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Title: Contribuições para o projeto de grooming de tráfego sobre redes ópticas WDM
metadata.dc.creator: Resendo, Leandro Colombi
Abstract: O Problema de Grooming de Tráfego (Traffic Grooming Problem - TGP) trata da combinação eficiente de demandas de baixa velocidade em canais de alta velocidade. Com o objetivo de melhorar a utilização da capacidade da rede, o TGP é frequentemente estudado com métodos de otimização usando como função objetivo a minimização do número de transceptores eletro-´ópticos. Por´em, como o TGP pertence á classe de problemas NP-Completo, soluções ótimas com um pequeno tempo computacional são possíveis apenas para redes pequenas (por exemplo, 6 nós). Neste trabalho são propostos novos modelos de Programação Linear Inteira (Integer Linear Programming - ILP), uma heurística e uma solução híbrida para o TGP em redes translúcidas de médio porte (aproximadamente 12 n´os). Inicialmente, são propostos dois modelos ILP para o TGP, um baseado em formulação nó-enlace e outro em enlace-caminho, de forma que seus resultados foram comparados e usados como base para modelos mais complexos. No método híbrido é usada uma heurística para selecionar os caminhos ópticos (i.e., a topologia virtual) e um modelo ILP para rotear de maneira eficiente as demandas de tráfego sobre as topologias física e virtual. A aplicação desse método permitiu, primeiramente, a quantificação dos benefícios dos caminhos ópticos transparentes, em termos da redução do número de transceptores. Além disso, a diminuição do processamento eletrônico do tráfego de trânsito também foi analisada. Para redes maiores, a fase ILP no método híbrido ainda continua sendo um gargalo para as soluções ótimas, sendo assim necessárias soluções totalmente heurísticas. Este trabalho mostra que soluções eficientes podem ser encontradas usando métodos heurísticos simples e rápidos, onde não foi necessário o aumento do custo computacional para o ajuste de parâmetros complexos relacionados a heurística. Finalmente é proposta uma integração do TGP com sobrevivência. Neste trabalho são propostos modelos ILP para formulação de um método iterativo capaz de oferecer uma proteção incremental em uma rede em malha com a minimização do número de transceptores. Além disso, são estudados dois métodos para a proteção da interconexão de redes multi-anel com dois nós de interconexão, Anel Virtual e Drop&Continue. Para essa investigação os resultados numéricos incluem o grooming de tráfego para diferentes cenários como, configurações opaca vs. translúcida e crescimentos de tráfego inter-anel vs. intra-anel.
The Traffic Grooming Problem (TGP) consists in how to arrange low-bandwidth connection requests into high-capacity lightpaths efficiently. TGP solution aims at improving network capacity utilization. The minimal number optoelectronic transceivers that enable accommodating traffic demands is often used as the objec- tive function for solving TGP. However, TGP belongs to a class of NP-hard problems and optimal solutions are only possible to be found within feasible processing time for small networks (e.g., 6 nodes). This work proposes novel Integer Linear Pro- gramming (ILP) models, heuristic and a hybrid solution to TGP for medium-sized (i.e., around 12 nodes) translucent networks. Initially, ILP models using node-link and link-path paradigms are proposed and their solutions are compared. These models lay the foundations for more complex models addressing issues on network design. A hybrid method is then proposed. It makes use of a heuristic for selecting lightpaths (i.e., the virtual topology) and an ILP model to route the traffic demands over both physical and virtual topologies efficiently. The practical implications of such approach is that it allows, for the first time, the quantification of benefits of transparent lightpaths in terms of transceiver count reduction. Moreover, the miti-gation of transit traffic processing in the electronic layer is also analyzed. For large networks the ILP phase in the hybrid approach again becomes the bottleneck for optimal network design and a fully heuristic solution is necessary. This work shows that efficient solutions can be found through a simple and fast tool for network design without the need of complex parameter tuning, as comparisons with results obtained from solving the hybrid model. Finally, the integration of TGP with survivability is proposed. This work puts forward ILP models for an iterative method using two ILP models to design networks with incremental protection with minimal num- ber of transceivers in mesh networks. Dual Node Interconnected (DNI) multi-ring topologies are studied under inter-ring traffic protection using Virtual Ring (VR) and Drop and Continue (D&C) strategies. Results compare optimal solutions that take into account traffic grooming for different network scenarios including opaque vs. translucent configurations and inter vs. intra traffic growth.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/1910
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