Abordagem matemática e algorítmica do problema de roteamento e agregação de tráfego em redes ópticas

• Autor(a) principal: Rangel Silva Oliveira
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/ESBF-9GMP76
• topic: Redes multi-domínio; Agregação de tráfego; Roteamento; Redes ópticas; Otimização; Qualidade de serviço; Computação

A necessidade de se transmitir grandes volumes de dados em redes, com o mínimo de atraso possível, impulsionou pesquisas na área de telecomunicações. As redes ópticas proporcionaram, então, uma infraestrutura para comutação e transmissão de dados de alto desempenho, provendo altas taxas de transmissão e pequeno atraso na entrega dos dados. O comprimento de onda, como unidade de transporte na rede, possui um alto potencial de transmissão de dados. Entretanto, ao se atender um conjunto de requisi ções sem a devida preocupação com a melhor utilização de seus recursos, diversos critérios referentes a qualidade de serviço podem ser prejudicados. Por isso, a agrega- ção de tráfego, que possibilita que diversas demandas sejam trafegadas em um mesmo comprimento de onda, é adotada para prover uma melhor utilização do meio óptico. Além disso, estratégias de proteção contra falhas e balanceamento de carga passam a ser necessárias para que as redes ópticas possam ser utilizadas de forma otimizada, garantindo assim confiabilidade e escalabilidade. Este trabalho apresenta modelos matemáticos e algoritmos para o problema de roteamento, atribuição de comprimentos de onda, agregação de tráfego e proteção em redes ópticas. São analisados diversos critérios como minimização do número de saltos e do número de comprimentos de onda alocados, maximização do balanceamento de carga na rede e do número de requisições atendidas. Eles são tratados nos cenários de único domínio e multi-domínio, este último considerando as abordagens integrada e hierárquica. Como o problema é de alta complexidade, sendo sua solução exata inviável para instâncias de grande porte, foram propostos algoritmos polinomiais, um baseado em GRASP e um outro em um algoritmo evolucionário. Eles são testados com diversas instâncias da literatura e seus resultados são comparados entre si e com a solução ótima obtida pela resolução do modelo matemático associado. Este último é resolvido pelo pacote comercial CPLEX. Os algoritmos apresentaram bons resultados para os critérios, alcançando valores xiii de função objetivo bem próximos aos obtidos pelo pacote comercial CPLEX. O que leva a concluir que esses algoritmos podem ser utilizados em cenários mais realistas.