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Flusso multiprodotto Network design Localizzazione Modelli di Programmazione Lineare PRTLC - Modelli Progetto delle Reti di Telecomunicazione

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Modelli di Programmazione Lineare

PRTLC - Modelli

Progetto delle Reti di Telecomunicazione

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Schema delle esercitazioni

• Come ricavare la soluzione ottima

• Modelli• Solver commerciali

Progetto delle Reti di Telecomunicazione

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Schema delle esercitazioni

• Come ricavare la soluzione ottima

• Modelli• Solver commerciali

• Come ricavare una stima dell’ottimo

• Rilassamento continuo - generazione di colonne• Rilassamento Lagrangiano e surrogato

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Schema delle esercitazioni

• Come ricavare la soluzione ottima

• Modelli• Solver commerciali

• Come ricavare una stima dell’ottimo

• Rilassamento continuo - generazione di colonne• Rilassamento Lagrangiano e surrogato

• Come ricavare una soluzione ammissibile

• Euristiche greedy• Euristiche di ricerca locale

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Modelli per problemi di telecomunicazione

• Network design (progetto di rete)

• Flusso multiprodotto• Network design

• Localizzazione di facility

• Antenne• Concentratori

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Flusso multiprodotto

Dati

• Un grafo orientato G = (N,A).

• La capacita uij e il costo cij associati ad ogni arco (i , j) ∈ A.

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Flusso multiprodotto

Dati

• Un grafo orientato G = (N,A).

• La capacita uij e il costo cij associati ad ogni arco (i , j) ∈ A.

• Un insieme di domande di traffico K , ciascuna descritta da

• sorgente sk ∈ N

• destinazione tk ∈ N

• domanda dk

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Flusso multiprodotto

Dati

• Un grafo orientato G = (N,A).

• La capacita uij e il costo cij associati ad ogni arco (i , j) ∈ A.

• Un insieme di domande di traffico K , ciascuna descritta da

• sorgente sk ∈ N

• destinazione tk ∈ N

• domanda dk

Non ci sono due domande con la stessa copia origine-destinazione.

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Flusso multiprodotto

Dati

• Un grafo orientato G = (N,A).

• La capacita uij e il costo cij associati ad ogni arco (i , j) ∈ A.

• Un insieme di domande di traffico K , ciascuna descritta da

• sorgente sk ∈ N

• destinazione tk ∈ N

• domanda dk

Non ci sono due domande con la stessa copia origine-destinazione.

Problema

Instradare tutte le domande a costo minimo, rispettando le capacita degliarchi

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Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per archi

Variabili decisionali

Quantita di flusso relativo ad ogni domanda k su ogni arco (i , j):

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Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per archi

Variabili decisionali

Quantita di flusso relativo ad ogni domanda k su ogni arco (i , j):

xkij ∀(i , j) ∈ A, ∀k ∈ K

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per archi

Variabili decisionali

Quantita di flusso relativo ad ogni domanda k su ogni arco (i , j):

xkij ∀(i , j) ∈ A, ∀k ∈ K

Funzione obiettivo

min∑

(i,j)∈A

k∈K

cijxkij

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per archi

Vincoli

• Bilanciamento ai nodi (garantisce instradamento della domanda):

(i,j)∈A

xkij −

(j,i)∈A

xkji =

dk se i = sk ,

−dk se i = tk

0 se i 6= sk , tk ,

∀i ∈ N,∀k ∈ K

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per archi

Vincoli

• Bilanciamento ai nodi (garantisce instradamento della domanda):

(i,j)∈A

xkij −

(j,i)∈A

xkji =

dk se i = sk ,

−dk se i = tk

0 se i 6= sk , tk ,

∀i ∈ N,∀k ∈ K

• capacita degli archi:

k∈K

xkij ≤ uij , ∀(i , j) ∈ A

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per archi

Vincoli

• Bilanciamento ai nodi (garantisce instradamento della domanda):

(i,j)∈A

xkij −

(j,i)∈A

xkji =

dk se i = sk ,

−dk se i = tk

0 se i 6= sk , tk ,

∀i ∈ N,∀k ∈ K

• capacita degli archi:

k∈K

xkij ≤ uij , ∀(i , j) ∈ A

• dominio delle variabili:

xkij ≥ 0

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Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Dimensione della formulazione

• Numero di variabili : |A||K |

• Numero di vincoli : |N||K | + |A|

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Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per flussi

Si basa sul flusso sui cammini del grafo anziche sugli archiEsempio : Domanda da 1 a 6

1

2

3

4

5

6

x12

x13

x24

x35

x46

x56

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per flussi

Si basa sul flusso sui cammini del grafo anziche sugli archiEsempio : Domanda da 1 a 6

1

2

3

4

5

6

x12

x13

x24

x35

x46

x56

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per flussi

Si basa sul flusso sui cammini del grafo anziche sugli archiEsempio : Domanda da 1 a 6

