introduction 4 chapitre i chapitre ii chapitre iii chapitre iv conclusion

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Université des Sciences et de la Technologie d’ORAN FACULTE DES SCIENCES Département d’informatique Optimisation de la Consommation Energétique dans les Réseaux Informatiques Supervise par : Mr . HAMDAOUI 2011- 2012

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Page 1: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Université des Sciences et de la Technologie

d’ORAN FACULTE DES SCIENCES

Département d’informatique

Optimisation de la Consommation Energétique dans les Réseaux Informatiques

Supervise par : Mr . HAMDAOUI

2011-2012

Page 2: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

LARGUEM Ali Anis (Leader) - Introduction + Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux sans fil fixe + simulation

LADJOUZE Mohamed Cherif - Heuristique au problème des réseaux sans fil fixe HAMZA REGUIG Ryma -Routage économe en énergie dans les réseaux sans

fil ( Network flow minimum cost ) OUADAH Zineb - Grande couverture avec un minimum d’énergie dans les réseaux

capteur 

Ghoulem Fatima Zohra -Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux capteur

Gahlouz Lamia Heuristique au problème du routage efficace en énergie (LESS LOADED EDGE HEURISTIC )

Kelfah Nebia -routage efficace en énergie (réseaux filaire )

Presentés par :

Page 3: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Introduction

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatiques

Chapitre I

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Plan de travail

Routage efficace en énergie (Minimum Edges Routing) ( Réseaux filaire)

Routage économe en énergie (Réseaux sans fil ) Optimisation de la consommation énergétique

dans les réseaux sans fil fixe

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux capteurs (Sensornet)

Page 4: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Introduction

Introduction

Les technologies de l'information et de la communication sont responsables à elles seules de 2% à 10% de la consommation mondial.

Nous nous intéressons à la consommation liée aux réseaux (filaire et non filaire ).

On propose des programmes linéaire pour ces problème et un heuristique; puis on analyse expérimentalement par des simulations la quantité d’´energie qui peut être sauvée pour certains réseaux.

Chapitre I

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique s

Page 5: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Routage Efficace en Energie Minimum Edges Routing

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

La consommation dans les réseaux (filaire) est fortement liée au nombre d'équipements du réseau activé (indépendamment de la charge ).

Dans un objectif de minimisation de l'énergie dans les réseaux, il est intéressant de minimiser le nombre d'équipements utilisés lors du routage

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 6: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

MODELISATION

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Le réseau est modélisé par un graphe non orienté

G = (V, E, c) C(e) ≥0 Capacité de l'arête e € E

L’ensemble des demandes

le volume de trafic de s à t

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 7: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Problème routage valide:

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Le premier problème consiste consiste à décider s'il existe un routage valide des demandes de D dans G.

Exemple:

Avec deux demandes Ds1t1 = 10 et Ds2t2 = 10

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 8: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Exemple

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Donc on a comme première contrainte (Solution au problème )

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 9: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Minimum Edges Routing Problem

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Le problème de routage arêtes minimum Ce problème est un cas particulier de

problèmes classiques d'optimisation dans les réseaux.

Le problème de routage arêtes minimum consiste à trouver un ensemble de cardinalité minimum tel qu'il existe un routage valide des demandes D dans avec

Pour

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 10: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

FORMULATION MATHEMATIQUE:

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 11: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Exemple : Sur le même graphe G = (V, E, c) de

l’exemple précédent, on applique l’envoi de trois demandes Ds1t1 = 10, Ds2t2 = 5 et Ds3t3 = 2.

Résultat :

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 12: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

SOLUTION

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Deux solutions optimales différentes pour le problème de routage arêtes minimum pour une même instance avec Ds1t1 = 10, Ds2t2 = 5 et Ds3t3 = 2.

Si on prend un autre exemple :

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 13: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Conclusion Le problème de routage arêtes minimum

n'est pas dans APX (Algorithme Polynomial garantissant une solution optimale ).

Le routage par plus courts chemins peut donner une solution arbitrairement mauvaise par rapport à une solution optimale.

C’est pour ça on propose une heuristique. Le problème de routage est bien connu pour

être NP-complet même pour deux demandes.

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 14: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Introduction

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Résoudre un problème d’optimisation combinatoire, c’est trouver l’optimum d’une fonction, parmi un nombre fini de choix, souvent très grand.

Les heuristiques forment un ensemble de méthodes utilisées en RO pour résoudre des problèmes d’optimisation réputés difficilesles heuristiques permettent, dans des temps de calcul raisonnables, de trouver des solutions, peut-être pas toujours optimales, en tout cas très proches de l’optimum.

