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51 MULTIFLOTS DYNAMIQUES DE COUT ACTUALISI~ par Michel MINOUX Ancien 61bye de l'Ecole Polytechnique, ing6nieur contractuel * MINIMAL R~SUM~. -- On dtudie dans cet article les mdthodes permettant de ddfinir une politique optimale d'extension d'un rdseau de tdldcommunications (rdseaux tdldphoniques, rdseaux de tdldvision, rdseaux de transmission de donndes, etc.). Le probl~me est d'abord formuld dans le langage de la thdorie des graphes, puts rdsolu, clans un cas particulier, grace ~ la programmalion dgnamique. Deux mdthodes de rdsolution approchde sont ensuite proposdes pour le cas gdndral. Les rdsultats obtenus sur des exemples pratiques permettenl de conclure qu'une politique basde sur un crit~re dconomique ~ mogen terme est toujours prdfdrable d~ une politique procddant par drapes successives en recherchant d ehaque dtape un optimum dconomique d court terme. PLAN. -- I : Introduction. II : Position d~probl{}meP II.1. Les donndes de base; II.2. Rdseaux admissibles et m-admissibles; II.3. Taux d'actualisation et co~ts actualisds ; II.4. D~finition du probl~me. III : Rdso- lution du probl~me P' par programmation dynamique III.1. Ddfinition du graphe sdquenliel -G ; III.2. Caractdrisation du chemin optimal dans G; III.3. Une condition suffisante d'optimalitd pour P. IV : Rs du probl~me P IV.1. Un exemple; Iu Premiere mdthode; IV.3. Seconde md~pde. V : Conclusion. Bibliographic (12 r6f.). I. INTBODUCTION Rechercher un multiflot dynamique de coot actua- lisd minimal est l'objectif essentiel en mati~re de planification des rdseaux de tdl6communications (rdseaux tdldphoniques urbain ou interurbain, rdseaux de t616vision, de transmission de donndes, etc.). Pour l'exposd du problbme gdn6ral, nous renvoyons [1]. Rappe]ons simplement qu'il s'agit d'apporter une r~ponse h chacune des trois questions suivantes : Q 1 : Oh investir ? (ddtermination de la structure optimale du graphe des extensions). Q 2 : Quoi investir ? (parrot tous les matdriels de transmission utilisables, quels sont ceux qui permettent de rdpondre ~ la demande de la fa~on la plus dconomique). Q 3 : Quand investir ? (d~termination des dates opti- males des nouveaux investissements -- infra- structure et extensions -- sur chaque art~re du r~seau). Cependant, nous avons montrd dans [1] que la tr6s grande taille des problbmes rdels ne permet pas la recherche de l'optimum exact (il s'agit de programmes en Hombres entiers comportant des dizaines de milliers de variables enti~res) et la mdthode de rdsolution adoptde se ddcompose en deux phases : Phase 1 : r~ponse h Q 1 et h Q 2 (planification h long terme). Le probl~me dynamique est ramend h un problbme statique de multiflot h cofit minimal, avec fonctions de cofit concaves [2,4]. Phase 2 : rdponse h la question Q 3 (planification h moyen terme). On rdsout le probl~me dynamique (datation des investissements), compte tenu des rdsultats obtenus dans la phase 1 [5]. Cet article sera consacr6 h la r6solution des pro- bl6mes soulevds au cours de la phase 2. Les r6sultats obtenus en phase 1 (planification h long terme) seront donc consid6r~s comme des donndes de base, h savoir : -- la structure du rdseau des extensions (liste des art~res faisant l'objet de nouveaux investissements dans le module h long terme), -- sur chaque artbre du rdseau prdc~dent, la suc- cession des investissements prdvus en pr~cisant la nature des matdriels de transmission utilisds, leur capacit~ et leur cofit. II. POSITION DU PBOBL]~ME II.1. Les donn6es de base. On se donne un graphe G = [X, U] non orientd off X = {xl , x2, ..., XN} est l'ensemble des nceuds et off U c X 2 est l'ensemble des ar~tes (] U[ = M). L'inter- valle de temps [0, T] (p~riode d'~tude) est ddcoupd en T intervalles que nous supposerons tous, pour simplifier, de durde dgale h l'unitd (en g6n~ral : une * Au CNET-Issy, groupement RECHERCHE ET CONTROLE DE COMMUTATION, d6partement INGI~NIERIE DES SYSTI'~MES DE COMMUTATION. 1/8 A. TELEC., 30, n ~ 1-2, 1975

Multiflots Dynamiques de Cout Actualisé Minimal

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51

MULTIFLOTS DYNAMIQUES DE COUT ACTUALISI~

p a r

Michel M I N O U X

Ancien 61bye de l 'Ecole Polytechnique, ing6nieur contractuel *

MINIMAL

R~SUM~. - - On dtudie dans cet article les mdthodes permettant de ddfinir une politique optimale d'extension d'un rdseau de tdldcommunications (rdseaux tdldphoniques, rdseaux de tdldvision, rdseaux de transmission de donndes, etc.). Le probl~me est d'abord formuld dans le langage de la thdorie des graphes, puts rdsolu, clans un cas particulier, grace ~ la programmalion dgnamique. Deux mdthodes de rdsolution approchde sont ensuite proposdes pour le cas gdndral. Les rdsultats obtenus sur des exemples pratiques permettenl de conclure qu'une politique basde sur un crit~re dconomique ~ mogen terme est toujours prdfdrable d~ une politique procddant par

drapes successives en recherchant d ehaque dtape un opt imum dconomique d court terme.

PLAN. - - �9 I : Introduction. �9 I I : P o s i t i o n d ~ p r o b l { } m e P I I .1 . Les donndes de base; I I .2 . Rdseaux admissibles et m-admissibles; I I .3 . Taux d'actualisation et co~ts actualisds ; I I .4 . D~finition du probl~me. �9 I I I : R d s o - l u t i on du probl~me P' par programmation dynamique I I I . 1 . Ddfinition du graphe sdquenliel -G ; I I I . 2 . Caractdrisation du chemin optimal dans G; I I I . 3 . Une condition suffisante d'optimalitd pour P. �9 I V : Rs d u p r o b l ~ m e P IV.1. Un exemple; I u Premiere mdthode; IV.3. Seconde md~pde.

�9 V : Conclusion. Bibliographic (12 r6f.).

I . I N T B O D U C T I O N

R e c h e r c h e r un m u l t i f l o t d y n a m i q u e de c o o t a c t u a -

lisd m i n i m a l es t l ' o b j e c t i f e ssen t ie l en m a t i ~ r e de

p l a n i f i c a t i o n des r d s e a u x de t d l 6 c o m m u n i c a t i o n s ( rdseaux t d l d p h o n i q u e s u r b a i n ou i n t e r u r b a i n , r d s e a u x

de t616vis ion, de t r a n s m i s s i o n de donndes , etc.) .

