The course is taught in English. Questo insegnamento presenta contenuti di tipo sia metodologico sia applicativo. In particolare, scopo del corso è fornire agli studenti gli strumenti teorici e le metodologie proprie della ricerca operativa, mostrando quindi la loro applicazione al progetto di reti di telecomunicazione. La ricerca operativa mette infatti a disposizione potenti metodologie matematiche (modelli matematici, algoritmi e software) per la soluzione di problemi complessi di ottimizzazione, ovvero, di minimizzazione (o massimizzazione) di funzioni di costo (profitto), soggette a vincoli. Il corso fornisce le conoscenze degli strumenti più adatti a risolvere i problemi proposti per il progetto di reti di telecomunicazioni e di calcolatori. Il corso presenta laboratori dove gli studenti saranno chiamati a mettere in pratica le metodologie apprese a lezione.

Il corso prevede forti contenuti metodologici. Gli studenti approfondiranno la conoscenza di strumenti e metodologie per la soluzione di problemi di ottimizzazione vincolati. Gli studenti impareranno ad usare la programmazione lineare continua ed intera, e a scegliere il metodo di soluzione più adatto al tipo di problema, affinando la loro autonomia di giudizio. Particolare attenzione sarà data a problemi di instradamento e di matching in grafi, che trovano applicazioni dirette nel progetto di reti di telecomunicazioni. La scelta dei cammini a minimo costo in una rete, la definizione del massimo flusso trasportabile dalla stessa, l'assegnazione delle capacità ai canali che soddisfano vincoli di qualità del servizio, la minimizzazione del consumo energetico sono alcuni esempi di problemi tipici del progetto delle reti di telecomunicazione che verranno affrontati durante il corso, e che gli studenti impareranno ad affrontare con le metodologie più adatte. La modellazione e la soluzione di problemi di progetto permetterà agli studenti di affinare la loro capacità di applicare le conoscenze acquisite nel corso. Gli studenti saranno chiamati a risolvere esercitazioni pratiche in laboratorio per risolvere alcuni dei problemi visti durante le lezioni teoriche.

È richiesto una adeguata conoscenza delle basi matematiche. Gli studenti devono conoscere i principi di funzionamento delle reti di telecomunicazione, e delle diverse tecnologie di rete. È richiesta anche una buona conoscenza del linguaggio C.

• Introduzione alla Programmazione Lineare (8h)
• Problemi di ottimizzazione su grafi: minimum spanning tree, min cost flow, shortest path, max flow, maximum matching (16h)
• Complessità computazionale (4h)
• Metodi esatti per problemi di ottimizzazione combinatoria (6h)
• Euristiche per problemi di ottimizzazione combinatoria (6h)
• Applicazioni su casi reali di progettazione di reti, scheduling e routing:
  • Progetto di reti ottiche (20h)
  • Minimizzazione dei consumi energetici in reti dati (4h)
  • Ottimizzazione dell'instradamento in reti a pacchetti (4h)

Sono previste esercitazioni in aula ed in laboratorio sui diversi argomenti presentati nel corso. Gli studenti dovranno implementare alcuni degli algoritmi proposti e svolgere simulazioni per vedere l'efficacia delle tecniche proposte. Gli studenti avranno a disposizione librerie software che saranno utili per l'implementazione degli algoritmi. I laboratori richiedono una buona conoscenza del linguaggio C.

Sono disponibili dispense delle lezioni e delle esercitazioni, esempi di scritti di esame ed esercizi, e i manuali per le esercitazioni di laboratorio. Tutto il materiale didattico è scaricabile da un sito web attraverso il portale della didattica. Sono anche a disposizione articoli scientifici che descrivono i problemi affrontati e propongono diverse soluzioni e metodologie per risolvere gli stessi. Sono consigliati i seguenti libri di testo:

• R. Tadei, F. Della Croce, Elementi di Ricerca Operativa, Progetto Leonardo, Editrice Esculapio, Bologna, 2010.
• R. Tadei, F. Della Croce, A. Grosso, Fondamenti di Ottimizzazione, Progetto Leonardo, Editrice Esculapio, Bologna, 2005.
• M. Ghirardi, A. Grosso, G. Perboli, Esercizi di Ricerca Operativa, Progetto Leonardo, Editrice Esculapio, Bologna, 2009.
• D. J. Luenberger, Linear and Nonlinear Programming, Springer, 3rd ed., 2008.
• M.S. Bazaraa, J.J. Jarvis. Linear Programming and Network Flows, Wiley, 3rd ed., 2005.
• R.K. Ahuja, T.L. Magnanti, J.B. Orlin, Network Flows, Prentice Hall, 1993.
• G.L. Nemhauser, L.A. Wolsey, Integer Programming, Wiley, 1998.

... L'esame prevede una prova scritta divisa in due parti

• Parte 1 – theory – in cui gli studenti saranno chiamati a rispondere a 3-4 domande o esercizi sulla parte teorica del corso.
• Parte 2 – application to networking – in cui gli studenti saranno chiamati a rispondere a 3-4 domande o esercizi sulla parte applicativa del corso.

Gli studenti dovranno consegnare una relazione di laboratorio in cui riporteranno i risultati ottenuti durante le esercitazioni. Queste ultime saranno svolte in gruppo. E’ richiesta una relazione per gruppo, da consegnare prima di sostenere l’esame scritto. Il voto finale sarà calcolato facendo la media dei voti ottenuti nelle due prove scritte e della relazione di laboratorio: Voto proposto = 0.33 parte 1 + 0.33 parte 2 + 0.33 relazione laboratorio. È possibile sostenere una prova orale ad integrazione del voto. Il risultato della stessa potrà modificare il voto proposto in un intervallo [-3,+3] punti.

Gli studenti e le studentesse con disabilita o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unita Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione piu idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.