Page 15: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Qu’est ce qu’une optimisation combinatoire ?

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

En mathématiques, l'optimisation recouvre toutes les méthodes qui permettent de déterminer l'optimum d'une fonction, avec ou sans contraintes.

L’ optimisation combinatoire  consiste à trouver la meilleure solution entre un nombre fini de choix; autrement dit, à minimiser une fonction, avec ou sans contraintes, sur un ensemble fini de possibilités.

Page 16: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Qu' est-ce qu' une optimisation difficile?

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Quand le nombre de combinaisons possibles devient exponentiel par rapport à la taille du problème, le temps de calcul devient rapidement critique.

On parle alors d’optimisation difficile, ou de problèmes NP-difficiles.

Page 17: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Qu' est-ce qu' un routage?

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Le problème de routage consiste à déterminer un acheminement optimal des paquets à travers le réseau au sens d’un certain critère de performance « la consommation énergétique ».

Le problème qui se pose dans le contexte des réseaux est l’adaptation de la méthode d’ acheminement utilisée avec le grand nombre de nœuds existant dans un environnement caractérisé par le changements de topologies, de modestes capacités de calcul, de sauvegarde, et d’énergie.

Page 18: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Toute conception de protocole de routage implique l’étude de la minimisation de la charge du réseau en optimisant le nombre d’ envois et de réceptions des paquets

Cette minimisation aboutit à une consommation énergétique minimale et une longue durée de vie du réseau.

Page 19: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Quelle méthodes est utilisée pour résoudre

ces problèmes d’optimisation ?

Page 20: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Méthode Exacte et Méthode Approchée:

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

La résolution d’un tel problème d’optimisation peut se faire de manière exacte, en modélisant le problème, puis en appliquant un algorithme.

Parmi les méthodes exactes, on trouve la plupart des méthodes traditionnelles telles les techniques de séparation et évaluation (branch-and-bound), ou (backtracking).

Mais malgré les progrès réalisés, les méthodes exactes rencontrent généralement des difficultés avec les applications de taille importante.

Page 21: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Si les méthodes de résolution exactes permettent d'obtenir une ou plusieurs solutions dont l'optimalité est garantie, dans certaines situations, on peut cependant se contenter de solutions de bonne qualité, sans garantie d’optimalité, mais au profit d’un temps de calcul réduit. On utilise pour cela une méthode heuristique, adaptée au problème considéré, avec cependant l’inconvénient de ne disposer en retour d’aucune information sur la qualité des solutions obtenues.

Page 22: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Heuristique ?

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Dans le domaine de routage efficace en énergie, une heuristique est un algorithme qui fournit rapidement une solution réalisable, pas nécessairement optimale..

L'usage d'une heuristique est pertinent pour calculer une solution approchée d'un problème et ainsi accélérer le processus de résolution exacte. Généralement une heuristique est conçue pour un problème particulier.

Page 23: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Problématique

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

La plupart des problèmes rencontrés dans le monde de la RO sont NP-complets, ce qui ne nous permet pas d’avoir des méthodes exactes pour les résoudre.

Alors on peut se contenter seulement de chercher une bonne solution, en un temps raisonnable par l’utilisation d’heuristiques.

Page 24: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Heuristique pour le MINIMUM EDGES ROUTING PROBLEM

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Nous proposons une heuristique pour le Minimum Edges Routing Problem

LESS LOADED EDGE HEURISTIC

Page 25: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

LESS LOADED EDGE HEURISTIC

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

On commence par trouver un routage valide dans G = (V,E,P ) en utilisant une heuristique routant les demandes de manière gloutonne par des plus courts chemins.

Page 26: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

La métrique utilisée

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 27: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Algorithme

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

BEGIN e’ = 0 IF e ∈ E and e =/ e’ and Min=c

(e)/r (e) and Min “P” DELETE “e “ BEGIN IF aucun routage valide n’est trouvé REINSERER “e” e’ = e END If END END IfEND

Page 28: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Exemple …

Page 29: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

A B C

D E F G

Soit le graphe avec E ={(A, D,1), (A, B,3), (B, C,4), (C, G,2), (C, F,8), (C, E,6),

(E, F,7), (E, B,5)

Page 30: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

A B C

D E F G

L’algorithme sélectionne le sommet « D » et supprime l’arc (A ,D)

Page 31: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

A B C

D E F G

L’algorithme ne trouve aucune bonne solution

Page 32: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

A B C

D E F G

L’algorithme réinsère l'arc (D,A) et sélectionne le sommet « G » Puis supprime l’arc (G, G).