P o u r l ' e x p o s d du p r o b l b m e gdn6ral , n o u s r e n v o y o n s [1]. R a p p e ] o n s s i m p l e m e n t q u ' i l s ' a g i t d ' a p p o r t e r

u n e r~ponse h c h a c u n e des t ro i s q u e s t i o n s s u i v a n t e s :

Q 1 : O h i n v e s t i r ? ( d d t e r m i n a t i o n de la s t r u c t u r e o p t i m a l e du g r a p h e des e x t e n s i o n s ) .

Q 2 : Q u o i i n v e s t i r ? (par ro t t o u s les m a t d r i e l s de

t r a n s m i s s i o n u t i l i s ab l e s , que l s s o n t c e u x qu i p e r m e t t e n t de r d p o n d r e ~ l a d e m a n d e de la fa~on la p lus d c o n o m i q u e ) .

Q 3 : Q u a n d i n v e s t i r ? ( d ~ t e r m i n a t i o n des d a t e s op t i -

m a l e s des n o u v e a u x i n v e s t i s s e m e n t s - - i n f ra - s t r u c t u r e e t e x t e n s i o n s - - su r c h a q u e a r t~re du r~seau) .

C e p e n d a n t , n o u s a v o n s m o n t r d d a n s [1] que la t r6s

g r a n d e t a i l l e des p r o b l b m e s rdels ne p e r m e t pas la

r e c h e r c h e de l ' o p t i m u m e x a c t (il s ' a g i t de p r o g r a m m e s

en H o m b r e s e n t i e r s c o m p o r t a n t des d i za ines de mi l l i e r s

de v a r i a b l e s en t i~res ) e t la m d t h o d e de rd so lu t i on a d o p t d e se d d c o m p o s e en d e u x p h a s e s :

Phase 1 : r~ponse h Q 1 e t h Q 2 ( p l a n i f i c a t i o n h

l o n g t e r m e ) . L e p r o b l ~ m e d y n a m i q u e es t r a m e n d h

un p r o b l b m e s t a t i q u e de m u l t i f l o t h cof i t m i n i m a l ,

a v e c f o n c t i o n s de cof i t c o n c a v e s [2,4].

Phase 2 : r dponse h l a q u e s t i o n Q 3 ( p l a n i f i c a t i o n

h m o y e n t e r m e ) . On r d s o u t le p r o b l ~ m e d y n a m i q u e ( d a t a t i o n des i n v e s t i s s e m e n t s ) , c o m p t e t e n u des

r d s u l t a t s o b t e n u s d a n s l a phase 1 [5].

Ce t a r t i c l e sera consac r6 h la r 6 so lu t i on des p r o -

b l6mes sou levds au cou r s de la phase 2. Les r 6 s u l t a t s o b t e n u s en phase 1 ( p l a n i f i c a t i o n h long t e r m e ) s e r o n t

donc cons id6r~s c o m m e des donndes de base , h s a v o i r :

- - la s t r u c t u r e du rdseau des e x t e n s i o n s ( l i s te des a r t~res f a i s a n t l ' o b j e t de n o u v e a u x i n v e s t i s s e m e n t s

dans le m o d u l e h l o n g t e r m e ) ,

- - su r c h a q u e a r t b r e du rdseau p rdc~den t , l a suc- cess ion des i n v e s t i s s e m e n t s p r d v u s en p r ~ c i s a n t la

n a t u r e des m a t d r i e l s de t r a n s m i s s i o n ut i l isds , l e u r

c a p a c i t ~ e t l e u r cof i t .

I I . P O S I T I O N D U P B O B L ] ~ M E

I I . 1 . L e s d o n n 6 e s d e b a s e .

On se d o n n e un g r a p h e G = [X, U] non o r i en td off

X = {xl , x 2 , ..., XN} es t l ' e n s e m b l e des nceuds e t off U c X 2 es t l ' e n s e m b l e des a r~ tes (] U[ = M) . L ' i n t e r -

va l l e de t e m p s [0, T] (p~r iode d ' ~ t u d e ) es t ddcoupd

en T i n t e r v a l l e s q u e n o u s s u p p o s e r o n s tous , p o u r

s impl i f i e r , de du rde dgale h l ' u n i t d (en g6n~ra l : u n e

* A u CNET-Issy, groupement R E C H E R C H E E T C O N T R O L E D E C O M M U T A T I O N , d6partement I N G I ~ N I E R I E D E S SYSTI'~MES D E

C O M M U T A T I O N .

1/8 A. TELEC., 30, n ~ 1-2, 1975

5 2 M. M I N O U X . -- M U L T I F L O T S D Y N A M I Q U E S D E C O U T A C T U A L I S I ~ M I N I M A L

a n n 6 e ; l ' i n s t a n t l = 0 r e p r d s e n t e a l o r s l ' a n n d e o r i g i n e

e t t = T l ' a n n 6 e horizon d e l ' 6 t u d e ) . A e h a q u e i n s -

t a n t t (0 ~< t ~ T), le g r a p h e G e s t p a r c o u r u p a r

K = N ( N - - 1 ) / 2 ) r io t s inddpendants n o t d s ~0i~. p o u r

i = 1, ..., N ; j = 1, ..., N e t i < j . P a r c o n v e n t i o n ,

le r io t ~01~. a p o u r e x t r d m i t 6 s x~ e t xj (x~ ~ X , xj ~ X )

e t l ' a b s e n c e d ' o r i e n t a t i o n f a i t q u e c h a c u n de ces n c e u d s

p e u t ~ t r e c o n s i d d r 6 a u s s i b i e n c o m m e source q u e

c o m m e pui l s . D ' a u t r e p a r t , l a v a l e u r de c h a q u e

r o t ?i~. ( n o t 6 e v(~0~j)) e s t u n e d o n n d e i m p o s d e dtj( t) h

e h a q u e i n s t a n t l (0 ~ t ~ T).

N. B. - - P o u r t donn6, 6tre nul les ; on peu t t r6s

d~j(t) -- 0

ce qui signifie simplement dans le probl6me.

cer ta ines va leurs dfj(t) p e u v e n t b ien avoi r aussi :

(Vt = 0 ..... T),

que le riot ?t~. n ' i n t e r v i e n t pas

N o u s s u p p o s e r o n s q u e les d~j(t) s o n t des n o m b r e s

e n t i e r s e t q u e l ' o n a : d i j (0 ) ~< d~j(1) ~< ... ~< d ~ ( T )

( V i = 1 . . . . . N ; V j = 1 . . . . . N ; i < j ) .