1

2

3

4

5

6

x12

x13

x24

x35

x46

x56

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per flussi

Si basa sul flusso sui cammini del grafo anziche sugli archiEsempio : Domanda da 1 a 6

1

2

3

4

5

6

x12

x13

x24

x35

x46

x56

• invece che x12, x24, x46 usiamo xp1, dove p1 e il cammino rosso

• invece che x13, x35, x56 usiamo xp2, dove p2 e il cammino blu

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Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per cammini

Parametri

• P l’insieme di tutti i possibili cammini che collegano nodi del grafo

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Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per cammini

Parametri

• P l’insieme di tutti i possibili cammini che collegano nodi del grafo

• Pk insieme dei cammini che collegano gli estremi della domanda k

• Pij insieme dei cammini che passano per l’arco (i , j)

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Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per cammini

Parametri

• P l’insieme di tutti i possibili cammini che collegano nodi del grafo

• Pk insieme dei cammini che collegano gli estremi della domanda k

• Pij insieme dei cammini che passano per l’arco (i , j)

Il costo di un cammino : cp =∑

(i,j)∈p cij .

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Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per cammini

Variabili decisionali

Quantita di flusso che passa su ogni cammino (relativo a una precisadomanda):

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Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per cammini

Variabili decisionali

Quantita di flusso che passa su ogni cammino (relativo a una precisadomanda):

xp ≥ 0 ∀p ∈ P

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Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per cammini

Variabili decisionali

Quantita di flusso che passa su ogni cammino (relativo a una precisadomanda):

xp ≥ 0 ∀p ∈ P

Funzione obiettivo

min∑

p∈P

cpxp

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Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per cammini

Vincoli

• instradamento delle domande:

p∈Pk

xp = dk ∀k ∈ K

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per cammini

Vincoli

• instradamento delle domande:

p∈Pk

xp = dk ∀k ∈ K

• capacita degli archi:

p∈Pij

xp ≤ uij , ∀(i , j) ∈ A

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Modello per cammini

Vincoli

• instradamento delle domande:

p∈Pk

xp = dk ∀k ∈ K

• capacita degli archi:

p∈Pij

xp ≤ uij , ∀(i , j) ∈ A

• dominio delle variabili:

xp ≥ 0

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi

Dimensione della formulazione

• Numero di variabili : esponenziale → generazione di colonne, perevitare di enumerare tutti i possibili cammini

• Numero di vincoli : |K | + |A|

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Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Network design

Come cambia il problema

• Ogni domanda deve usare un solo cammino

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Network design

Come cambia il problema

• Ogni domanda deve usare un solo cammino

• La capacita degli archi non e data ma deve essere stabilita comerisultato dell’ottimizzazione, decidendo il numero di canalitrasmissivi da installare su ogni arco: dimensionamento della rete

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Network design

Come cambia il problema

• Ogni domanda deve usare un solo cammino

• La capacita degli archi non e data ma deve essere stabilita comerisultato dell’ottimizzazione, decidendo il numero di canalitrasmissivi da installare su ogni arco: dimensionamento della rete

• Se si decide che un arco ha capacita nulla, l’arco non appartiene allarete: design topologico della rete

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Il problema

Dati

• Un grafo orientato G = (N,A).

• Un insieme di domande di traffico K , ciascuna descritta da

• sorgente sk ∈ N

• destinazione tk ∈ N

• domanda dk

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Il problema

Dati

• Un grafo orientato G = (N,A).

• Un insieme di domande di traffico K , ciascuna descritta da

• sorgente sk ∈ N

• destinazione tk ∈ N

• domanda dk

• La capacita λ fornita da ogni canale trasmissivo

• Il costo cij di installare un canale trasmissivo sull’arco (i , j) ∈ A.

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Il problema

Dati

• Un grafo orientato G = (N,A).

• Un insieme di domande di traffico K , ciascuna descritta da

• sorgente sk ∈ N

• destinazione tk ∈ N

• domanda dk

• La capacita λ fornita da ogni canale trasmissivo

• Il costo cij di installare un canale trasmissivo sull’arco (i , j) ∈ A.

Problema

Instradare tutte le domande, decidere quanti canali trasmissivi installaresu ogni arco a costo minimo

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Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Variabili decisionali

• Istradamento di ogni domanda k e rappresentato da una variabilebinaria che indica se la domanda e instradata o meno sull’arco:

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Variabili decisionali

• Istradamento di ogni domanda k e rappresentato da una variabilebinaria che indica se la domanda e instradata o meno sull’arco:

xkij ∀(i , j) ∈ A∀k ∈ K

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Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Variabili decisionali

• Istradamento di ogni domanda k e rappresentato da una variabilebinaria che indica se la domanda e instradata o meno sull’arco:

xkij ∀(i , j) ∈ A∀k ∈ K

• Numero di canali installati sull’arco (i , j):