Page 33: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

A B C

D E F G

• L’algorithme ne trouve aucune bonne solution

Page 34: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

A B C

D E F G

L’algorithme réinsère l'arc (G,C) et sélectionne le sommet « A » puis supprime l’arc (A, B).

Page 35: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

A B C

D E F G

L’algorithme ne trouve aucune bonne solution

Page 36: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

A B C

D E F G

L’algorithme sélectionne le sommet « B » et supprime l’arc (B, C)

Page 37: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

A B C

D E F G

L’algorithme trouve chemin optimal de D à G alors il valide la surpression et passe à un autre arc du même sommet (B,E).

Page 38: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

A B C

D E F G

La suppression de (B, E) ne donne pas une bonne solution

Page 39: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

A B C

D E F G

L’algorithme sélectionne le sommet « E » et supprime l’arc (E, C)

Page 40: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

A B C

D E F G

L’algorithme trouve un chemin optimal de D à Galors il valide la surpression et passe à un autre arc du même sommet mais la suppression de (F, E) ne donne pas une bonne solution.

Page 41: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

A B C

D E F G

L’algorithme sélectionne le sommet « F » et supprime l’arc (F, C).

Page 42: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

A B C

D E F G

L’algorithme ne trouve aucune bonne solution.

Page 43: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

A B C

D E F G

ll ne reste que le sommet C et aucun arc a supprimer alors c’est la fin de notre algorithme.

Page 44: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

A B C

D E F G

C’est notre solution optimale avecE’ E’= {(A, D,1), (A, B,3), (C, G,2), (C, F,8), (E, F,7), (E, B,5)

Page 45: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Les Critères retenus de l’exemple sont les suivants:

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

-Facilité d'adaptation au problème,

-Qualité des meilleures solutions trouvées,-Rapidité

-Très bon résultat

-Algorithmes faciles à mettre en œuvre

-Il faut faire les bons choix de paramétrage

Page 46: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Conclusion

Chapitre I

Introduction

Chapitre II

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Les heuristiques constituent une classe de méthodes approchées adaptables au problème de routage efficace en énergie.

Mais, si l’on a pu constater leur grande efficacité sur de nombreuses classes de problèmes, il existe en revanche très peu de résultats permettant de comprendre la raison de cette efficacité, et aucune méthode particulière ne peut garantir qu’une heuristique sera plus efficace qu’une autre sur n’importe quel problème.

Page 47: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Chapitre II

Introduction

Chapitre I

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Routage économe en énergie (réseaux sans fil )

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 48: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Optimisation des flux dans un réseau sans fils (routage efficace en énergie)

Dans le but de minimiser la consommation d’énergie dans un réseau sans fil on cherche ici a optimiser le flux de données qui circule entre les nœuds de ce réseau en utilisant le «Network Flow Minimum Cost ». 

Chapitre II

Introduction

Chapitre I

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 49: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Network flow minimum cost

Chapitre II

Introduction

Chapitre I

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Un problème de « network flow minimum cost  » est défini par un ensemble d’arc et un ensemble de nœuds données , ou chaque arc a une capacité et une unité de coût et chaque nœud a un débit fixé .

Le problème d’optimisation est de déterminer le cout minimum à travers le réseau afin de satisfaire l’offre et la demande de chaque nœud .

Page 50: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Modélisation

Chapitre II

Introduction

Chapitre I

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Soit G = (N;A) un réseau dirigé composé d’un ensemble fini de nœuds N={1 ,2,….,n} et un ensemble d’arcs dirigés A={1 ,2,….,m}.

On associe pour chaque arc un débit, un coût par unité de débit une borne inferieur et une borne supérieur .

A chaque i N on associe un entier , cette valeur est déterminé par la nature du nœud i tel que :Si bi < 0 , i est un nœud de demande. bi > 0, i est un nœud source. bi =0, i est un nœud de transbordement.

Page 51: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Formulation

Chapitre II

Introduction

Chapitre I

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Le PL est formulé comme suit :

Page 52: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Chapitre II

Introduction

Chapitre I

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Le Minimum Cost Flow Problem (MCFP) consiste à envoyer le flux requis du nœud d’alimentation au nœud de demande (en respectant la contrainte de demande (2) ) avec un cout minimum .

La contrainte de la délimitation du flux (3) doit aussi être respectée.