A c b a q u e a r~ te , u ~ U d e G, o n f e r a c o r r e s p o n d r e

T v a r i a b l e s n o n n 6 g a t i v e s e t e n t i 6 r e s :

Yu(1) , Yu(2) . . . . . Y u ( T ) ,

r e p r ~ s e n t a n t la c a p a c i t 6 i n s t a l l e e s u r l ' a r f i t e u

c h a q u e i n s t a n t de l a p d r i o d e [1, T]. L a c a p a c i t 6 in i -

t i a l e Yu(0) de l ' a r ~ t e u ( c o r r e s p o n d a n t h l ' i n s t a n t

t = 0) e s t u n e d o n n 6 e d u p r o b l ~ m e . E n f i n , p o u r

c h a q u e a r ~ t e u ~ U de G, o n se d o n n e le co f i t d ' i n s -

t a l l a t i o n ~Pu(Yu) de l a c a p a c i t 6 Yu �9 N o u s s u p p o s e r o n s

q u e :

- - les f o n c t i o n s r s o n t d6 f in i e s p o u r Yu~[O, Yu]

off Yu es t u n e b o r n e s u p e r i e u r e d u r io t s u r l ' a r ~ t e u

(Vt = 0, ..., T). R e m a r q u e r q u e la v a l e u r :

Y~a= = ~ d~j(T) e s t u n e b o r n e s u p 6 r i e u r e a d m i s s i b l e

p o u r t o u t u ~ U ;

- - les ~ u ( Y u ) s o n t des f o n c t i o n s n o n n 6 g a t i v e s e t

c r o i s s a n t e s ( a u sens l a r g e ) d e l a c a p a c i t 6 i n s t a l l 6 e Yu �9

Co5~ r 1 6 5

I i I

I I I I

A _ _ I O ' Yu (0)

J -I I J I i t I I

I i i J Capac;t~

Yu

FIc,. 1. - - Sur une ar~te u, le coflt ~Pu(Yu) est une fonetion non ndgative croissante (au sens large) de la capacit6 totale installde (g6n6ralement fonctions lindaires par morceaux et/ou en escalier). Comme la capacitd exis tante h l ' i ns tan t 0 ne

coflte rien, on a ~Pu(Yu) = 0 pour 0 ~ Yu ~ Yu~0).

Ces h y p o t h 6 s e s s o n t t r 6 s g d n 6 r a l e s (e l les e x p r i m e n t

s i m p l e m e n t q u e l ' i n s t a l l a t i o n d e t o u t e c a p a c i t 6 s u p -

p l d m e n t a i r e e s t c o f i t e u s e ) e t r e c o u v r e n t le cas p r a -

t i q u e le p lu s i m p o r t a n t des f o n c t i o n s l i n6a i r e s p a r

m o r e e a u x e t des f o n c t i o n s en esealier (Fig . 1).

II.2. R 6 s e a u x admiss ib les et m-admiss ib le s .

E n a s s o c i a n t a u x ar(~tes de G = [X , U] des c a p a -

c i t6s Yx , Ye . . . . , Y M , o n d 6 f i n i t le rdseau R = [ G, Y]

e t le v e c t e u r Y = [ Y 1 , Y2 . . . . . Y M ] T e R M+ s e r a

a p p e l d vecteur descr ip t i f d u r 6 s e a u R.

E t a n t d o n n ~ d e u x r 6 s e a u x R e t R ' de v e c t e u r s des -

c r i p t i f s Y e t Y' o n d 6 f i n i t l a r e l a t i o n de dominance

( a u sens l a r g e ) n o t 6 e oc p a r :

Y__oc Y ' ~ Yu <~ Y ' u ( V u c U) .

O n d i t q u e R ' d o m i n e R ( a u sens l a rge ) , ce q u e

l ' o n n o t e r a p a r e x t e n s i o n : R o r R ' .

O n d 6 f i n i t de m ~ m e u n e r e l a t i o n de dominance

stricte n o t 6 e oc :

Y or Y ' <::> Yu <- Y ' u ( V u ~ U),

e t :

=lu o@ U t e l q u e : Yuo < Y ' U 0 "

P o u r 0 ~< t ~< T, le r 6 s e a u R ( t ) = [G, Y(t) ] de

v e c t e u r d e s c r i p t i f Y( t ) = [Yl ( t ) , Y2(t) . . . . . YM(I) ] T es t

d i t admiss ible s ' i l e x i s t e u n m u l t i f l o t q~ = [?~j] h

c o m p o s a n t e s e n t i ~ r e s , c o m p a t i b l e a v e c les c a p a e i t f s

Yu( t ) e t t e l q u e :

v ( cp~ j ) - di j ( t ) (Vi e t Vj , i < j ) .

N. B. - - La c o n t r a i n t e d ' i u t @ r i t 6 sur les composan t e s des riots q~ij i n t e r v i e n t darts la p l u p a r t des probl6mes pra- t iques ; c e p e n d a n t , t o u t ce qui su i t se gdn6ralise sans diM- cult6 au eas o/1 on dds i re ra i t s ' en af f ranehi r , m o y e n n a n t que lques hypo th6ses s u p p l d m e n t a i r e s , en par t icu l ie r sur les fonc t ions ~ u .

L e r 6 s e a u i n i t i a l (h l ' i n s t a n t t = 0) R ( 0 ) = [G, Y(0 ) ]

e s t s u p p o s 6 a d m i s s i b l e .

Ceci 6 t a n t , n o u s d i r o n s q u ' u n r d s e a u R = [G, Y]

e s t m i n i m a l - a d m i s s i b l e ou , p l u s b r i 6 v e m e n t :

m-admis s ib l e si t o u t r 6 s e a u R ' = [G, Y ' ] t e l q u e

Y ' o c Y ( d o m i n a n c e s t r i c t e ) n ' e s t p a s a d m i s s i b l e .

N o u s v e r r o n s q u e les r 6 s e a u x m - a d m i s s i b l e s j o u e n t

u n r61e i m p o r t a n t d a n s n o t r e ~ t u d e .

II.3. T a u x d 'ac tua l i sa t ion et coht s actual is6s .

P a r d 6 f i n i t i o n , le co f i t a c t u a l i s 6 ( en f r a n c s de

l ' a n n 6 e 0) d ' u n e s u i t e d ' i n v e s t i s s e m e n t s de v a l e u r s :

I (1) , I (2) , ..., I ( T ) r6a l i s6s a u x i n s t a n t s t - - 1, 2 . . . . , T

e s t :

C a - - I (1) + I (2) F -..-4- I ( T ) _ (1 + "r) (1 -)- v) 2 (1 + ~)T

A. T~LEC., 30, n ~ 1-2, 1975 2 / 8

M. M I N O U X . -- M U L T I F L O T S D Y N A M I Q U E S D E C O U T A C T U A L I S I ~ M I N I M A L 53

Le p a r a m ~ t r e T ( g 6 n 6 r a l e m e n t compr i s e n t r e 0,1

e t 0,2) es t appe l6 laux d'actualisation. I1 d 6 p e n d d ' u n

g r a n d n o m b r e de f a c t e u r s d c o n o m i q u e s te ls q u e : le l o y e r de l ' a r g e n t , le t a u x de c ro i s sance de l ' e n t r e -

pr ise , e tc . I1 se ra cons idd rd ici c o m m e u n e donnde

e x t e r n e du p r o b l 6 m e .

11.4. D6finition du problSme (P).

Le p r o b l ~ m e du m u l t i f l o t d y n a m i q u e de cof l t a c t u a -

lis6 m i n i m a l es t de d 6 t e r m i n e r les v a r i a b l e s Yu(l)

(Vu ~ U, t = l , ..., T), v d r i f i a n t les e o n t r a i n t e s :

( I I .4 .1 ) : les T r 6 s e a u x R ( 1 ) = [G, Y(1)],

R(2 ) = [G, Y(2)] ,

R ( T ) = [ G. Y(T) ],

d o i v e n t ~tre a d m i s s i b l e s .