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Variabili decisionali

• Istradamento di ogni domanda k e rappresentato da una variabilebinaria che indica se la domanda e instradata o meno sull’arco:

xkij ∀(i , j) ∈ A∀k ∈ K

• Numero di canali installati sull’arco (i , j):

yij ∀(i , j) ∈ A

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Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Variabili decisionali

• Istradamento di ogni domanda k e rappresentato da una variabilebinaria che indica se la domanda e instradata o meno sull’arco:

xkij ∀(i , j) ∈ A∀k ∈ K

• Numero di canali installati sull’arco (i , j):

yij ∀(i , j) ∈ A

Funzione obiettivo

min∑

(i,j)∈A

cijyij

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Vincoli

• Bilanciamento ai nodi:

j∈N:(i,j)∈A

xkij −

j∈N:(j,i)∈A

xkji =

1 se i = sk ,

−1 se i = tk

0 se i 6= sk , tk ,

∀i ∈ N,∀k ∈ K

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Vincoli

• Bilanciamento ai nodi:

j∈N:(i,j)∈A

xkij −

j∈N:(j,i)∈A

xkji =

1 se i = sk ,

−1 se i = tk

0 se i 6= sk , tk ,

∀i ∈ N,∀k ∈ K

• Dimensionamento della capacita degli archi:

k∈K

dkxkij ≤

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Vincoli

• Bilanciamento ai nodi:

j∈N:(i,j)∈A

xkij −

j∈N:(j,i)∈A

xkji =

1 se i = sk ,

−1 se i = tk

0 se i 6= sk , tk ,

∀i ∈ N,∀k ∈ K

• Dimensionamento della capacita degli archi:

k∈K

dkxkij ≤ λyij , ∀(i , j) ∈ A

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Vincoli

• Bilanciamento ai nodi:

j∈N:(i,j)∈A

xkij −

j∈N:(j,i)∈A

xkji =

1 se i = sk ,

−1 se i = tk

0 se i 6= sk , tk ,

∀i ∈ N,∀k ∈ K

• Dimensionamento della capacita degli archi:

k∈K

dkxkij ≤ λyij , ∀(i , j) ∈ A

• Dominio delle variabili:

• xkij ∈ {0, 1}

• yij ∈ Z+

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Dimensione della formulazione

• Numero di variabili : |A||K | binarie + |A| intere

• Numero di vincoli : |N||K | + |A|

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per cammini

Parametri

• P l’insieme di tutti i possibili cammini che collegano nodi del grafo

• Pk insieme dei cammini che collegano gli estremi della domanda k

• Pij insieme dei cammini che passano per l’arco (i , j)

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per cammini

Variabili decisionali

• Instradamento delle domande, rappresentato da variabili logiche cheindicano se una domanda usa o meno un cammino:

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per cammini

Variabili decisionali

• Instradamento delle domande, rappresentato da variabili logiche cheindicano se una domanda usa o meno un cammino:

xp ∀p ∈ P

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per cammini

Variabili decisionali

• Instradamento delle domande, rappresentato da variabili logiche cheindicano se una domanda usa o meno un cammino:

xp ∀p ∈ P

• Numero di canali installati sull’arco (i , j):

yij ∀(i , j) ∈ A

Funzione obiettivo

min∑

(i,j)∈A

cijyij

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per cammini

Vincoli

• instradamento delle domande:∑

p∈Pk

xp = 1 ∀k ∈ K

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per cammini

Vincoli

• instradamento delle domande:∑

p∈Pk

xp = 1 ∀k ∈ K

• dimensionamento della capacita degli archi:

p∈Pij

k:p∈Pk

dkxp

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per cammini

Vincoli

• instradamento delle domande:∑

p∈Pk

xp = 1 ∀k ∈ K

• dimensionamento della capacita degli archi:

p∈Pij

k:p∈Pk

dkxp ≤ λyij , ∀(i , j) ∈ A

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per cammini

Vincoli

• instradamento delle domande:∑

p∈Pk

xp = 1 ∀k ∈ K

• dimensionamento della capacita degli archi:

p∈Pij

k:p∈Pk

dkxp ≤ λyij , ∀(i , j) ∈ A

• Dominio delle variabili:

• xp ∈ {0, 1}• yij ∈ Z+

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Dimensione della formulazione

• Numero di variabili : esponenziale (generazione di colonne perrisolvere il rilassamento continuo)

• Numero di vincoli : |K | + |A|

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Canali bidirezionali

Canali bidirezionali

Ogni canale trasmissivo offre la stessa capacita λ in entrambe le direzioni

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Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Canali bidirezionali

Canali bidirezionali

Ogni canale trasmissivo offre la stessa capacita λ in entrambe le direzioni

Variabili decisionali

• Istradamento:xkij ∀(i , j) ∈ A,∀k ∈ K

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Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Canali bidirezionali

