Abordagens para atribuição de espectro em redes ópticas elásticas baseadas em perda de capacidade sob múltiplas rotas
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Publication Date: | 2021 |
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Source: | Repositório Institucional da UFPE |
Download full: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/45594 |
Summary: | Esta Dissertação discute soluções para o problema de roteamento e alocação de espectro em redes ópticas elásticas. As propostas apresentadas são uma adaptação do algoritmo de atribuição de espectro denominado Min Slot-Continuity Capacity Loss (MSCL). Esse algoritmo reduz o impacto da rede ao escolher um conjunto de slots que apresenta a menor perda de capacidade. Ambas as propostas recorrem a um conjunto de múltiplas rotas obtido pelo algoritmo de roteamento Yen-MH, cujo as rotas são selecionadas a partir do menor número de enlaces. As heurísticas são denominadas MSCL Sequencial e MSCL Combinado, definidas pela maneira como elas escolhem a solução dentre as de menor perda de capacidade nas rotas. Os desempenhos das heurísticas MSCL foram comparados com a heurística amplamente utilizada na literatura chamada First-Fit, heurística esta que requer baixo esforço computacional e apresenta bons resultados. Os resultados mostram a capacidade das heurísticas MSCL em reduzir a probabilidade de bloqueio, seguindo o seguinte ordenamento por desempenho: First-Fit, MSCL Sequencial e MSCL Combinado. No entanto, o algoritmo MSCL demanda alto esforço computacional, portanto, procedimentos de otimização foram abordados com o objetivo de melhorar o tempo de simulação das heurísticas, mantendo o compromisso com a probabilidade de bloqueio. As otimizações utilizam heurísticas executadas de forma estática (ou seja, com ordenamento pré-configurado) e dinâmicas (com ordenamento modificado durante a operação da rede). Um algoritmo genético inspirado no NSGAII foi desenvolvido para encontrar soluções mais genéricas e de bom desempenho no espaço de probabilidade de bloqueio e tempo de simulação. As heurísticas foram comparadas com o MSCL padrão, sendo encontradas melhorias para a probabilidade de bloqueio e o tempo de simulação. Os resultados mostram os benefícios dos métodos de otimização, demostrando as suas eficácias. |
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Ambas as propostas recorrem a um conjunto de múltiplas rotas obtido pelo algoritmo de roteamento Yen-MH, cujo as rotas são selecionadas a partir do menor número de enlaces. As heurísticas são denominadas MSCL Sequencial e MSCL Combinado, definidas pela maneira como elas escolhem a solução dentre as de menor perda de capacidade nas rotas. Os desempenhos das heurísticas MSCL foram comparados com a heurística amplamente utilizada na literatura chamada First-Fit, heurística esta que requer baixo esforço computacional e apresenta bons resultados. Os resultados mostram a capacidade das heurísticas MSCL em reduzir a probabilidade de bloqueio, seguindo o seguinte ordenamento por desempenho: First-Fit, MSCL Sequencial e MSCL Combinado. No entanto, o algoritmo MSCL demanda alto esforço computacional, portanto, procedimentos de otimização foram abordados com o objetivo de melhorar o tempo de simulação das heurísticas, mantendo o compromisso com a probabilidade de bloqueio. As otimizações utilizam heurísticas executadas de forma estática (ou seja, com ordenamento pré-configurado) e dinâmicas (com ordenamento modificado durante a operação da rede). Um algoritmo genético inspirado no NSGAII foi desenvolvido para encontrar soluções mais genéricas e de bom desempenho no espaço de probabilidade de bloqueio e tempo de simulação. As heurísticas foram comparadas com o MSCL padrão, sendo encontradas melhorias para a probabilidade de bloqueio e o tempo de simulação. Os resultados mostram os benefícios dos métodos de otimização, demostrando as suas eficácias.CNPqThis Dissertation discusses solutions to the problem of routing and spectrum allocation in elastic optical networks. The presented proposals are an adaptation of the spectrum allocation algorithm known as Min Slot-Continuity Capacity Loss (MSCL). This algorithm reduces the impact on the network capacity by choosing a set of slots that provides the minimum loss of capacity. Both proposals use a set of multiple routes obtained by the Yen-MH routing algorithm, which routes are selected based on the smallest number of links. The heuristics are called MSCL Sequencial and MSCL Combinado, relating how they choose the solution among those with the lowest loss of capacity on the routes. MSCL Sequencial and MSCL Combinado were compared with the widely used heuristic in the literature referred to as First- Fit, which requires low computational effort and presents good results. The results show the capacity of the MSCL heuristics to reduce the blocking probability, presenting the following order in performance: First-Fit, MSCL Sequencial and MSCL Combinado. However, the MSCL algorithm demands high computational effort, therefore, optimization procedures were applied to mitigate the simulation time of the heuristics, keeping the commitment with the blocking probability. Optimizations use static heuristics (i.e., those with pre-configured ordering) and dynamic ones (i.e., those with ordering modified during network operation). A genetic algorithm based on NSGAII was developed to find more generic and well-performing solutions in the space of blocking probability and simulation time. The heuristics were compared with the standard MSCL and improvements on blocking probability and simulation time were found. The results show the benefits of the optimization methods, demonstrating the effectiveness of their use.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia EletricaUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia elétricaRedes ópticas elásticasAlocação do espectroMSCLNSGAIIAbordagens para atribuição de espectro em redes ópticas elásticas baseadas em perda de capacidade sob múltiplas rotasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALDISSERTAÇÃO Matheus Lôbo dos Santos.pdfDISSERTAÇÃO Matheus Lôbo dos Santos.pdfapplication/pdf10310477https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/45594/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Matheus%20L%c3%b4bo%20dos%20Santos.pdffdb11734bfed83e16abe150b0e1d3b64MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82142https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/45594/3/license.txt6928b9260b07fb2755249a5ca9903395MD53CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/45594/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52TEXTDISSERTAÇÃO Matheus Lôbo dos Santos.pdf.txtDISSERTAÇÃO Matheus Lôbo dos Santos.pdf.txtExtracted texttext/plain131842https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/45594/4/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Matheus%20L%c3%b4bo%20dos%20Santos.pdf.txt9c2e04396db7392cbe5f5333148d882bMD54THUMBNAILDISSERTAÇÃO Matheus Lôbo dos Santos.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Matheus Lôbo dos Santos.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1251https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/45594/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Matheus%20L%c3%b4bo%20dos%20Santos.pdf.jpgf4c3ddb34bfbfae392da4913c7dba3bfMD55123456789/455942022-08-11 02:21:40.094oai:repositorio.ufpe.br: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ório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpe.br/oai/requestattena@ufpe.bropendoar:22212022-08-11T05:21:40Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)false |
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