Page 53: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Chapitre II

Introduction

Chapitre I

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Exemple…

Page 54: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Chapitre II

Introduction

Chapitre I

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

L’étiquetage des arc se fait comme suit: nous avons trois paramètres associés à chaque nœud : -la borne inferieur du débit l , -la borne supérieur u, et enfin -le coût par unité de débit c. [l,u,c]

Page 55: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Chapitre II

Introduction

Chapitre I

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Considérons le schéma suivant :

Page 56: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Chapitre II

Introduction

Chapitre I

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Le nœud A est une source fournissant jusqu'à 12 unités de débit avec un coût de 5 par unité de débit, -le nœud C est un nœud sollicitant jusqu'à 4 unités de débit avec un revenu de 6 par unité de débit (le coût en négatif ) , quand au nœud D , il sollicite 8 exactement; 8 unités de débit mais sans coût ni revenu associés.

Page 57: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Chapitre II

Introduction

Chapitre I

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Le PL s’écrit comme suit :

Avec pour fonction objectif : Min

Page 58: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Simulation

Chapitre III

Introduction

Chapitre I

Chapitre II

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Perte d’énergie en minimisant le flux et le nombre d’équipements

Page 59: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Conclusion

Le problème de minimisation des flux dans un réseau sans fils n’a qu’une faible influence sur la consommation énergétique et dépend principalement du nombre d’équipements allumé de ce réseau.

Ce qui nous amène a optimiser le nombre d’équipements allumés

Chapitre II

Introduction

Chapitre I

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 60: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Chapitre II

Introduction

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Chapitre I

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux sans fil fixe

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 61: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Chapitre III

La détection de contours par la méthode de Canny

Réseau sans file fixe Introduction

Chapitre I

Chapitre II

Chapitre IV

Conclusion

Page 62: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Introduction

La détection de contours par la méthode de Canny

Le réseau comprend des site distant chacun étant servi par un RBS(Radio Base Station ) ,ces derniers sont connecté par des lien radio micro-ondes.

Peu importe le débit, dès qu’elle (le couplé ) est allumé ,elle présente une consommation énergétique qui a impact considérables sur les dépenses du réseau.

Chapitre III

Introduction

Chapitre I

Chapitre II

Chapitre IV

Conclusion

Page 63: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Notre objectif ?

Notre objectif est de donner une configuration (optimale ) pour minimiser l’énergie tout en répondant aux demandes.

Ce type de problème étant difficile nous proposons une heuristique qui répond d’une manière approchée mais rapide.

Chapitre III

Introduction

Chapitre I

Chapitre II

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 64: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Modélisation

Soit un graphe orienté H= (V, E)Chaque nœud v € V

représente une station de base. Chaque arc vw € E

représente un lien radio

Chaque lien a une capacité Cvw (il peut être actif ou pas ie consomme de l’énergie ou non) Les demandes de trafic seront définies par un nombre |D| de paires (Sd ,td ) , Sd, td € V et par un volume moyen de la demande hd

Chapitre III

Introduction

Chapitre I

Chapitre II

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 65: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Le cout d’un lien actif est considéré constant

quelque soit le volume du trafic qu’il écoule : il est égal à CL.

  Nous faisons également l’hypothèse (forte)

que le trafic d’une demande d peut être routé selon différentes routes entre Sd et td

  Variable de décision binaire Uvw ayant la

valeur 1 si le lien vw est actif sinon 0   On considère que X (d ,uv) représente la

partie du flot de la demande d qui passe sur l’arc vw

Chapitre III

Introduction

Chapitre I

Chapitre II

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 66: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Formulation

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 67: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Remarque

Une telle approche donne une solution exacte, mais le temps d’exécution ainsi que la mémoire nécessaire peuvent être énormes.

On conclu que cette méthode ne peut être utilisée raisonnablement que pour des réseaux de petite taille ou des réseaux avec de très lentes évolutions du trafic.

C’est pour ça nous avons traité une autre méthode de résolution (heuristique ).

Chapitre III

Introduction

Chapitre I

Chapitre II

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 68: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

C’est quoi une heuristique ?

Une heuristique ou méthode approximative est un algorithme qui fournit rapidement une solution réalisable, pour un problème d'optimisation NP-difficile.

Heuristique basée sur les coupes les moins denses Notre méthode se base sur les coupes les moins denses d’un graphe.

Chapitre III

Introduction

Chapitre I

Chapitre II

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 69: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Algorithme

Notre heuristique va donc essayer de supprimer les arêtes du graphe en suivant l’ordre croissant sur la charge estimée.

A chaque itération (tentative de suppression d’une arête), la faisabilité du routage sera vérifiée par l’intermédiaire du programme linéaire validant ou pas la suppression de l’arête en question.

Ensuite, et puisque les densités des coupes vont changer, une mise à jour est nécessaire avant de passer à l’itération suivante.