Canali bidirezionali

Ogni canale trasmissivo offre la stessa capacita λ in entrambe le direzioni

Variabili decisionali

• Istradamento:xkij ∀(i , j) ∈ A,∀k ∈ K

• Numero di canali installati sull’arco non direzionato {i , j}:

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Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Canali bidirezionali

Canali bidirezionali

Ogni canale trasmissivo offre la stessa capacita λ in entrambe le direzioni

Variabili decisionali

• Istradamento:xkij ∀(i , j) ∈ A,∀k ∈ K

• Numero di canali installati sull’arco non direzionato {i , j}:

yij ∀{i , j} ∈ A : i < j

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per cammini

Funzione obiettivo:

min∑

(i,j)∈A:i<j

cijyij

Vincoli

• Bilanciamento ai nodi:

j∈N:(i,j)∈A

xkij −

j∈N:(j,i)∈A

xkji =

1 se i = sk ,

−1 se i = tk

0 se i 6= sk , tk ,

∀i ∈ N,∀k ∈ K

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per cammini

Vincoli

• Dimensionamento della capacita degli archi:

λyij ≥ max

{

k∈K

dkxkij ,∑

k∈K

dkxkji

}

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per cammini

Vincoli

• Dimensionamento della capacita degli archi:

λyij ≥ max

{

k∈K

dkxkij ,∑

k∈K

dkxkji

}

e un vincolo non lineare: si puo linearizzare

k∈K

dkxkij ≤ λyij , ∀(i , j) ∈ A : i < j

k∈K

dkxkji ≤ λyij , ∀(i , j) ∈ A : i < j

• Dominio delle variabili:

• xkij ∈ {0, 1}

• yij ∈ Z+

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Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Network design con protezione e dimensionamentodei nodi

Dimensionamento dei nodi

• Ad ogni nodo i ∈ N sono associati

• Un costo di attivazione φi

• Una capacita massima γi (massimo flusso entrante che un nodo puogestire)

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Network design con protezione e dimensionamentodei nodi

Dimensionamento dei nodi

• Ad ogni nodo i ∈ N sono associati

• Un costo di attivazione φi

• Una capacita massima γi (massimo flusso entrante che un nodo puogestire)

• Su ogni nodo bisogna installate delle interfacce che servono pergestire i canali trasmissivi incidenti:

• Costo di interfaccia bi

• Capacita di interfaccia µi (numero di canali che l’interfaccia puogestire)

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Network design con protezione e dimensionamentodei nodi

Protezione da guasti di nodo e arco

• Per ogni domanda devono essere definiti due cammini, un camminoprimario e uno di backup

• Su ogni cammino e installata capacita dedicata alla domanda stessa

• I due cammini non devono avere archi o nodi in comune

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Variabili decisionali

• Instradamento xkij ∀(i , j) ∈ A

• Dimensionamento degli archi yij ∀(i , j) ∈ A

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Variabili decisionali

• Instradamento xkij ∀(i , j) ∈ A

• Dimensionamento degli archi yij ∀(i , j) ∈ A

• Apertura dei nodi (indica se il nodo i e usato nella soluzione o no):

zi ∀i ∈ N

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Variabili decisionali

• Instradamento xkij ∀(i , j) ∈ A

• Dimensionamento degli archi yij ∀(i , j) ∈ A

• Apertura dei nodi (indica se il nodo i e usato nella soluzione o no):

zi ∀i ∈ N

• Dimensionamento dei nodi (indica il numero di interfacce installatesul nodo i):

si ∀i ∈ N

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Funzione obiettivo

min∑

(i,j)∈A

cijyij

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Funzione obiettivo

min∑

(i,j)∈A

cijyij +∑

i∈N

(φizi + bi si )

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Funzione obiettivo

min∑

(i,j)∈A

cijyij +∑

i∈N

(φizi + bi si )

Vincoli

• Bilanciamento ai nodi - presenza di due cammini disgiunti in arco:

j∈N:(i,j)∈A

xkij −

j∈N:(j,i)∈A

xkji =

2 se i = sk ,

−2 se i = tk

0 se i 6= sk , tk ,

∀i ∈ N,∀k ∈ K

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Vincoli

• Dimensionamento della capacita degli archi:

k∈K

dkxkij ≤ λyij , ∀(i , j) ∈ A

Progetto delle Reti di Telecomunicazione

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Vincoli

• Dimensionamento della capacita degli archi:

k∈K

dkxkij ≤ λyij , ∀(i , j) ∈ A

• Capacita e attivazione dei nodo:

k∈K

(j,i)∈A

dkxkji ≤ γizi ∀i ∈ N

Progetto delle Reti di Telecomunicazione

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Vincoli

• Dimensionamento della capacita degli archi:

k∈K

dkxkij ≤ λyij , ∀(i , j) ∈ A

• Capacita e attivazione dei nodo:

k∈K

(j,i)∈A

dkxkji ≤ γizi ∀i ∈ N

• Dimensionamento dei nodi:

