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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione
Modelli di Programmazione Lineare
PRTLC - Modelli
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione
Schema delle esercitazioni
• Come ricavare la soluzione ottima
• Modelli• Solver commerciali
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione
Modelli per problemi di telecomunicazione
• Network design (progetto di rete)
• Flusso multiprodotto• Network design
• Localizzazione di facility
• Antenne• Concentratori
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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.
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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.
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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):
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione
Descrizione del problemaModello per archiModello per flussi
Dimensione della formulazione
• Numero di variabili : |A||K |
• Numero di vincoli : |N||K | + |A|
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione
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 .
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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):
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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|
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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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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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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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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.
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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:
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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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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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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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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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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+
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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|
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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)
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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:
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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+
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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|
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Variabili decisionali
• Istradamento:xkij ∀(i , j) ∈ A,∀k ∈ K
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Variabili decisionali
• Istradamento:xkij ∀(i , j) ∈ A,∀k ∈ K
• Numero di canali installati sull’arco non direzionato {i , j}:
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
}
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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+
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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)
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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)
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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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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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
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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
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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
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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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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+
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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+
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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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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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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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 +
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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)
)
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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Posizionamento di antenneLocalizzazione di concentratoriPrimo modelloModello alternativoLocalizzazione di nodi della backbone
Primo modello
Vincoli
• Assegnamento dei nodi terminali:
∑
i∈C
xij = 1, ∀j ∈ T
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
Flusso multiprodottoNetwork designLocalizzazione
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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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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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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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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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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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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
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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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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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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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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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
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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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 +∑
i∈T
∑
k∈C
γik
∑
j∈T
(tij + tji )
xik+
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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 +∑
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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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
Progetto delle Reti di Telecomunicazione
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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