( I I .4 .2 ) : p o u r t o u t t = 1, ..., T, on do i t a v o i r :

Y ( t - 1) or Y(I) ( c o n t r a i n t e de d o m i n a n c e la rge) ,

e t m i n i m a l i s a n t le cof l t a c tua l i s6 :

�9 = E E O u Y u ( ( l ) ) - - O u ( Y u ( l - - 1 ) ) ,

t = l . . . T uC---U ( 1 - 7 T ) t

�9 r e p r 6 s e n t e le co f i t a c t u a l i s 6 t o t a l de d6ve lop -

p e m e n t du r6 seau su r l a p 6 r i o d e [0, T].

L a c o n t r a i n t e ( I I . 4 . 2 ) es t i m p o r t a n t e d ' u n p o i n t de r u e p r a t i q u e ; el le e x p r i m e en effet q u ' u n i nves t i s -

s e m e n t e f fec tud ~ l ' i n s t a n t t n e p e u t p lus ~tre r emis en cause au con r s des ann6es u l t6 r ieures . C o m m e la

p r i n c i p a l e d i f f icu l t6 d u p r o b l ~ m e r6s ide dans la pr ise

en c o m p t e de c e t t e c o n t r a i n t e , nous c o m m e n e e r o n s

p a r 6 tud i e r le p r o b l ~ m e ( P ' ) d 6 d u i t de (P) en r e l a x a n t l a c o n t r a i n t e I I .4 .2 . O n p e u t a lors ca r ac t6 r i s e r de

fa~on s imp le u n e s o l u t i o n o p t i m a l e de (P ' ) e t en d6du i re une c o n d i t i o n su f f i san te d ' o p t i m a l i t 6 p o u r (P).

Ddmonstralion.

S o i e n t T r 6 s e a u x R(1) , R(2) . . . . . R ( T ) de v e e t e u r s

d e s e r i p t i f s Y(1), Y(2), ..., Y ( T ) f o r m a n t u n e so lu t ion

o p t i m a l e de (P ' ) de cof i t (I)*, e t s u p p o s o n s p a r e x e m p l e q u e B( t ) ne so i t pa s m - a d m i s s i b l e . Cela s ignif ie q u ' i l

e x i s t e R' m-admissible de v e c t e u r d e s c r i p t i f Y' e t te l

q u e Y ' ~ Y(I). So i t ~ ' le cof l t de la so lu t ion :

{R(1), R(2) . . . . . R ( t - - 1), R', R(I + 1) . . . . . R (T)}

O n a :

(I)' - - ( I ) * =

d ' o h :

O ' - - q ~ * =

E Ou(Y'u) - - O u ( Y u ( t - - 1)) . E u (1 + T) t-~ +

y , X O u ( V u ( l + 1 ) ) - - O n ( ~ . ) . ~u (1 + T) t

E Ou(Yu(l)) - - O u ( Y u ( t - 1)) .Eu (1 + T) t-1

E Ou(Yu(t + 1)) - - Ou(Yu(t)) , , ~ u (1 + T)t

E O . ( r ~ ) - - o ~ ( Y ~ ( l ) ) uEU (1 + =)t-1 -}-

Ou(Yu(t)) -- aPu( Yu) ~ u (1 + : ) t

E ~u( u ) - - ( I )u (Yu( t ) ) 1 . = . e v (1 + =)t-1 I - - 1 ~

C o m p t e t e n u du f a i t q u e les Ou(Yu) s o n t c ro i s san tes

(au sens la rge) e t q u e T > 0, on a : O ' - - O * ~< 0. C o m m e on ne p e u t pas a v o i r O ' - - O* < 0 (d ' apr~s

l ' o p t i m a l i t 6 de O * ) , n @ e s s a i r e m e n t O ' = (I)*. E n

p r e n a n t s u c c e s s i v e m e n t t = 1, ..., T e t en r @ d t a n t l ' o p d r a t i o n , c h a q u e fois q u e l ' o n r e n c o n t r e un r6seau

q u i n ' e s t pas m - a d m i s s i b l e , on o b t i e n t u n e n o u v e l l e

s o l u t i o n o p t i m a l e , de m ~ m e cof i t O* e t c o n f o r m e

l ' 6 n o n c 6 du t h 6 o r ~ m e 1.

Bernarque.

La propridt6 ne se gdndralise pas au cas du probl6Ine (P) ; en effet, darts la d6mons t ra t ion ci-dessus, on n ' a pas n@es- sa i rement Y(t - - 1)o~ Y'.

O n d d d u i t du thdor~me 1 le co ro l l a i r e :

III. B~,SOLUTION DU PROBL~.ME (P') PAR PROGRAMMATION DYNAMIQUE

Corollaire.

On ne p e r d pas l ' o p t i m a l i t 6 en l i m i t a n t la r e c h e r c h e de la s o l u t i o n de (P ) ' a u x su i t e s {R(1), R(2) . . . . . R (T)}

c o m p o s d e s de r d s e a u x m - a d m i s s i b l e s .

N o u s m o n t r o n s d a n s ce e h a p i t r e c o m m e n t le p ro-

b l a m e (P ' ) ( p r o b l ~ m e (P) sans la c o n t r a i n t e I I .4 .2)

p e u t se f o r m u l e r d a n s le l a n g a g e de la p r o g r a m m a t i o n

d y n a m i q u e [6], ou e n c o r e e o m m e la r e e h e r e h e d ' u n

p lus c o u r t c h e m i n d a n s u n g r a p h e s6quen t i e l G. P o u r

d6f in i r les s o m m e t s de G ( e n s e m b l e des 6ta ts) , nous u t i l i s e rons un r d s u l t a t p r61 imina i re .

Thdor~me I .

P a r m i t o u t e s les s o l u t i o n s o p t i m a l e s de (P ' ) , il en

e x i s t e au m o i n s n n e , c o n s t i t u 6 e de T rd seaux

m-admissibles.

I I I . 1 . D 6 f i n i t i o n du graphe s6quentiel G .

A c h a q u e i n s t a n t t ( l ~< l ~< T) le n o m b r e Pt de

r 6 s e a u x m - a d m i s s i b l e s d i f f6 ren t s es t fini. Cela r6su l te du f a i t q u e les c o m p o s a n t e s des v e c t e u r s de sc r i p t i f

s o n t en t i~res e t bo rndes (*). Les Pt r 6 s e a u x en q u e s t i o n

s e r o n t no t6s RJ(t) ( p o u r 1 <~ j <~ Pt) e t les v e c t e u r s

(*) Dans le cas off on n 'a pas la eontrainte d'int~grit6, un certain nombre d'hypoth~ses suppl6mentaires sont n6cessaires pour avoir eette propri~t&

3/8 A. T~LEC., 30, n ~ 1-2,, 1975

54 M. M I N O U X . -- M U L T I F L O T S D Y N A M I Q U E S D E COUT ACTUALIS]~ M I N I M A L

d e s e r i p t i f s e o r r e s p o n d a n t s : YJ(t) = [Y~u(t)]uEu.

