentra¸c˜ao de feromˆonio (τ_(i,y),dk (t), conforme Equa¸c˜ao 5.9): (1) In- verso do n´umero de saltos existente no caminho constru´ıdo (Qualidade_camk

o,d =

1 NSaltos_camk

o,d

) de modo que quanto menor for o caminho constru´ıdo, maior ser´a a qualidade dessa so- lu¸c˜ao global; (2) M´edia da Previs˜ao da centralidade de grau dos n´os j que pertencem

ao caminho (Qualidade_camk o,d = ∑_{∀ j∈camk} o,d \ CGrauj(t+1) NSaltos_camk o,d

), sendo \CGrauj(t + 1) calculado con-

forme Equa¸c˜ao 5.2); (3) M´edia da Utilidade de Intermedia¸c˜ao dos n´os j em rela¸c˜ao a d (Qualidade_camk o,d = ∑_{∀ j∈camk} o,d U Intermj,d NSaltos_camk o,d

), sendo U Intermj,d calculado conforme descrito na

Se¸c˜ao 5.4.2; (4) M´edia da Previs˜ao da centralidade de grau dos n´os j que pertencem ao ca- minho juntamente com o inverso do n´umero de saltos, conforme proposto na Equa¸c˜ao 5.1. Os resultados da simula¸c˜ao mostram que quando utilizada uma m´etrica com- posta pela centralidade de grau dos n´os (CGrau) e o n´umero de saltos (NSaltos) para calcular a qualidade de um caminho, o protocolo Cultural GrAnt entrega mais mensa- gens (58, 93 ± 0, 19%) se comparado com a utiliza¸c˜ao das m´etricas b´asicas CGrau (51, 10 ± 0, 21%), NSaltos (51, 11 ± 0, 22%) e U Interm (49, 89 ± 0, 22%). A Figura 22 mostra a an´a- lise post hoc do ANOVA, enfatizando a m´etrica composta. Como n˜ao h´a sobreposi¸c˜ao entre os intervalos, conclui-se que a m´etrica composta (centralidade de grau e n´umero de saltos), provˆe um desempenho melhor que as m´etricas b´asicas. Esse resultado indica que a popularidade dos n´os ´e um bom indicador da habilidade dos n´os servirem como enca- minhadores de mensagens, pois quanto maior for essa popularidade maior ser´a a chance de estes encontrarem outros melhores encaminhadores. Isso ´e particularmente verdadeiro em cen´arios com conex˜oes intermitentes como nas DTNs. Al´em disso, a importˆancia da m´etrica NSaltos se deve ao fato de que quanto menor for o n´umero de saltos em um determinado caminho, menos recursos da rede ser˜ao consumidos e menos interferˆencia de comunica¸c˜ao ocorrer´a.