(j,i)∈A

yji ≤ µi si ∀i ∈ N

Progetto delle Reti di Telecomunicazione

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Vincoli

• Protezione dai guasti di nodo - cammini disgiunti in nodo:

(j,i)∈A

xkji ≤ 1 ∀i ∈ N,∀k ∈ K : i 6= tk

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Vincoli

• Protezione dai guasti di nodo - cammini disgiunti in nodo:

(j,i)∈A

xkji ≤ 1 ∀i ∈ N,∀k ∈ K : i 6= tk

• Dominio delle variabili:

• xkij ∈ {0, 1}

• yij ∈ Z+

Progetto delle Reti di Telecomunicazione

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Descrizione del problemaModello per archiModello per camminiCanali bidirezionaliDimensionamento dei nodi e protezione

Modello per archi

Vincoli

• Protezione dai guasti di nodo - cammini disgiunti in nodo:

(j,i)∈A

xkji ≤ 1 ∀i ∈ N,∀k ∈ K : i 6= tk

• Dominio delle variabili:

• xkij ∈ {0, 1}

• yij ∈ Z+

• zi ∈ {0, 1}• si ∈ Z+

Progetto delle Reti di Telecomunicazione

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Posizionamento di antenne

Dati

• Insieme A di possibili siti in cui installare antenne

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Posizionamento di antenne

Dati

• Insieme A di possibili siti in cui installare antenne

• Un insieme di test point T, da servire

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Posizionamento di antenne

Dati

• Insieme A di possibili siti in cui installare antenne

• Un insieme di test point T, da servire

• Distanza dij tra ogni possibile antenna i e ogni test point j

• Distanza massima R tra antenna e test point che possonocomunicare

• pij potenza che l’antenna i deve irradiare se serve il test point j

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Posizionamento di antenne

Dati

• Insieme A di possibili siti in cui installare antenne

• Un insieme di test point T, da servire

• Distanza dij tra ogni possibile antenna i e ogni test point j

• Distanza massima R tra antenna e test point che possonocomunicare

• pij potenza che l’antenna i deve irradiare se serve il test point j

• K Numero di antenne da installare

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Posizionamento di antenne

Dati

• Insieme A di possibili siti in cui installare antenne

• Un insieme di test point T, da servire

• Distanza dij tra ogni possibile antenna i e ogni test point j

• Distanza massima R tra antenna e test point che possonocomunicare

• pij potenza che l’antenna i deve irradiare se serve il test point j

• K Numero di antenne da installare

• P Massimo numero di test point che ogni antenna puo servire

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Posizionamento di antenne

Problema

Decidere

• Dove installare le K antenne

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Posizionamento di antenne

Problema

Decidere

• Dove installare le K antenne

• A quale antenna assegnare ogni test point

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Posizionamento di antenne

Problema

Decidere

• Dove installare le K antenne

• A quale antenna assegnare ogni test point

Garantendo che ogni test point sia assegnato ad una sola antenna chedista meno di R

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Posizionamento di antenne

Problema

Decidere

• Dove installare le K antenne

• A quale antenna assegnare ogni test point

Garantendo che ogni test point sia assegnato ad una sola antenna chedista meno di R

(usiamo una matrice M tale che mij = 1 se la distanza dij ≤ R e mij = 0se dij > R)

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Posizionamento di antenne

Problema

Decidere

• Dove installare le K antenne

• A quale antenna assegnare ogni test point

Garantendo che ogni test point sia assegnato ad una sola antenna chedista meno di R

(usiamo una matrice M tale che mij = 1 se la distanza dij ≤ R e mij = 0se dij > R)con l’obiettivo di minimizzare la massima potenza irradiata

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Variabili decisionali

• yi ∀i ∈ A : yi = 1 se viene installata un’antenna nel sito i

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Variabili decisionali

• yi ∀i ∈ A : yi = 1 se viene installata un’antenna nel sito i

• xij ,∀i ∈ A, j ∈ T : xij = 1 se il test point j e assegnato all’antenna i

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Variabili decisionali

• yi ∀i ∈ A : yi = 1 se viene installata un’antenna nel sito i

• xij ,∀i ∈ A, j ∈ T : xij = 1 se il test point j e assegnato all’antenna i

Funzione obiettivo

min maxi∈A,j∈T

{pijxij}

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Variabili decisionali

• yi ∀i ∈ A : yi = 1 se viene installata un’antenna nel sito i

• xij ,∀i ∈ A, j ∈ T : xij = 1 se il test point j e assegnato all’antenna i

Funzione obiettivo

min maxi∈A,j∈T

{pijxij}

Non lineare. Introduciamo una variabile ausiliaria z :

z = maxi∈A,j∈T

{pijxij}.

