Planification des réseaux d`accès multitechnologies
Transcription
Planification des réseaux d`accès multitechnologies
Planification des réseaux d’accès multitechnologies Steven Chamberland École Polytechnique de Montréal, C.P. 6079, Succ. Centre-Ville, Montréal (Québec) Canada H3C 3A7 [email protected] Mots-Clés : Réseaux d’accès multitechnologies, planification des réseaux, modèle de programmation mathématique, recherche avec tabous. 1 Introduction Avec l’introduction de nouveaux services utilisant les réseaux IP (Internet Protocol) tel que la HDTV (High Definition TV) sur IP (IPTV), de nouvelles architectures et technologies doivent être considérées dans le réseau d’accès pour améliorer le débit, et ce principalement en aval. Typiquement, un minimum de 25 Mbps est requis par abonné pour deux signaux HDTV, la téléphonie sur IP et un accès à Internet à haute vitesse. Actuellement, la meilleure solution technique est de déployer la fibre optique jusqu’à l’abonné avec l’architecture FTTH (Fiber-to-the-Home) en utilisant, par exemple, la technologie GPON (Gigabit-Capable Passive Optical Network). Cependant, cette solution est coûteuse et donc, elle ne peut être actuellement utilisée pour tous les abonnés. De nouvelles architectures et technologies intermédiaires à FTTH ont été proposées pour améliorer la performance des technologies xDSL (Digital Subscriber Line), comme VDSL2 (Very-high-speed DSL). La première, l’architecture FTTN (Fiber-to-the-Node), permet de réduire la longueur des paires de fils de cuivre dans l’accès par l’installation des petits DSLAM (DSL Access Multiplexer) modulaires (appelés nœuds) dans les cabinets. De plus, pour desservir les abonnés loins des cabinets, des micronœuds peuvent être installés. Un micronœud est un module d’expansion ayant la capacité d’une carte de ligne VDSL2 (par exemple, 48 ports). Une autre technologie intéressante est le VDSL2 multipaires (VDSL2 bonding) permettant l’utilisation de deux paires de fils de cuivre ou plus par abonné. Cette technologie peut être utilisée pour améliorer les performances de VDSL2 et/ou pour desservir des abonnés ayant des paires plus longues. Finalement, le DSM (Dynamic Spectrum Management) permet la diminution de la télédiaphonie entre les paires et ainsi améliore la performance de VDSL2. De la perspective de la planification du réseau, la meilleure solution est une combinaison des architectures xDSL des centraux, FTTN (avec des nœuds et micronœuds) et FTTH, cela considérant que l’architecture FTTH va graduellement être déployée sur une période d’une dizaine d’années. Concevoir de tels réseaux exige des investissements importants et considérant la compétition actuelle, l’optimisation des coûts est cruciale pour les fournisseurs de services. Dans cet article, nous proposons de résoudre le problème de planification des réseaux d’accès considérant les architectures xDSL des centraux, FTTN et FTTH pour les maisons et petits immeubles à appartements et considérant plusieurs DSA (Digital Serving Area) simultanément. Le problème de planification considère : – la localisation des DSLAM dans les centraux et le choix du modèle de chacun ; ROADEF 2010 - Toulouse DSA #2 576 578 570 572 571 575 181 1 579 573 180 586 574 577 2 179 1 585 587 135 1 185 188 232 233 189 239 234 235 238 237 231 236 230 190 240 227 228 241 242 243 244 245 229 226 191 225 224 10 246 223 247 192 222 220 207 206 193 221 11 12 1 2 6 5 217 208 209 210 216 215 205 203 202 214 5 212 213 17 16 15 211 18 19 20 536 517 581 23 39 200 199 198 197 196 195 4 44 45 43 42 41 46 48 324 251 252 552 4 545 532 548 547 546 524 531 551 549 544 541 538 550 567 566 565 564 563 562 543 561 489 3 525 560 488 511 509 503 510 487 493 492 491 490 2 486 465 464 463 475 