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Tipo: Tese
Data do documento: 7-Jun-2019
Autor(es): LOBATO, Fabricio Rossy de Lima
Afiliação do(s) Autor(es): UNIFESSPA - Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará
Primeiro(a) Orientador(a): COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque
Primeiro(a) coorientador(a): CARTAXO, Adolfo da Visitação Tregeira
Título: Aprovisionamento dinâmico de recursos em redes ópticas elásticas multiplexadas por divisão de espaço considerando limitações de camada física
Título(s) alternativo(s): Dynamic resource provisioning in space division multiplexed elastic optical networks considering physical layer limitations
Agência de fomento: CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Citar como: LOBATO, Fabricio Rossy de Lima. Aprovisionamento dinâmico de recursos em redes ópticas elásticas multiplexadas por divisão de espaço considerando limitações de camada física. Orientador: João Crisóstomo Weyl Albuquerque Costa. 2019. 122 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2019. Disponível em:http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/11880 . Acesso em:.
Resumo: Em redes ópticas elásticas (EONs), empregando fibra multi-núcleo (MCF) com núcleos monomodo fracamente acoplados, a diafonia entre os núcleos (XT) pode afetar significativamente o desempenho da rede, particularmente com o aumento do número de núcleos e o comprimento da rota. Portanto, em nível de rede, o problema de roteamento e atribuição de núcleo e espectro (RSCA) consciente de limitações de camada física (IA) é um importante desafio de pesquisa de MCF-EONs. Nesta tese, uma metodologia de aprovisionamento dinâmico é proposta para resolver de forma independente o problema IARSCA levando em conta limitações de camada física. Para obter a minimização do impacto da XT, decompõe-se o problema IA-RSCA em dois subproblemas: o subproblema de roteamento IA e o subproblema de atribuição de núcleo e espectro (IA-SCA). Para a solução de roteamento, um método de pré-computação baseado no k caminhos mais curtos é usado, e uma fase de verificação de limitação de camada física é realizada levando em consideração a relação sinal ruído óptica requerida. Para o subproblema IA-SCA, o novo algoritmo guloso XT-aware é proposto para minimizar o impacto da XT no desempenho das MCF-EONs da seguinte maneira: para cada nova conexão, o nível de potência da XT detectada da nova conexão e conexões interferentes em relação ao limite de potência da XT de cada conexão é minimizado na média sobre todas essas conexões. Essa minimização é obtida escolhendo o núcleo e o intervalo de frequência da nova conexão. De modo a ter em conta a extensão de sobreposição espectral das conexões novas e interferentes na potência da XT detectada, um novo índice de sobreposição de intervalos de frequência é introduzido. O desempenho do algoritmo proposto é avaliado por meio de simulações computacionais. Os resultados mostram que a probabilidade de bloqueio total e a utilização média da rede obtida pelo algoritmo proposto são melhores que as obtidas pelas estratégias de priorização de núcleo, aleatória e first-fit, para diferentes cenários de nível da XT e fragmentação do espectro.
Abstract: In elastic optical networks (EONs) employing weakly-coupled single-mode multi-core fibers (MCF), inter-core crosstalk (XT) can affect significantly the network performance, particularly when the number of cores and the path length increase. Hence, from the network perspective, the impairment-aware (IA) routing, spectrum and core assignment (RSCA) problem is an important research challenge of MCF-EONs. In this thesis, we propose a dynamic provisioning methodology that solves independently the IA-RSCA problem taking impairments physical layer into account. To achieve the XT impact minimization, we decompose the IA-RSCA problem into two subproblems: the IA routing sub-problem and the IA spectrum and core assignment (IA-SCA) sub-problem. For the routing solution, a precomputation method based on the k-shortest path is used, and a physical layer impairment verification phase is performed taking the required optical signal to noise ratio into account. For the IA-SCA sub-problem, the novel XT-aware greedy algorithm is proposed to minimize the XT impact on the MCF-EONs performance as follows: for each new connection, the level of detected XT power of the new connection and interfering connections relative to the XT power threshold of each connection is minimized on the average over all those connections. This minimization is achieved by choosing the core and frequency slot of the new connection. In order to take the spectral overlapping extension of the new and interfering connections into account in the detected XT power, a novel frequency slot overlapping index is introduced. The performance of the proposed algorithm is evaluated through computer simulations. The results show that the total blocking probability and network average utilization achieved by the proposed algorithm are better than the ones obtained by core prioritization, random and first-fit strategies, for different scenarios of XT level and spectrum fragmentation.
Palavras-chave: Algoritmo guloso
Diafonia entre núcleos
Fibra Multi-Núcleo
Multiplexação por Divisão Espacial
Rede Óptica Elástica
Roteamento
Atribuição de Núcleo e Espectro
Área de Concentração: TELECOMUNICAÇÕES
Linha de Pesquisa: ELETROMAGNETISMO APLICADO
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES::SISTEMAS DE TELECOMUNICACOES
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Pará
Sigla da Instituição: UFPA
Instituto: Instituto de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Fonte: 1 CD-ROM
Aparece nas coleções:Teses em Engenharia Elétrica (Doutorado) - PPGEE/ITEC

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