C o n s i d O r o n s a lo r s le g r a p h e G (Fig . 2) d o n t les n c e u d s

R = {2) ~ t (T}

R ~ (2) R Pr (T)

Fro. 2. - - Le graphe sdquentiel G associ6 au probl~me (P'). Les nceuds de G correspondent, pour chaque t -- 1, ..., T, aux Pt r6seaux m-admissibles diff6rents. Le noeud origine correspond an rdseau R(0) (h l ' i ns tan t 0). Pour 1 ~< t ~< T, il existe un are [ R l ( t - 1), R/(t)] de longeuur :

X [~u(Y{,(t)) - - (I)u(Y~,(t - - 1))1/ (1 § z ) t - i . uEU

Les ares jo ignan t les RJ(T) h R (T § 1) (extrdmit6) sont de longueur nulle.

T c o r r e s p o n d e n t a u x p ~, Pt r d s e a u x m - a d m i s s i b l e s

l= t RJ( t ) (1 <~ t <<. T, 1 <~ j <~ Pt). E n o u t r e , o n m u n i t ~ d ' u n n c e u d o r i g i n e ( 6 t a t i n i t i a l ) c o r r e s p o n d a n t a u r 6 s e a u

R ( 0 ) = [G, Y ( 0 ) ] e t d ' u n n c e u d e x t r 6 m i t 6 R ( T + 1)

r e p r 6 s e n t a n t l a r 6 s e a u ~ l ' ~ t a t f ina l . P o u r t o u t

t(1 ~< t ~< T), o n s u p p o s e q u e t o u s les a r c s [ R / ( t - - 1 ) ,

RJ'(t)] e x i s t e n t ( ~ e s t u n g r a p h e s 6 q u e n t i e l c o m p l e t

e t o r i e n t 6 ) e t s o n t m u n i s des l o n g u e u r s ( n o n n 6 g a t i v e s ) :

y [ R i ( t - - 1 ) , R J ( t ) ] = ~ (~u(Yd(t))--(1)u(Yiu(t--1)) ~Eu (1 + = ) t - i

r e p r d s e n t a n t le c o o t ( ac tua l i sO) des i n v e s t i s s e m e n t s

n d c e s s a i r e s p o u r p a s s e r d u r d s e a u R i ( t - - 1 ) h F ins -

t a n t t - - 1, a u r d s e a u RJ( t ) h l ' i n s t a n t t. E n f i n , t o u s

les a rcs [RJ (T ) , R ( T + 1)] e x i s t e n t e t s o n t de l on - g u e u r n u l l e (F ig . 2).

I1 rOsu l t e d e la d d f i n i t i o n de G q u e t o u t c h e m i n

d ' o r i g i n e 13(0) e t d ' e x t r d m i t d R ( T + 1) da r t s G cor -

r e s p o n d h u n e s o l u t i o n d u p r o b l ~ m e ( P ' ) . I1 s ' a g i t

a lo r s de d d t e r m i n e r le p l u s c o u r t c h e m i n de R ( 0 ) h R ( T + 1).

E t a n t d o n n ~ le n o m b r e ~ n o r m e de s o m m e t s de G ,

il es t d v i d e m m e n t e x e l u d e c o n s t r u i r e G p o u r r ~ s o u d r e

(P ' ) . N o u s a l l o n s vo i r , a u e o n t r a i r e , c o m m e n t l ' o n

p e u t c a r a e t d r i s e r de f a g o n s i m p l e le e h e m i n o p t i m a l .

III .2 . C a r a c t 6 r i s a t i o n du c h e m i n o p t i m a l d a n s G.

P o u r u n r 6 s e a u RJ( t ) m - a d m i s s i b l e h l ' i n s t a n t t

(1 <~ j <~ Pt), o n n o t e (I)(RJ(t)) le c o o t non actualisd de R/ ( / ) , h s a v o i r la q u a n t i t ~ :

O ( R J ( t ) ) Z O u ( Y ~ ( t ) ) . u E U

O n n o t e 6 g a l e m e n t R * ( t ) le rOseau m - a d m i s s i b l e

de c o o t m i n i m a l h l ' i n s t a n t t, e ' e s t - h - d i r e :

( I ) ( R * ( t ) ) = m i n {(P(RJ(t))}.

j = l_ .p t

On p e u t a lo r s ~ n o n c e r :

T h d o r d m e 2.

Le c h e m i n { R * ( 1 ) , R * ( 2 ) . . . . , l q * ( T ) } es t u n c h e -

r a in de l o n g u e u r m i n i m a l e d a n s G, c ' e s t - h - d i r e c o r r e s -

p o n d a n t h u n e s o l u t i o n o p t i m a l e de (P ' ) .

Ddmonstration.

C o n s i d ~ r o n s t r o i s i n s t a n t s c o n s ~ c u t i f s t, t + 1, t + 2.

S u p p o s o n s q u e le p l u s c o u r t t h e r e i n (en c o o t a e t u a l i s 6 )

d a n s G p a s s e p a r R ( t ) e t c h e r e h o n s le p l u s c o u r t

c h e m i n e n t r e R ( 0 ) e t R ( t + 2) p o u r u n n c e u d q u e l -

c o n q u e de G h l ' i n s t a n t t - - 2. P o u r a l l e r de R( / ) h

R ( t + 2), o n p e u t p a s s e r :

- - so i t p a r R * ( / § 1),

- - so i t p a r u n a u t r e n c e u d R ( t + 1) =/: R * ( t + 1)

(F ig . 3).

t l + I t ~ - 2

I I 9 ( t + 1 ) ]

" R * ( t + 11 I

L [

+ 2)

Fro. 3. - - Caract6risat ion du chemin optimal darts G' . Pa r d~finition de R*(t + 1), on a : c 1 ~<c a . D 'au t re par t : c 1 + c 2 -- c 3 + c 4. Ceci pe rmet de mont rer que le coot actualis6 du chemin passan t pa r R*(t + 1) est inf6rieur au

coot actualis~ de t ou t autre chemin.

A p p e l o n s r e s p e c t i v e m e n t C 1 , C 2 , C a , C 4 l e s c o o t s ( n o n

ac tua l i s~s ) des a r c s [R( / ) , R * ( t + 1)] ; [ R * ( t + 1),

R ( t § 2 ) ] ; [R( t ) , R ( t + 1)] e t [R( t + 1), R ( t + 2)] .

On a : c i q - c 2 = c a + c4 , e t p a r a i l l eu r s l ' o p t i m a l i t 6

de R * ( t § 1) i m p l i q u e : c 1 ~< c a .

