S - alexandre gondran

Modélisation du problème
théorique de planification WLAN
par fonctions d’ensembles
META’06
Hammamet – Tunisie – 2-3-4 nov. 2006
A. Gondran, J. Fondrevelle, O. Baala, A. Caminada
Laboratoire SeT – UTBM – Belfort
Plan
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Problématique : planification de réseau WLAN
La QoS : débit réel reçue / client
Les variables du problème
Les différents problèmes
La modélisation en fonction d’ensemble
Les algorithmes
Premiers résultats
Journées ResCom
2 - 25-26/09/2006
1. Problématique
Planifier des WLAN
positionner et paramétrer automatiquement des
points d’accès sans fil dans un bâtiment afin
d’offrir aux clients un accès au réseau local en
répondant au mieux à des critères de couverture,
qualité de service et coût financier.
Journées ResCom
3 - 25-26/09/2006
2. La QoS : débit réel reçue / client
Journées ResCom
4 - 25-26/09/2006
2. La QoS : débit réel reçue / client
Journées ResCom
5 - 25-26/09/2006
2. La QoS : débit réel reçue / client
Association du client avec le meilleur serveur
Puissance reçue ⇒ débit nominal
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6 - 25-26/09/2006
2. La QoS : débit réel reçue / client
Interférences
Journées ResCom
7 - 25-26/09/2006
2. La QoS : débit réel reçue / client
Interférences
f4
f1
f3
f2
Journées ResCom
8 - 25-26/09/2006
2. La QoS : débit réel reçue / client
Interférences
f4
f1
f3
f2
Rapport Signal à Interférence (SIR) reçue ⇒ débit nominal
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9 - 25-26/09/2006
2. La QoS : débit réel reçue / client
Cellule
min ( débits nominaux )
débit réel =
nombre de clients de la cellule
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10 - 25-26/09/2006
3. Les variables du problème
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11 - 25-26/09/2006
3. Les variables du problème
Il existe un ensemble de sites candidats
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12 - 25-26/09/2006
3. Les variables du problème
Localisation
Sélectionner les sites candidats
Journées ResCom
13 - 25-26/09/2006
3. Les variables du problème
Localisation
Paramétrages :
- type d’antenne
Choix du type d’antenne
diagramme omnidirectionnel
Journées ResCom
14 - 25-26/09/2006
3. Les variables du problème
Localisation
Paramétrages :
- type d’antenne
Choix du type d’antenne
diagramme bidirectionnel
Journées ResCom
15 - 25-26/09/2006
3. Les variables du problème
Localisation
Paramétrages :
- type d’antenne
Choix du type d’antenne
diagramme directionnel
Journées ResCom
16 - 25-26/09/2006
3. Les variables du problème
Localisation
Paramétrages :
- type d’antenne
- azimut
Choix de l’azimut
diagramme directionnel
Journées ResCom
17 - 25-26/09/2006
3. Les variables du problème
Localisation
Paramétrages :
Choix
- type d’antenne
- azimut
- puissance d’émission
de la puissance d’émission
Journées ResCom
18 - 25-26/09/2006
3. Les variables du problème
Localisation
Paramétrages :
Allocation
- type d’antenne
- azimut
- puissance d’émission
- allocation des fréquences
des fréquences
f4
f1
f3
f2
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19 - 25-26/09/2006
4. Les différents problèmes
Localisation
Paramétrages :
- type d’antenne
- azimut
- puissance d’émission
- allocation des fréquences
Couverture
Coût financier
Couverture
Interférence
Sécurité
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20 - 25-26/09/2006
4. Les différents problèmes
Localisation
Paramétrages :
- type d’antenne
- azimut
- puissance d’émission
- allocation des fréquences
Recouvrement
Facility location problem
Cover set problem
Non étudié
Allocation de fréquence
Coloriage de graphe
Localisation + Allocation des fréquences
Non étudié simultanément
mais successivement
ou par contrainte : - p-median
.
- Facility location problem
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5. Modélisation en fonction d’ensemble
Idée :
séparer le problème de localisation et
de celui du paramétrage
,
S un sous-ensemble
d’emplacements candidats : S ⊂ [1, m].
f ( S ) = ∑ fi + α × g ( S )
i∈S
Localisation
Paramétrage
une fois les positions choisies
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22 - 25-26/09/2006
5. Modélisation en fonction d’ensemble
f ( S ) = ∑ fi + α × g ( S )
i∈S
g (S )
est un problème d’optimisation à part entière :
Optimise les paramètres des S emplacements
ouverts afin de minimiser l’écart entre la QoS
souhaités et la QoS réellement offerte par le réseau.
α
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5. Modélisation en fonction d’ensemble
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24 - 25-26/09/2006
5. Modélisation en fonction d’ensemble
Fonction sous-modulaire :
E
R
S
S ⊆ R ⊆ E,
j
j∈E
f (S ∪ { j }) – f (S) ≥ f (R ∪ { j }) – f (R)
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25 - 25-26/09/2006
6. Premiers résultats
Journées ResCom
26 - 25-26/09/2006
3. Fonction sous modulaire
E
R
S ⊆ R ⊆ E,
j
S
j∈E
f (S ∪ { j }) – f (S) ≥ f (R ∪ { j }) – f (R)
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27 - 25-26/09/2006
en dBm
100 m
Puissance émise par un point d’accès
100 m
Journées ResCom
28 - 25-26/09/2006
Débit nominal d’un point d’accès en Mbit/s
11 Mbits/s
5,5 Mbits/s
2 Mbits/s
100 m
1 Mbits/s
0 Mbits/s
100 m
Journées ResCom
29 - 25-26/09/2006
Débit nominal d’un point d’accès en Mbit/s
11 Mbits/s
5,5 Mbits/s
2 Mbits/s
100 m
1 Mbits/s
15
en Mbit/s
débit maximum
0 Mbits/s
10
5
0
-100
-95
-90
-85
puissance reçue en dBm
100 m
-80
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30 - 25-26/09/2006
1. Problématique
• Estimation du débit réel
• Facteurs qui déterminent le débit nominal
• Puissance reçue
• Le SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio)
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31 - 25-26/09/2006
Puissance émise par un autre point d’accès en dBm
Journées ResCom
32 - 25-26/09/2006
Puissance émise par un micro-onde en dBm
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33 - 25-26/09/2006
SINR en dB entre les 2 points d’accès et le bruit en best signal
Journées ResCom
34 - 25-26/09/2006
Débit nominal en Mbit/s fournis par les 2 AP utilisant la même fréquence
11 Mbits/s
5,5 Mbits/s
2 Mbits/s
1 Mbits/s
0 Mbits/s
Journées ResCom
35 - 25-26/09/2006
Débit nominal en Mbit/s fournis par les 2 AP utilisant la même fréquence
11 Mbits/s
5,5 Mbits/s
2 Mbits/s
1 Mbits/s
0 Mbits/s
d éb it m axim u m
en M b p s
15
10
5
0
0
5
10
SIR en dB
15
20
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36 - 25-26/09/2006
6. Premiers résultats
• Pour un client recevant 10 signaux différents
• Pour 2 millions de changement de configuration
• 1 million d’ajout d’AP
• 1 million de suppression d’AP
⇒ Gain de 50% : 4 secondes avec la méthode de calcul
incrémental contre 8 secondes pour la méthode classique
avec une approximation dans le pire des cas de 3% de la
valeur réelle
⇒ Perspective : calcul de SINR durant l’optimisation
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37 - 25-26/09/2006