Thesis:

Estrategias heurísticas para la solución eficiente del problema de enrutamiento, nivel de modulación y asignación de espectro en redes ópticas elásticas con operación estática

En este trabajo de tesis se resuelve problema RMLSA en redes ópticas elásticas estáticas. Con este objetivo, se desarrollaron dos algoritmos para resolver los problemas del enrutamiento y nivel de modulación; mientras que se desarrollaron otros dos algoritmos para resolver el problema de la asignación de espectro. Los algoritmos de enrutamiento pretenden balancear el ancho de banda total demandado en cada enlace de la red usando las rutas más cortas que exigen el menor número de FSUs. Para el cálculo de las rutas, además, los algoritmos tienen en consideración las degradaciones que experimenta la señal óptica durante su propagación por la capa física. Para lograr un correcto balanceo de la red, la selección de rutas se realiza utilizando tres métricas diferentes: el número máximo de FSUs exigidos a cada enlace, el número máximo de FSUs exigidos en cada ruta, y una medida de costo de la ruta. De esta manera, las rutas se eligen una a una, equilibrando la demanda de ancho de banda en cada enlace de la red. Por otro lado, los algoritmos de asignación de espectro propuestos buscan minimizar la fragmentación espectral introducida en la red mediante el desarrollo de un nuevo paradigma de asignación de espectro, buscando usuarios para un subconjunto dado del espectro de frecuencias, en lugar de los enfoques estándar de asignación de espectro. De esta forma, al tener menor fragmentación, se logra disminuir la capacidad total requerida en la red para atender a todos los usuarios. Los algoritmos de enrutamiento y asignación de espectro fueron evaluados en topologías de redes reales, aprovechando la operación de red estática para ordenar los usuarios previo a la asignación de espectro. El problema RMLSA entonces se resuelve utilizando estrategias basadas tanto en el enrutamiento, la asignación de espectro, como en ambos enfoques combinados.

In this thesis, we solve the RMLSA problem in static elastic optical networks. To this end, two algorithms were developed to address the routing and modulation level issues, while two other algorithms were developed to address the spectrum allocation problem. The routing algorithms aim to balance the total bandwidth demanded on each network link using the shortest paths that require the fewest FSUs. For route calculations, the algorithms also take into account the degradations experienced by the optical signal during propagation through the physical layer. To achieve proper network balancing, route selection is performed using three different metrics: the maximum number of FSUs required for each link, the maximum number of FSUs required on each path, and a path cost measure. In this way, routes are chosen one by one, balancing the bandwidth demand on each network link. On the other hand, the proposed spectrum allocation algorithms seek to minimize the spectral fragmentation introduced into the network by developing a new spectrum allocation paradigm, searching for users within a given subset of the frequency spectrum, rather than standard spectrum allocation approaches. In this way, by reducing fragmentation, the total network capacity required to serve all users is reduced. The routing and spectrum allocation algorithms were evaluated in real network topologies, taking advantage of static network operation to order users prior to spectrum allocation. The RMLSA problem is then solved using strategies based on routing, spectrum allocation, or a combination of both approaches.