Le c o o t a c t u a l i s 6 d u p r e m i e r c h e m i n e s t a l o r s :

Cl C2 ? i - (1 + v) i + (1 + "r) t+l '

ce lu i d u d e u x i ~ m e c h e m i n :

C3 r Cl Av C2 + 2 - ( 1 - ~ "Y) t ~- ( 1 - ~ % - ) t + 1 - - ( I + %-)t+l ~-

L (1 § "r) t 1 1 + "r

d 'o f l l ' o n d 6 d u i t :

e l - - C3 r ~1 - + 2 - (1 + v)t [_1 - - - 1 ] 4 0 ,

l + v

ce qu i m o n t r e b i e n q u e ~ i ~< ~ 2 . O n d d m o n t r e a l o r s le thdorbme 2 p a r r O c u r r e n c e s u r t .

A. TI~LEC., 30, n ~ 1-2, 1975 4 /8

M. M I N O U X . -- M U L T I F L O T S D Y N A M I Q U E S D E C O U T A C T U A L I S I ~ M I N I M A L 5 5

I I I . 3 . U n e condition suffisante d'optimalit6 la f g u r e 4. On 6 t u d i e son 6 v o l u t i o n sur d e u x p 6 r i o d e s pour (P). ( T : 2) ; le t a u x d ' a c t u a l i s a t i o n es t suppos6 de 15 %.

E n g6n6ra l , l a l o n g u e u r du c h e m i n :

{R*(1) , R * ( 2 ) . . . . . R * ( T ) }

es t une b o r n e i n f6 r i eu r e du cof i t de l ' o p t i m u m de (P) ,

p u i s q u e l ' e n s e m b l e des so lu t ions de (P) es t inc lus da~s ! ' euse rnb !e des so lu t i ons de (P ' ) . Cepe, n d a n t , il

p e u t se f a i r e q u e ce c h e m i n c o r r e s p o n d e 6 g a l e m e n t une s o l u t i o n de (P) , a u q u e l cas c ' e s t aussi u n e

so lu t ion o p t i m a l e de (P) , e t on p e u t 6nonce r :

Th~or~me 3.

Si l ' o n a : R* (1 ) or R*(2 ) or ... ~___ R * ( T ) , a lors

{R*(1), R * ( 2 ) . . . . . R * ( T ) } es t une so lu t i on o p t i m a l e

de (P). L a r ~ s o l u t i o n du p r o b l ~ m e d y n a m i q u e sc r a m ~ n e ,

dans ces c o n d i t i o n s , h la r6so lu t ion de T p r o b l ~ m e s

s t a t i q u e s de mul t . i~0 t h cof i t m i n i m a l .

IV. RI~SOLUTION DU PROBL~.ME (P)

N o u s 6 t u d i o n s ici les m 6 t h o d e s de rd so lu t i on app l i -

cab les au p r o b l ~ m e (P) dans le cas (le p lus f r 6 q u e n t

en p r a t i q u e ) off l a su i t e {R*(1) , R*(2 ) . . . . . R* (T)} ne s a t i s f a i t p a s les c o n t r a i n t e s I I .4 .2 . N o u s i l lus-

t r e r o n s d ' a b o r d ce g e n r e de s i t u a t i o n sur un p e t i t

e x e m p l e . P u i s n o u s p r o p o s e r o n s d e u x m 6 t h o d e s de

r6 so lu t i on a p p r o c h 6 e du p r o b l ~ m e (P) a y a n t la p a r - t i cu l a r i t~ de c o n d u i r e t o u t e s les d e u x h l a so lu t i on

o p t i m a l e l o r s q u e la c o n d i t i o n du lhdor~me 3 es t

sa t i s fa i t e . C e p e n d a n t , en deho r s de ce cas tr~s p a r t i - cu l ie r , n o u s m o n t r e r o n s q u e ees d e u x m 6 t h o d e s s o n t

lo in d ' e t r e 6 q u i v a l e n t e s q u a n t h la qua l i t 6 des r6sul-

t a t s o b t e n u s . D a n s t o u t e la su i t e , nous s u p p o s e r o n s q u e l ' o n

d i spose d ' u n a l g o r i t h m e p o u r la d 6 t e r m i n a t i o n d ' u n m u l t i r i o t ( s t a t i q u e ) de eof i t m i n i m a l (les f o n c t i o n s de

c o o t v 6 r i f i a n t les h y p o t h e s e s exp l i c i tdes au w I I .1) ; ee p r o b l ~ m e es t lo in d ' e t r e t r i v i a l en r a i s o n de la n o n -

c o n v e x i t 6 e t m ~ m e de la n o n - e o n t i n u i t 6 des f o u c t i o n s de cofit . L a m 6 t h o d e de r6so lu t ion p r6con i s6e dans

la r6 f6 rence [5, chap . IV] es t de n a t u r e h e u r i s t i q u e , m a i s s ' a p p l i q u e a u x r d s e a u x de g r a n d e t a i l l e ; e l le

u t i l i se u n a l g o r i t h m e de r e c h e r c h e d ' u n m u l t i f l o t

c o m p a t i b l e d a n s u n g r a p h e non o r i en t6 m u n i de

c a p a c i t ~ s (cf. [7]). P a r a i l leurs , on se r e p o r t e r a u t i - l e m e n t a u x r6 f6 rences [8 h 10] qu i t r a i t e n t de p r o -

b l ames s imi l a i r e s .

IV.1. Un exemple.

C o n s i d 6 r o n s le g r a p h e h 3 nceuds e t 3 ar~tes de

1

~ " ~ ,I~:3 (0)=0

~l~(O) = 0 I ~ r / ~ : (O<Y~IO00)

4']2(Y) = 60

(O<Y r I000)

~P2s rut = u 4~2~ (y) = 40(0<Y<1000)

2

FIG. 4. - - Un graphe h 3 nceuds et 3 ar~tes pris comme exemple. On a indiqu6, en regard de chaque arSte, les caract6ristiques

de la fonction du coflt.

A c h a q u e i n s t a n t (t = 1, 2), le g r a p h e est p a r c o u r u

p a r les r iots s u i v a n t s :

d12(1) = I00, d,2(2) = 100,

d,a(1) = 0, d,a(2) = 700,

d~a(1) = 0, d~a(2) = 600.

D ' a u t r e p a r t , su r c h a q u e ar~te , on p e u t :

- - ne pas i n s t a l l e r de c a p a c i t 6 (cof i t = 0),

- - i n s t a l l e r u n e c a p a c i t 6 de 1 000 (cof i t = 60 su r

( 1 - 2 ) ; cof l t = 50 sur ( 1 - 3 ) ; co( i t = 40 sur (2-3)).

P o u r t = 1, le r~seau de cof l t (non ac tua l i s6 ) m i n i m a l

R*(1 ) c o r r e s p o n d h :

Y*a(1) = 1 0 0 0 ; Y~a(1) = 0 ; Y 'a (1) = 0.

P o u r t = 2, le r6seau de cof i t m i n i m a l R*(2 ) cor -

r e s p o n d h :

Y72(2) = 0 ; Y 'a (2) = 1 000 ; Y~a(2) = 1 000.

