Migration and Evolution of Telecom Equipments 
through Operations Research 

Partenaires du projet 

Identification 

Thème de l'appel 

Pour Plus d'information :

Mél :ccohen@bouyguestelecom.fr 

Les prévisions d’évolution du trafic impliquent une évolution des technologies en télécoms et de fortes ruptures. Cependant une certaine continuité doit accompagner cette évolution et tout acteur des télécoms s’attache à faire des efforts pour l’intégration des nouvelles technologies sur les structures déjà existantes dans un souci d’anticipation et d’optimisation de leur mise en œuvre. 
Le principal objectif du projet est de résoudre des problèmes télécoms qui se placent dans cette conjoncture de mutation et d'intégration des équipements en explorant des techniques novatrices d’optimisation et de planification réactive. Deux applications pilotes ont été retenues : l'une reflète le souci des équipementiers de faire évoluer leurs technologies alors que l’autre concerne l’acceptation et l'intégration progressive de ces technologies par les opérateurs. 
Les applications sélectionnées sont les suivantes : 

• L’optimisation de l’allocation des longueurs d’onde pour le routage dans les réseaux de transport basés sur la hiérarchie numérique synchrone (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) et les technologies photoniques (multiplexage en longueur d'onde ou Wavelength Division Multiplexing, WDM). 
• L’optimisation de l’architecture BSS en vue de l’évolution du trafic et des nouvelles technologies du type GPRS, UMTS. 

Il s’agit de constituer un catalogue d’applications traitant de l’anticipation des futures architectures et de la mutation des équipements de réseaux. 

Le développement d’une boîte à outils logiciels destinée à servir de base au développement d’applications d’optimisation (répertoriées dans le catalogue). 

Parmi les problèmes télécoms liés à l’anticipation de la mutation des architectures plusieurs s'expriment sous forme de problèmes d’affectation de ressources. S’ils sont traités, ils n’ont pour le moment jamais été envisagés comme des problèmes d’optimisation. Parmi ces problèmes figurent les deux applications pilote que nous avons sélectionnées et sur lesquelles nous proposons un état de l’art plus détaillé. 

• Problème pilote 1 : Allocation de longueurs d'onde pour le routage dans les réseaux SDH/WDM 

 

 

La technologie WDM qui supporte les réseaux tout optique permet d'obtenir des débits très importants depuis peu. Les recherches actuelles montrent que cette technologie s'installera à terme dans les grands réseaux d'opérateurs. Aujourd'hui, seules des lignes dédiées (point à point) sont installées et le problème de routage n'est abordé qu'au niveau de la recherche. 

• Problème pilote 2 : Optimisation de l’architecture BSS en vue de l’évolution du trafic et des nouvelles technologies 

 

 

La planification de l’architecture BSS est aujourd’hui faite “ à la main ”, c’est à dire sans outil. Les équipes chargées de l’évolution du réseau BSS appliquent des règles d’ingénierie basées sur les contraintes techniques des équipements du réseau. Les solutions ainsi fournies répondent aux exigences des opérateurs en terme de capacité mais elles ne garantissent en aucun cas une optimisation de l’utilisation des ressources du réseau. D’autre part, il n’existe pas sur le marché, d’outil d’optimisation assez souple pour prendre en compte l’évolution du modèle de l’architecture elle-même liée à l’évolution des technologies. 

Verrous  : 
Les verrous technologiques sont de deux types : 

• Les verrous liés directement aux problèmes pilote, 

• Les verrous liés aux méthodes d’optimisation adaptées à la résolution de la classe d’applications télécoms. 
• Problème pilote 1 : Allocation de longueurs d'onde pour le routage dans les réseaux SDH/WDM 

Un réseau de transport (SDH/WDM) est constitué de différents nœuds permettant à l'information d'entrer, de sortir ou de transiter. De plus l'information circule entre les nœuds sur des fibres optiques en utilisant certaines longueurs d'ondes. Il existe différents types de nœuds ayant des caractéristiques différentes : possibilité ou non de multiplexage et de conversion de longueur d'onde, capacité, etc 
Il est possible d'avoir plusieurs fibres entre deux même équipements. Les demandes, leur routage ainsi que les chemins de protection sont connus. Il reste alors à affecter une fibre et une longueur d'onde à chaque portion d'information tout en respectant les contraintes de conservation de la longueur d'onde à chaque noeud. 
De tels types de réseaux étant extrêmement onéreux, l'objectif sera de minimiser le coût global du réseau. Pour cela, on pourra minimiser le nombre de fibres utilisées, le nombre de conversions de longueur d'ondes en un nœud afin de mettre un équipement plus simple et donc moins cher, … 
Ce problème est de nature NP-difficile, c'est-à-dire qu'il n'existe pas d'algorithme polynomial déterministe calculant une solution optimale. 
• Problème pilote 2 : Optimisation de l’architecture BSS en vue de l’évolution du trafic et des nouvelles technologies 

Un réseau GSM est découpé en cellules sur laquelle antenne BTS est responsable de l’émission et la réception des communications. Chaque BTS est reliée à une station de contrôle : le BSC responsable de toutes les fonctions liées à la transmission radio. Pour assurer ses fonctions, le BSC dispose d’une configuration logicielle et d’une capacité qui dépendent des zones qu’il dessert. Suivant les quantités et la nature des trafics dans une cellule ou les prévisions d’ajout de cellules dans le réseau, on peut être amené à augmenter la capacité du BSC correspondant, revoir sa version logicielle ou ajouter des BSC. 
Dans un sous réseau BSS, on distingue deux types d’objets : les sites et les équipements. La superficie des sites et leur localisation géographique déterminent la nature et le nombre d’équipements qu’on peut y disposer. 

L’optimisation de l’architecture BSS se pose comme suit : 

• Etant donné un réseau BSS (sites, équipements radio, équipements de transmission) à un instant et les prévisions de trafic dans toutes les cellules de ce sous réseau à un instant t+dt, déterminer le sous réseau à l’instant t+dt qui permette de satisfaire toutes les demandes de trafic, en tenant compte des contraintes techniques. Ce sous réseau doit être construit de façon à minimiser le coût des opérations réalisées pour l’obtenir. 
Il s’agit là d’un problème d’optimisation sous contraintes avec comme contrainte majeure la satisfaction de capacité. La résolution doit permettre de saisir de nouvelles contraintes liées à l’introduction de nouvelles technologies telles le GPRS ou l’UMTS. 

Pour Alcatel et en général les équipementiers de télécommunication, il faut être convainquant vis-à-vis de ses clients opérateur quant à la pertinence des solutions et des éléments du réseau qu'il leur propose. Pour cela la maîtrise d'un atelier d'optimisation orienté sur les besoins propres des télécoms sera un facteur différenciant pour le gain d'appels d'offre face aux concurrents étrangers (Motorola, Ericsson, Nokia, …). 
La boite à outils logiciels pourra être commercialisée et donner lieu au développement de nombreuses applications spécifiques dans différents secteurs d’activité. 
 

D'autre part, le travail d’expérimentation algorithmique et d’hybridation pourra donner lieu à des publications scientifiques. Ces publications porteront sur l’aspect méthodologique, ainsi que sur les techniques algorithmiques innovantes développées dans le cadre du projet. 
La réalisation et la diffusion d’une boite à outils, permettant la mise en œuvre d’algorithmes hybrides, produiront par ailleurs des effets très bénéfiques d’entraînement dans le domaine de l’optimisation combinatoire, comme cela a été le cas des outils de programmation par contraintes au début des années 1990.