Algoritmos RMLSA cientes de imperfeições de camada física em redes ópticas elásticas
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/46090 |
Resumo: | Redes ópticas elásticas são uma tecnologia promissora para o futuro das redes de transporte de alta capacidade. Suas características proporcionam flexibilidade e escalabilidade na alocação de espectro, acompanhando a demanda crescente do tráfego de Internet. Para este tipo de rede é necessário prover mecanismos que garantam a sua disponibilidade mesmo após a ocorrência de uma falha. É importante também garantir a qualidade do sinal óptico, que tende a se degradar pelos efeitos de camada física. Esta tese aborda o problema de roteamento, seleção de formato de modulação e alocação de espectro (RMLSA - Routing, Modulation Level, and Spectrum Assignment) em redes ópticas elásticas considerando capacidade de sobrevivência, limitações de camada física e consumo de energia nestas redes. Nesta tese, são propostos três algoritmos que levam em consideração imperfeições de camada física (IA-RMLSA - Impairment-Aware RMLSA) em redes ópticas elásticas. O primeiro deles, Spectrum Assignment with Interference Minimization (SAIM), consiste em um novo algoritmo de aloca-ção de espectro, que busca selecionar faixas de espectro livre que causem menos interferências nos outros circuitos já ativos na rede. O segundo algoritmo, Energy Aware Modulation Dedicated Path Protection (EAMDPP), consiste em uma proposta de um novo algoritmo de proteção dedicada ciente do consumo de energia. O algoritmo busca selecionar os formatos de modulação que deixam os circuitos mais resistentes à interferência de outros circuitos e que consomem menos energia. O terceiro algoritmo proposto, Power Assignment by Binary Search (PABS), baseia-se no método de busca binária para realizar a atribuição de potência por circuito. Foram realizadas avaliações de desempenho mediante simulação computacional para comparar os algoritmos propostos nesta tese com outros algoritmos presentes na literatura. Os resultados da avaliação de desempenho mostram que os três algoritmos propostos nesta tese alcançaram desempenho superior em relação aos outros algoritmos presentes na literatura em termos de probabilidade de bloqueio de banda. O algoritmo SAIM levou a uma redução na probabilidade de bloqueio de banda em relação aos outros algoritmos que varia de 2% a 55%. O algoritmo EAMDPP alcançou uma redução que varia de 5% a 43%. A redução alcançada pelo PABS varia de 39% a 83%. |
id |
UFPE_30dda00c5f378878f62fa203bb881eb5 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:repositorio.ufpe.br:123456789/46090 |
network_acronym_str |
UFPE |
network_name_str |
Repositório Institucional da UFPE |
repository_id_str |
2221 |
spelling |
FONTINELE, Alexandre Cardosohttp://lattes.cnpq.br/3429802996721011http://lattes.cnpq.br/9838400375894439CAMPELO, Divanilson Rodrigo de SousaCARTAXO, Adolfo da Visitação Tregeira2022-08-31T16:21:40Z2022-08-31T16:21:40Z2021-08-31FONTINELE, Alexandre Cardoso. Algoritmos RMLSA cientes de imperfeições de camada física em redes ópticas elásticas. 2021. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2021.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/46090Redes ópticas elásticas são uma tecnologia promissora para o futuro das redes de transporte de alta capacidade. Suas características proporcionam flexibilidade e escalabilidade na alocação de espectro, acompanhando a demanda crescente do tráfego de Internet. Para este tipo de rede é necessário prover mecanismos que garantam a sua disponibilidade mesmo após a ocorrência de uma falha. É importante também garantir a qualidade do sinal óptico, que tende a se degradar pelos efeitos de camada física. Esta tese aborda o problema de roteamento, seleção de formato de modulação e alocação de espectro (RMLSA - Routing, Modulation Level, and Spectrum Assignment) em redes ópticas elásticas considerando capacidade de sobrevivência, limitações de camada física e consumo de energia nestas redes. Nesta tese, são propostos três algoritmos que levam em consideração imperfeições de camada física (IA-RMLSA - Impairment-Aware RMLSA) em redes ópticas elásticas. O primeiro deles, Spectrum Assignment with Interference Minimization (SAIM), consiste em um novo algoritmo de aloca-ção de espectro, que busca selecionar faixas de espectro livre que causem menos interferências nos outros circuitos já ativos na rede. O segundo algoritmo, Energy Aware Modulation Dedicated Path Protection (EAMDPP), consiste em uma proposta de um novo algoritmo de proteção dedicada ciente do consumo de energia. O algoritmo busca selecionar os formatos de modulação que deixam os circuitos mais resistentes à interferência de outros circuitos e que consomem menos energia. O terceiro algoritmo proposto, Power Assignment by Binary Search (PABS), baseia-se no método de busca binária para realizar a atribuição de potência por circuito. Foram realizadas avaliações de desempenho mediante simulação computacional para comparar os algoritmos propostos nesta tese com outros algoritmos presentes na literatura. Os resultados da avaliação de desempenho mostram que os três algoritmos propostos nesta tese alcançaram desempenho superior em relação aos outros algoritmos presentes na literatura em termos de probabilidade de bloqueio de banda. O algoritmo SAIM levou a uma redução na probabilidade de bloqueio de banda em relação aos outros algoritmos que varia de 2% a 55%. O algoritmo EAMDPP alcançou uma redução que varia de 5% a 43%. A redução alcançada pelo PABS varia de 39% a 83%.CAPESElastic optical networks are a promising technology for the future of high-capacity trans-port networks. Their features provide flexibility and scalability to spectrum assignment, in line with the increasing traffic demand on the Internet. For this type of network, it is necessary to provide mechanisms that guarantee its availability even after the occurrence of a failure. It is also important to ensure the quality of the optical signal, which tends to degrade due to physical layer effects. This work addresses the problem of routing, modulation format level selection, and spectrum assignment (RMLSA) considering survivability, physical layer constraints, and