La funzione obiettivo diventa min z

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Variabili decisionali

• yi ∀i ∈ A : yi = 1 se viene installata un’antenna nel sito i

• xij ,∀i ∈ A, j ∈ T : xij = 1 se il test point j e assegnato all’antenna i

Funzione obiettivo

min maxi∈A,j∈T

{pijxij}

Non lineare. Introduciamo una variabile ausiliaria z :

z = maxi∈A,j∈T

{pijxij}.

La funzione obiettivo diventa min z

N.B. dobbiamo aggiungere dei vincoli che garantiscano il correttocomportamento di z

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Vincoli

• Vincolo per far assumere a z il corretto valore

z ≥ pijxij ∀i ∈ A, j ∈ T

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Vincoli

• Vincolo per far assumere a z il corretto valore

z ≥ pijxij ∀i ∈ A, j ∈ T

• Assegnamento dei test point:

i∈A

mijxij = 1, ∀j ∈ T

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Vincoli

• Vincolo per far assumere a z il corretto valore

z ≥ pijxij ∀i ∈ A, j ∈ T

• Assegnamento dei test point:

i∈A

mijxij = 1, ∀j ∈ T

• Numero di antenne:∑

i∈A

yi = K

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Vincoli

• Capacita delle antenne:

j∈T

xij ≤ P , ∀i ∈ A

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Vincoli

• Capacita delle antenne:

j∈T

xij ≤ P , ∀i ∈ A

• Legame tra variabile di assegnamento e variabile di installazionedelle antenne:

xij ≤ yi ∀i ∈ A, j ∈ T

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Vincoli

• Capacita delle antenne:

j∈T

xij ≤ P , ∀i ∈ A

• Legame tra variabile di assegnamento e variabile di installazionedelle antenne:

xij ≤ yi ∀i ∈ A, j ∈ T

• Formulazione alternativa che sostituisce i due vincoli:∑

j∈T

xij ≤ Pyi , ∀i ∈ A

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Vincoli

• Dominio delle variabili:

• xij ∈ {0, 1} ∀i ∈ A, j ∈ T

• yi ∈ {0, 1} ∀i ∈ A

• z ≥ 0

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Localizzazione di concentratori

Dati

• Insieme T di nodi terminali, origini e le destinazioni della domande ditraffico:

• tik traffico dal nodo i al nodo k

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Localizzazione di concentratori

Dati

• Insieme T di nodi terminali, origini e le destinazioni della domande ditraffico:

• tik traffico dal nodo i al nodo k

• Un insieme C di siti candidati ad ospitare i nodi concentratori, cheraccolgono il traffico dei terminali

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Localizzazione di concentratori

Dati

• Insieme T di nodi terminali, origini e le destinazioni della domande ditraffico:

• tik traffico dal nodo i al nodo k

• Un insieme C di siti candidati ad ospitare i nodi concentratori, cheraccolgono il traffico dei terminali

• Capacita Γi , che rappresenta il massimo traffico che il concentratorepuo gestire

• Costo di installazione fi

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Localizzazione di concentratori

Dati

• Insieme T di nodi terminali, origini e le destinazioni della domande ditraffico:

• tik traffico dal nodo i al nodo k

• Un insieme C di siti candidati ad ospitare i nodi concentratori, cheraccolgono il traffico dei terminali

• Capacita Γi , che rappresenta il massimo traffico che il concentratorepuo gestire

• Costo di installazione fi

• gij ,∀i ∈ C, j ∈ T costo per unita di traffico inviata da j a i

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Localizzazione di concentratori

Problema

Decidere

• Dove installare i concentratori

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Localizzazione di concentratori

Problema

Decidere

• Dove installare i concentratori

• A quale concentratore assegnare ogni terminale, garantendo che ogniterminale sia servito da uno e un solo concentratore

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Localizzazione di concentratori

Problema

Decidere

• Dove installare i concentratori

• A quale concentratore assegnare ogni terminale, garantendo che ogniterminale sia servito da uno e un solo concentratore

con l’obiettivo di minimizzare il costo totale della rete

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Primo modello

Variabili decisionali

• yi ∀i ∈ C : yi = 1 se viene installato un concentratore nel sito i

• xij ,∀i ∈ C, j ∈ T : xij = 1 se il nodo terminale j e assegnato alconcentratore i

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Primo modello

Variabili decisionali

• yi ∀i ∈ C : yi = 1 se viene installato un concentratore nel sito i

• xij ,∀i ∈ C, j ∈ T : xij = 1 se il nodo terminale j e assegnato alconcentratore i

Funzione obiettivo

min∑

i∈C

fiyi +

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Primo modello

Variabili decisionali

• yi ∀i ∈ C : yi = 1 se viene installato un concentratore nel sito i

• xij ,∀i ∈ C, j ∈ T : xij = 1 se il nodo terminale j e assegnato alconcentratore i