On c o n s t a t e b i e n q u e l ' o n n ' a pas , dans ce cas ,

Y*(1) o< Y*(2) , e t il e s t c la i r q u e la s o l u t i o n o p t i -

m a l e du p r o b l ~ m e (P) es t o b t e n u e en i n s t a l l a n t des

c a p a c i t 6 s de 1 000 su r (1-3) e t (2-3) h l ' i n s t a n t t = 1 ( a u c u n e c a p a c i t 6 s u p p l 6 m e n t a i r e n ' e s t a lors n6ces - sa i re h l ' i n s t a n t t = 2 ) ; le cof i t ac tua l i s6 de c e t t e

so lu t i on o p t i m a l e es t ( I ) * = 90.

E n f i n , l a s o l u t i o n {R*(1) , R*(2)} d o n n e , p a r r a p -

p o r t au cof i t de l a s o l u t i o n o p t i m a l e , la b o r n e inf6-

r i eu re s u i v a n t e :

6 0 + ( 5 0 + 4 0 - - 6 0 ) / 1 , 1 5 = 86 (dcar t : 4,5 %) .

I V . 2 . P r e m i S r e m ~ t h o d e .

T o u t c o m m e le p r o b l ~ m e (P ' ) , le p r o b l ~ m e (P) p e u t se f o r m u l e r d a n s le l a n g a g e de l a p r o g r a m m a t i o n

d y n a m i q u e , c ' e s t - h - d i r e en t e r m e s de p lus c o u r t

e h e m i n d a n s u n g r a p h e s 6 q u e n t i e l ~. Les nceuds de d e v r a i e n t a lors e o r r e s p o n d r e h l ' e n s e m b l e de t ous l e s

r6seaux admissibles h t o u s l e s i n s t a n t s ( t ~ 1, ..., T)

5 / 8 A. TI~LEC., 30, n ~ 1-2, 1975

56 M. MINOUX. - -

(et non plus seu lemen t aux rdseaux m-admiss ibles , comme dans le graphe G). Pa r ailleurs, l ' exis tence d ' u n arc [ R / ( / - - 1), Ri(/)] dans G serait subordonn6e h la condi t ion : R / ( t - - 1 ) ~ FU(t). (La longueur des arcs de ~ est 6 v i d e m m e n t d6finie de la m~me mani~re que pour les arcs de G.)

Malheureusement , il n ' e s t plus possible de caract6- riser aussi s imp lemen t que dans G le chemin opt imal dans G. D ' au t r e par t , le nombre 6norme de sommets de ~ in t e rd i san t la r6solut ion classique (par pro- g r a m m a t i o n dynamique ) , il fau t t rava i l le r sur impl ic i tement , et se con ten t e r de solut ions approch6es.

Daus ces condi t ions , la premiere mdthode qui v ien t h l ' espr i t consiste h cons t ru i re de proche en proche,

h par t i r de F((0), u n chemin (R(1), R(2) . . . . . R(T)} en s61ectionnant h chaque lois l ' a rc de G de plus faible longueur. D 'oh :

Procddure 1 (en o~)on~).

1) t - o ; f i (o) = R ( o ) = IV, Y(O)] ; ~ ( o ) = v ( o ) ;

2) t : t + l ;

3) d6finir R(t) ~ [G, ~/(t)] comme le rdseau admis-

sible de cofit (I)(R(t)) m i n i m a l et v6r i f iant :

~ r 1) _~ ~ ( t ) ;

4) s i t ~ T, r e tou rne r en 2), sinon, fin de la proc6dure.

A chaque 6tape t, le rdseau de COflt m i n i m a l com- pat ib le avec les con t ra in te s II .4.2 est re tenu. Remar - quer que, dans le cas Oil les condi t ions du lhdor~me 3 sont satisfaites, on a :

R ( 1 ) = R*(1),

R ( T ) = R*(T) ,

et la procddure 1 condu i r a i t h la solut ion opt imale de (P).

Cependant , l ' exp6r ience m o n t r e que cette proc6dure condui t le plus souven t h des solut ions tr~s mauvaises . Ainsi, sur l ' exemple de la figure 4, elle abou t i r a i t la solut ion :

Y12(1 ) : 1 0 0 0 , "Y12(2) : I 0 0 0 ,

~J(13(1) = 0 , ~(13(2) = I 0 0 0 ,

~t23(1 ) : 0, Y2a(2) = 1 000,

de coflt actualis6 :

60 + (40 + 50)/1,15 = 138,

(6cart de + 50 ~o par r appo r t h la solut ion opt imale I).

L'6chec de la procddure 1 peu t s ' expl iquer par le fait qu 'h c h a q u e 6tape t, il f au t pour satisfaire les con t ra in tes II .4.2 s '6car ter un peu plus de la solut ion id6ale {R*(1) . . . . . R*(T)} du probl~me sans con- t ra intes . I1 en r6sul te des a u g m e n t a t i o n s de coflt successives diffici lement contrSlables ( impossible de pr6dire une borne sup6rieure du cofit de la solut ion

MULTIFLOTS DYNA(EIQUES DE COUT ACTUALISI~ DIINIMAL

ainsi obtenue). La procddure su ivan te 6 r i t e ces inconv6nien ts en u t i l i s an t comme solut ion de ddpar t une borne sup6rieure de qual i t6 .

I V . 3 . S e c o n d e m 6 t h o d e .

Soit R*(T) le rdseau m-admiss ib le de co~t (non- actualis6) min ima l (h l ' i n s t a n t T). Comme les va leurs d~j(t) sont non-ddcroissantes (en fonct ion de l), la s6quence {R*(T), R*(T) . . . . . R*(T)} est une solut ion du probl~me (P) et son coflt qb(R*(T)) est une borne sup6rieure de l ' o p t i m u m de (P) (c 'est aussi la meil- leure des borncs sup6rieures de ce type).

Sur l ' exemple de la figure 4, le r6seau R*(2) condui t h une borne sup6rieure de coflt : 90. Dans ce cas, il y a 6galit6 avec la va leur op t imale , mais cet te s i tua- t ion n ' a rien d ' cxcep t ionne l : en effet, on observe que la borne est d ' a u t a n t plus proche de l ' op t ima l i t6 que le t a u x d ' ac tua l i sa t ion -~ est faible (l '6galit6 cst tou- jours r~alis6e pour ~ 0). Ceci dit, les capacit6s Yu*(T) du r6seau R *( T) 6 t an t en gdn6ral tr~s super- flues pour assurer l ' admiss ib i l i t6 aux i n s t a n t s t : 1, ..., T - - 1 , on pou r r a am6liorer sens ib lement cette solut ion de d6par t en che rchan t h suppr imer tous les inves t i s sements inut i les , d ' abo rd pour t = T - - l , puis t = T - - 2 , etc. D'ofl :

Procddure 2 (en arri~re).

1) t = T ; ]~(T) = R*(T) = [G, Y*(T)I ; ~[(T) : Y*(T) ;

2) t = t - - 1

3) d6finir Ft(t) = [G, Y(t)] c omme le rdseau min ima-

l i san t (I)(R(T)) et v6r i f ian t ~/(t) oc Y(t + 1)

4) si l ~ 0, r e tou rne r en 2 ; s inon, fin de la pro- c6dure.