462 36 473 472 471 461 451 49 452 450 470 469 468 449 485 477 478 474 38 479 480 481 484 482 483 6 448 454 405 406 407 431 326 327 328 329 432 430 331 429 459 446 330 428 455 409 408 433 333 351 427 435 458 7 364 444 445 410 334 352 426 363 434 443 404 353 335 457 425 350 436 362 402 354 442 336 349 361 441 424 456 355 401 337 437 440 348 360 403 438 439 338 5 8 359 347 423 412 339 7 419 358 418 340 346 417 357 422 356 341 345 399 413 400 416 411 414 342 398 344 421 415 391 343 8 390 420 397 392 396 447 325 9 302 301 300 299 298 303 304 295 296 297 294 305 282 293 281 306 292 283 280 307 10 291 284 308 279 290 309 288 285 278 289 310 287 270 253 311 277 286 271 312 276 272 267 313 254 314 273 274 275 266 268 315 265 264 255 269 263 256 257 262 261 258 259 260 250 194 248 321 322 323 318 317 316 542 512 502 494 460 319 540 553 554 539 537 476 332 320 530 501 533 523 526 514 513 507 508 522 529 527 500 506 505 504 40 47 535 534 521 515 499 498 497 496 495 453 6 249 520 528 37 21 519 518 516 3 14 555 590 22 204 201 556 559 589 583 582 467 24 25 4 557 558 588 584 145 144 143 146 147 142 148 155 141 123 149 178 156 140 124 134 133 132 150 177 157 139 125 131 151 176 158 138 130 129 128 127 126 152 115 159 175 137 116 153 160 174 114 117 118 119 120 121 122 154 161 173 113 162 172 76 112 163 75 171 164 77 74 108 107 106 105 111 170 104 109 165 78 73 103 169 110 97 98 99 72 168 166 79 100 1 96 167 101 71 95 80 102 94 70 81 93 82 69 92 60 83 91 68 90 84 59 67 89 85 58 66 86 219 57 65 7 87 56 218 64 88 55 63 8 54 62 9 61 52 31 30 32 33 53 13 51 29 2 50 34 28 26 27 3 466 35 183 184 186 187 568 569 580 136 182 DSA #1 389 394 386 395 393 387 388 372 366 371 367 378 377 373 365 10 376 374 9 375 368 385 Central office 369 383 382 370 379 380 384 Cabinet 200 m Micro-node site 381 Figure 1 – Exemple d’application – – – – la localisation des nœuds et micronœuds dans le réseau FTTN et le choix du modèle de chacun ; la sélection des modèles des cartes de ligne à insérer dans les DSLAM et les nœuds ; le branchement des DSLAM, nœuds et micronœuds aux commutateurs Ethernet ; la localisation des séparateurs optiques et le branchement de chacun aux OLT (Optical Line Termination) dans le réseau FTTH ; – le branchement des abonnés au réseau considérant la classe de service requise par chacun, et – la sélection des abonnés nécessitant l’utilisation de la technologie VDSL2 multipaires. L’objectif est de minimiser le coût du réseau incluant les pénalités pour les abonnés non branchés. 2 Exemple d’application L’exemple illustré à la Figure 1 contient deux cabinets (DSAs) et 10 sites par DSA pour installer les micronœuds. Le nombre de points de demande est 590, chacun représentant jusqu’à 30 abonnés. Dans le réseau de départ, le nombre d’abonnés xDSL est 1098 (358 (5 Mbps) ; 449 (15 Mbps) ; 291 (25 Mbps)), le nombre d’abonnés GPON est 141, le nombre de nœuds est deux par cabinets (chacun avec sept cartes de lignes de 48 ports), le nombre de séparateurs optiques est 10 par cabinet et un micronœud est installé au site #7 du DSA #2. Si le nombre de nouveaux abonnés au service haute vitesse avec un accès en cuivre est 956 (345 (5 Mbps) ; 373 (15 Mbps) ; 238 (25 Mbps)) et 134 non branchés au réseau, le coût de la solution trouvée par CPLEX est $359 922 en 5,0 secondes avec un ordinateur Sun Java (AMD Opteron 150 CPU avec 2 GB de RAM). Malgré la complexité du problème (NP-difficile), des instances de petite taille peuvent être résolues exactement avec CPLEX, comme pour l’exemple de la Figure 1. Pour des instances de grande taille, nous proposons une métaheuristique avec tabous pour trouver de bonnes solutions rapidement. Les résultats montrent que des solutions, en moyenne, à 4,2% de l’optimalité sont trouvées.