Funzione obiettivo

min∑

i∈C

fiyi +∑

i∈C

j∈T

gijxij

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Primo modello

Variabili decisionali

• yi ∀i ∈ C : yi = 1 se viene installato un concentratore nel sito i

• xij ,∀i ∈ C, j ∈ T : xij = 1 se il nodo terminale j e assegnato alconcentratore i

Funzione obiettivo

min∑

i∈C

fiyi +∑

i∈C

j∈T

gijxij

(

k∈T

(tjk + tkj)

)

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Primo modello

Vincoli

• Assegnamento dei nodi terminali:

i∈C

xij = 1, ∀j ∈ T

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Primo modello

Vincoli

• Assegnamento dei nodi terminali:

i∈C

xij = 1, ∀j ∈ T

• Capacita dei nodi concentratori e legame tra variabili di apertura edi assegnamento:

j∈T

(

k∈T

(tjk + tkj)

)

xij ≤ Γiyi ∀i ∈ C

• Dominio delle variabili:

• xij ∈ {0, 1} ∀i ∈ C, j ∈ T

• yi ∈ {0, 1} ∀i ∈ C

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello alternativo

Si basa sull’assegnamento di sottoinsiemi di nodi terminali, anziche deisingoli terminali

Dati

• S: insieme di tutti i sottoinsiemi di nodi terminali

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello alternativo

Si basa sull’assegnamento di sottoinsiemi di nodi terminali, anziche deisingoli terminali

Dati

• S: insieme di tutti i sottoinsiemi di nodi terminali

• Si : insieme di tutti i sottoinsiemi di nodi terminali che possonoessere assegnati ad uno stesso nodo concentratore i senza violarne lacapacita

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello alternativo

Si basa sull’assegnamento di sottoinsiemi di nodi terminali, anziche deisingoli terminali

Dati

• S: insieme di tutti i sottoinsiemi di nodi terminali

• Si : insieme di tutti i sottoinsiemi di nodi terminali che possonoessere assegnati ad uno stesso nodo concentratore i senza violarne lacapacita

• Sj l’insieme dei sottoinsiemi a cui appartiene il nodo terminale j

• Il costo associato al sottoinsieme s ∈ Si e al concentratore i e

cs =∑

j∈s

gij

(

k∈T

(tjk + tkj)

)

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello alternativo

Variabili decisionali

• xsi ,∀s ∈ S, i ∈ C : xsi = 1 se il sottoinsieme s ∈ Si e assegnato alconcentratore i

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello alternativo

Variabili decisionali

• xsi ,∀s ∈ S, i ∈ C : xsi = 1 se il sottoinsieme s ∈ Si e assegnato alconcentratore i

• yi ∀i ∈ C : yi = 1 se viene installato un concentratore nel sito i

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello alternativo

Variabili decisionali

• xsi ,∀s ∈ S, i ∈ C : xsi = 1 se il sottoinsieme s ∈ Si e assegnato alconcentratore i

• yi ∀i ∈ C : yi = 1 se viene installato un concentratore nel sito i

Funzione obiettivo

min∑

i∈C

s∈Si

csxsi +∑

i∈C

fiyi

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello alternativo

Vincoli

• Assegnamento dei nodi terminali:

s∈Sj

i∈C|s∈Si

xsi = 1, ∀j ∈ T

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello alternativo

Vincoli

• Assegnamento dei nodi terminali:

s∈Sj

i∈C|s∈Si

xsi = 1, ∀j ∈ T

• Legame tra variabili di apertura e di assegnamento:

s∈Si

xsi ≤ yi ∀i ∈ C

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello alternativo

Vincoli

• Assegnamento dei nodi terminali:

s∈Sj

i∈C|s∈Si

xsi = 1, ∀j ∈ T

• Legame tra variabili di apertura e di assegnamento:

s∈Si

xsi ≤ yi ∀i ∈ C

• Dominio delle variabili:

• xsi ∈ {0, 1} ∀i ∈ C, s ∈ Si

• yi ∈ {0, 1} ∀i ∈ C

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello alternativo

Vincoli

• Assegnamento dei nodi terminali:

s∈Sj

i∈C|s∈Si

xsi = 1, ∀j ∈ T

• Legame tra variabili di apertura e di assegnamento:

s∈Si

xsi ≤ yi ∀i ∈ C

• Dominio delle variabili:

• xsi ∈ {0, 1} ∀i ∈ C, s ∈ Si

• yi ∈ {0, 1} ∀i ∈ C

N.B. Il vincolo di capacita e soddisfatto dalla costruzione dei sottoinsiemi

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Localizzazione di nodi della backbone

Insieme di nodi terminali

sorgente e destinazione del traffico

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Localizzazione di nodi della backbone

Insieme dei siti candidati

ad ospitare un nodo della backbone

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Localizzazione di nodi della backbone

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Localizzazione di nodi della backbone