Si la condi t ion du thdorOme 3 est v6rifide, cette procddure, comme la pr6c6dente , condui t h la solu- t ion optimale. Cependan t , dans la p lupa r t des pro- blames pra t iques qui ne re l~vent pas de ce cas par t i - culier, la procddure 2 se r~v~le tr~s sup6rieure h la procddure 1 (c 'est elle qui est ac tue l l emen t utilisde pour la p lani f ica t ion h m o y e n t e r me des r6seaux de t6Mcommunica t ions td l6phoniques [5]).

Cette supdriorit6 appa ra i t b i en sur l ' exemple de la figure 4, off la procddure 2 c ondu i t h l ' op t imum, tandis que la procddure 1 donne une solut ion de 50 ~o plus cofiteuse.

On a rassembl6 ~galement , dans le t ab leau I, une sdrie de rdsultats compara t i f s ob t enus sur un sons- rdseau h 12 nceuds du r6seau td l6phonique fran~ais ([5], Fig. 8). Six probl~mes de p lan i f ica t ion h moyen t e rme diff6rant soit par les va leurs dij(/), soit par la s t ruc ture du graphe (ensemble des ar~tes), ont 6t6 trai t6s. Dans tous les cas, l ' 6ca r t (en v a l e u r relative) entre les deux mdthodes a p p a r a i t supdrieur h 5 ~o.

A. TELEC., 30, n ~ 1-2, 1975 6/8

M. MINOUX. -- MULTIFLOTS DYNAMIQUES DE COUT ACTUALIS]~ MINIMAL 5 7

TABLEAU I

Comparaison des rdsuttats oblenus (codts exprimds en M . F . ) par les procddures 1 et 2 sur quetques probl~me$ tdmoins (planiflcalion d moyen terme d'un sous-rdseau d 12 nceuds du rdseau tdldphonique interurbain franfais)

Num6ro du probl~me

Caractdristiques du probl~me

Procddure 1 Proeddure 2

Ecar t (procddure 1-proc6dure 2)

1

N = 12 M = 25 T = 4

94 88

6,5 %

N = 12 M-----25 T ~ 6

119 109

9 %

N = 12 M = 22 T = 4

89 82

l 8%

N = 12 M = 22 T = 6

122 106

15 %

N = 12 M = 20 T = 4

89 84

6 %

N = 12 M = 20 T = 6

126 111

13,5 %

m a i s on r e m a r q u e r a q u ' i l p e u t a t t e i n d r e des v a l e u r s b e a u c o u p p lus dlevdes. N o u s a l lons vo i r , en conc lus ion ,

que l les c o n s d q u e n c c s on p e u t t i r e r de ces rdsu l t a t s

d a n s le d o m a i n e de la p l a n i f i c a t i o n des rdseaux.

V. C O N C L U S I O N

D e u x m d t h o d e s de r d s o l u t i o n du p r o b l ~ m e d u

m u l t i f l o t d y n a m i q u e de co f i t ac tua l i sd m i n i m a l o n t

dt6 p rdscn tdes . N o u s a v o n s m o n t r d q u ' i l ex i s te des

cas oh cos m d t h o d e s s o n t l ' u n e e t l ' a u t r e o p t i m a l e s . Darts l e c a s gdndra l , c e p e n d a n t , el les cessen t d ' e t r e

d q u i ~ a l e n t e s , e t la p r o c 6 d u r e en arri~re s ' av~re sys t6-

m a t i q u e m e n t , e t de lo in , m e i l l e u r e q u e la p r o c d d u r e

en avant. C e t t e c o n s t a t a t i o n a d ' i m p o r t a n t e s imp l i - c a t i ons d a n s le d o m a i n e de l a p l a n i f i c a t i o n des r6seaux .

D ' u n p o i n t de r u e 6 c o n o m i q u e , l a p r o c d d u r e en

avant p e u t ~tre cons idd rde c o m m e u n e m d t h o d e de p r o g r a m m a t i o n h court terme : en effet , h c h a q u e 6 tape ,

on ne rda l i se q u e les i n v e s t i s s e m e n t s s t r i c t e m e n t i n d i s p e n s a b l e s p o u r s a t i s f a i r e la d e m a n d e h la pd r iode

s u i v a n t e ; la f o n c t i o n q u e l ' o n m i n i m a l i s e es t a lors u n i q u e m e n t u n e d 6 p e n s e annue l l e . C ' e s t la m d t h o d e

ut i l i s6e en p r a t i q u e : a) so i t en pd r iode de r e s t r i c t i o n

b u d g 6 t a i r e , b) so i t l o r s q u e les v a l e u r s p rdv i s ionne l l e s

de la d e m a n d e f o n t dd fau t .

L a p r o c d d u r e en ar t i s t e , q u a n t fi elle, p e u t ~tre cons iddrde c o m m e u n e m d t h o d e de p l a n i f i c a t i o n

moyen terme : son o b j e e t i f p r i n c i p a l est , en effet, de

m i n i m a l i s e r la s o m m e des ddpenses sur p lus ieurs

pdriodes consdcutives, m ~ m e si eela do i t c o n d u i r e h des

i n v e s t i s s e m e n t s a p p a r e m m e n t m o i n s r e n t a b l c s su r

u n e seule pd r iode ( c o u r t t e r m e ) . Les d d v e l o p p e m e n t s

t h d o r i q u e s q u i p r d c ~ d e n t c o n f i r m e n t , sans 6 q u i v o q u e , q u ' u n e p o l i t i q u e e o h d r e n t e d ' e x t e n s i o n d ' u n rdseau

de t d l d c o m m u n i c a t i o n s (p. ex. : rdseau t d ldphon ique )

ne s a u r a i t en a u e u n eas ~ t re s u b o r d o n n d e exc lus i -

v e m e n t h des o b j e c t i f s fi c o u r t t e r m e ma i s , au con-

t r a i r e , s ' a p p u y e r su r des d t u d e s p r d v i s i o n n e l l e s e t

p r o c d d e r s u e e c s s i v e m e n t du l o n g t e r m e ve r s le m o y e n t e r m e , pu i s du m o y e n t e r m e v e r s le c o u r t t e r m c .

B E M E B C I E M E N TS.

Je remercie Stdphane Guitonneau pour sa contribution a la ddmonstration du thdor~me 2.

M a n u s c r i t recu le 26 fdvrier 1975.

B I B L I O G R A P H I E

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7/8 A. Tg=LEC., 30, n ~ 1-2, 1975

5 8 M. M I N O U X . -- M U L T I F L O T S D ~ r N A M I Q U E S D E COUT ACTUALIS15. M I N I M A L

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Le Directeur de la publ icat ion : M me Y. BOURNAT

I m p r i m e r i e J a c q u e s e t D e m o n t r o n d 26, rue E r n e s t - R e n a n - 25 000 B e s a n g o n - - Published in France D 6 p 6 t 16gal 2e t r imes t r e 1975, u o 8785