Chapitre III

Introduction

Chapitre I

Chapitre II

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 70: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Algorithme

Notre algorithme permet de maximiser le nombre de liens supprimée

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 71: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Introduction

Conclusion

Généralités sur le traitement

d'images

La détection de contour

Algorithme de canny

Conception et implementation

Conclusion

L’heuristique fournit une solution rapide mais pas nécessairement optimale ainsi elle détermine de manière plus efficace, les coupes les moins denses du graphe .

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 72: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Résultat des simulations

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 73: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Remarque

Nous remarquons bien que la méthode exacte donne un meilleur résultat sur le long terme ; mais s’il faut trouver une bonne solution rapidement alors l’heuristique est à privilégier puisqu’elle fournit souvent de meilleurs résultats très rapidement.

Il est intéressant aussi de noter que plus le réseau est grand plus la différence entre les deux méthodes devient importante.

Chapitre III

Introduction

Chapitre I

Chapitre II

Chapitre IV

Conclusion

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 74: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Définitio

Chapitre II

Introduction

Chapitre III

Chapitre IV

Conclusion

Chapitre I

La détection de contours par la méthode de Canny

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux capteurs

Page 75: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

La détection de contours par la méthode de Canny

Introduction

Un capteur, de par sa taille, est limité en énergie. Dans la plupart des cas le remplacement de la batterie est impossible. Dans un réseau de capteurs (SensorNet), chaque nœuds collecte des données et envoie/transmet des valeurs.

Le dysfonctionnement de quelques nœuds nécessite un changement de la topologie du réseau et un ré-routage des paquets.

Toutes ces opérations sont gourmandes en énergie, c'est pour cette raison que les recherches actuelles se concentrent principalement sur les moyens de réduire cette consommation.

Chapitre IV

Chapitre II

Introduction

Chapitre III

Conclusion

Chapitre I

Page 76: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Chapitre IV

Définition d’un capteur :

Un réseau de capteurs sans fil consiste en un ensemble coopérant de nœuds capteurs spatialement distribués capables de surveiller l'état de l'environnement.

Chapitre II

Introduction

Chapitre III

Conclusion

Chapitre I

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 77: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Pour quoi faire ?

Pour acquérir des données et les transmettre à une station de traitement.

Modélisation du problème :

oUn point de demande est une position géographique dans la région de surveillance où un ou plusieurs phénomènes sont sentis.oUne route est un chemin à partir d'un nœud capteur à un nœud puit en passant éventuellement par l'intermédiaire d'autres nœuds.oChaque phénomène perçu dans un nœud a ses données associées à une route menant à un nœud puits.La détermination d'une topologie:

qui minimise la consommation d'énergie sous contrainte de couverture et connexité.

Chapitre IV

Chapitre II

Introduction

Chapitre III

Conclusion

Chapitre I

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 78: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion
Page 79: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Exemple

Une zone de communication circulaire déterminée par la distance maximum dont deux capteurs peuvent interagir

une route.

Chapitre IV

Chapitre II

Introduction

Chapitre III

Conclusion

Chapitre I

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Page 80: Introduction 4 Chapitre I Chapitre II Chapitre III Chapitre IV Conclusion

Grande couverture avec un minimum d’énergie dans les réseaux capteur :Dans cette partie notre but est d’avoir une couverture maximale avec un minimum d’énergie dans les réseaux capteurs en utilisant des équipements mobiles qui ne consomment pas beaucoup d’énergie.

Chapitre IV

Chapitre II

Introduction

Chapitre III

Conclusion

Chapitre I

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

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Formulation

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

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Exemple

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

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Conclusion

On a proposé d’optimiser la consommation d’énergie dans les réseaux de capteur sans fil ; l’utilisation des équipements mobiles ou la désactivation d’un ensemble spécifique de capteur dans chaque intervalle de temps est possible de réduire la consommation d’énergie et d’éviter le partitionnement prématuré du réseau.

Chapitre IV

Chapitre II

Introduction

Chapitre III

Conclusion

Chapitre I

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

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Bibliographie

Chapitre IV

Conclusion

Chapitre II

Introduction

Chapitre III

Chapitre I

Optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux informatique

Mickael cartron , Olivier SentieysOptimisation énergétique d'un système de communication dédié a

un réseau capteur Claude Chaudet

réseaux de capteurs ,optimisation de la consommation énergétique ) telecom-paris tech ( 12 Novembre 2009)

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Ibrahim Amadou , Guillaume Chelius, Fabrice Valois Routage sans connaissance du voisinage efficace en énergie

CFIP2011Derek O’Connor Colloque Francophone sur l’ingénierie des Protocoles (2011)

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A survey on energi efficient routing in wirless networks

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