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Localizzazione di nodi della backbone

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Localizzazione di nodi della backbone

Dati

• Insieme T di nodi terminali, origini e le destinazioni della domande ditraffico:

• tij traffico dal nodo i al nodo j

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Localizzazione di nodi della backbone

Dati

• Insieme T di nodi terminali, origini e le destinazioni della domande ditraffico:

• tij traffico dal nodo i al nodo j

• Un insieme C di siti candidati ad ospitare i nodi della backbone, cheraccolgono il traffico dei terminali

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Localizzazione di nodi della backbone

Dati

• Insieme T di nodi terminali, origini e le destinazioni della domande ditraffico:

• tij traffico dal nodo i al nodo j

• Un insieme C di siti candidati ad ospitare i nodi della backbone, cheraccolgono il traffico dei terminali

• Capacita Gk , che rappresenta il massimo traffico che il nodo dellabakcbone puo gestire

• Costo di installazione ck

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Localizzazione di nodi della backbone

Dati

• Insieme T di nodi terminali, origini e le destinazioni della domande ditraffico:

• tij traffico dal nodo i al nodo j

• Un insieme C di siti candidati ad ospitare i nodi della backbone, cheraccolgono il traffico dei terminali

• Capacita Gk , che rappresenta il massimo traffico che il nodo dellabakcbone puo gestire

• Costo di installazione ck

• Costi di trasporto del traffico:

• γik : costo tra terminale i e nodo della backbone k

• δkm: costo su un arco tra due nodi della backbone k e m

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Localizzazione di nodi della backbone

Problema

Decidere

• Dove installare i nodi della backbone

• A quale nodo della backbone assegnare ogni terminale

Garantendo che ogni terminale sia assegnato ad un solo nodo dellabackbone con l’obiettivo di minimizzare il costo totale della rete (costo diinstallazione dei nodi e di trasporto del traffico)

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Variabili decisionali

• xik ,∀i ∈ T, k ∈ C : xik = 1 se il nodo terminale i e assegnato al nododella backbone k

• yk ∀k ∈ C : yk = 1 se viene installato un nodo della backbonenel sito k

Progetto delle Reti di Telecomunicazione

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Variabili decisionali

• xik ,∀i ∈ T, k ∈ C : xik = 1 se il nodo terminale i e assegnato al nododella backbone k

• yk ∀k ∈ C : yk = 1 se viene installato un nodo della backbonenel sito k

Funzione obiettivo

min∑

k∈C

ckyk +

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Variabili decisionali

• xik ,∀i ∈ T, k ∈ C : xik = 1 se il nodo terminale i e assegnato al nododella backbone k

• yk ∀k ∈ C : yk = 1 se viene installato un nodo della backbonenel sito k

Funzione obiettivo

min∑

k∈C

ckyk +∑

i∈T

k∈C

γik

j∈T

(tij + tji )

xik+

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Variabili decisionali

• xik ,∀i ∈ T, k ∈ C : xik = 1 se il nodo terminale i e assegnato al nododella backbone k

• yk ∀k ∈ C : yk = 1 se viene installato un nodo della backbonenel sito k

Funzione obiettivo

min∑

k∈C

ckyk +∑

i∈T

k∈C

γik

j∈T

(tij + tji )

xik+

k∈C,m∈C

δkm

i∈T,j∈T

tijxikxjm

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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Vincoli

• Assegnamento dei nodi terminali:

k∈C

xik = 1, ∀i ∈ T

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Vincoli

• Assegnamento dei nodi terminali:

k∈C

xik = 1, ∀i ∈ T

• Capacita dei nodi concentratori:

i∈T

j∈T

tij

xik

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Vincoli

• Assegnamento dei nodi terminali:

k∈C

xik = 1, ∀i ∈ T

• Capacita dei nodi concentratori:

i∈T

j∈T

tij

xik +∑

m∈C|k 6=m

i∈T,j∈T

tjixikxjm

≤ Gkyk ∀k ∈ C

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Vincoli

• Assegnamento dei nodi terminali:

k∈C

xik = 1, ∀i ∈ T

• Capacita dei nodi concentratori:

i∈T

j∈T

tij

xik +∑

m∈C|k 6=m

i∈T,j∈T

tjixikxjm

≤ Gkyk ∀k ∈ C

• Dominio delle variabili

• xik ∈ {0, 1} ∀i ∈ T, k ∈ C

• yk ∈ {0, 1} ∀k ∈ C

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Non linearita

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Non linearita

Prodotto di variabili binarie: xikxjm

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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione

Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone

Modello

Non linearita

Prodotto di variabili binarie: xikxjm

Introduciamo una variabile zkmij che rappresenti e sostituisca il

prodotto xikxjm

Per garantire che la nuova variabile assuma il corretto significato siintroducono i vincoli:

zkmij ≥ xik + xjm − 1

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