energy consumption in elastic optical networks. In this work, three algorithms are proposed that take into account physical layer imperfections (IA-RMLSA - Impairment-Aware RMLSA) in elastic optical networks. The first one, Spectrum Assignment with Interference Minimization (SAIM), consists of a new spectrum assignment algorithm, which seeks to select free spectrum bands that cause less interference in other circuits already active in the network. The second algorithm, Energy-Aware Modulation Dedicated Path Protection (EAMDPP), consists of a proposal for a new energy-aware dedicated protection algorithm. The algorithm seeks to select the modulation formats that make the circuits more resistant to interference from other circuits and that consume less energy. The third proposed algorithm, Power Assignment by Binary Search (PABS), is based on the binary search method to perform a per-circuit power assignment. Performance evaluations using computer simulations were carried out to compare the algorithms proposed in this work with other algorithms present in the literature. The results of the performance evaluation show that the three algorithms proposed in this work achieved superior performance in relation to the other algorithms present in the literature in terms of bandwidth blocking probability. The SAIM algorithm led to a reduction in bandwidth blocking probability compared to other algorithms ranging from 2% to 55%. The EAMDPP algorithm achieved a reduction ranging from 5% to 43%. The reduction achieved by PABS ranges from 39% to 83%.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Ciencia da ComputacaoUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessRedes de computadoresRede ópticaConsumo de energiaAlgoritmos RMLSA cientes de imperfeições de camada física em redes ópticas elásticasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPELICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82142https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/46090/3/license.txt6928b9260b07fb2755249a5ca9903395MD53CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/46090/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52ORIGINALTESE Alexandre Cardoso Fontinele.pdfTESE Alexandre Cardoso Fontinele.pdfapplication/pdf3743851https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/46090/1/TESE%20Alexandre%20Cardoso%20Fontinele.pdf803c3e0cd9cdbf131c97d7bd585be31dMD51TEXTTESE Alexandre Cardoso Fontinele.pdf.txtTESE Alexandre Cardoso Fontinele.pdf.txtExtracted texttext/plain260409https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/46090/4/TESE%20Alexandre%20Cardoso%20Fontinele.pdf.txtbd9a8778614af7c08d3a36cddef1dffbMD54THUMBNAILTESE Alexandre Cardoso Fontinele.pdf.jpgTESE Alexandre Cardoso Fontinele.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1175https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/46090/5/TESE%20Alexandre%20Cardoso%20Fontinele.pdf.jpgf4f44858d81127e8fd553a6e223b6f6dMD55123456789/460902022-09-01 02:27:32.038oai:repositorio.ufpe.br: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ório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpe.br/oai/requestattena@ufpe.bropendoar:22212022-09-01T05:27:32Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)false |
dc.title.pt_BR.fl_str_mv |
Algoritmos RMLSA cientes de imperfeições de camada física em redes ópticas elásticas |
title |
Algoritmos RMLSA cientes de imperfeições de camada física em redes ópticas elásticas |
spellingShingle |
Algoritmos RMLSA cientes de imperfeições de camada física em redes ópticas elásticas FONTINELE, Alexandre Cardoso Redes de computadores Rede óptica Consumo de energia |
title_short |
Algoritmos RMLSA cientes de imperfeições de camada física em redes ópticas elásticas |
title_full |
Algoritmos RMLSA cientes de imperfeições de camada física em redes ópticas elásticas |
title_fullStr |
Algoritmos RMLSA cientes de imperfeições de camada física em redes ópticas elásticas |
title_full_unstemmed |
Algoritmos RMLSA cientes de imperfeições de camada física em redes ópticas elásticas |
title_sort |
Algoritmos RMLSA cientes de imperfeições de camada física em redes ópticas elásticas |
author |
FONTINELE, Alexandre Cardoso |
author_facet |
FONTINELE, Alexandre Cardoso |
author_role |
author |
dc.contributor.authorLattes.pt_BR.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/3429802996721011 |
dc.contributor.advisorLattes.pt_BR.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/9838400375894439 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
FONTINELE, Alexandre Cardoso |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
CAMPELO, Divanilson Rodrigo de Sousa |
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv |
CARTAXO, Adolfo da Visitação Tregeira |
contributor_str_mv |
CAMPELO, Divanilson Rodrigo de Sousa CARTAXO, Adolfo da Visitação Tregeira |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Redes de computadores Rede óptica Consumo de energia |
topic |
Redes de computadores Rede óptica Consumo de energia |
description |
Redes ópticas elásticas são uma tecnologia promissora para o futuro das redes de transporte de alta capacidade. Suas características proporcionam flexibilidade e escalabilidade na alocação de espectro, acompanhando a demanda crescente do tráfego de Internet. Para este tipo de rede é necessário prover mecanismos que garantam a sua disponibilidade mesmo após a ocorrência de uma falha. É importante também garantir a qualidade do sinal óptico, que tende a se degradar pelos efeitos de camada física. Esta tese aborda o problema de roteamento, seleção de formato de modulação e alocação de espectro (RMLSA - Routing, Modulation Level, and Spectrum Assignment) em redes ópticas elásticas considerando capacidade de sobrevivência, limitações de camada física e consumo de energia nestas redes. Nesta tese, são propostos três algoritmos que levam em consideração imperfeições de camada física (IA-RMLSA - Impairment-Aware RMLSA) em redes ópticas elásticas. O primeiro deles, Spectrum Assignment with Interference Minimization (SAIM), consiste em um novo algoritmo de aloca-ção de espectro, que busca selecionar faixas de espectro livre que causem menos interferências nos outros circuitos já ativos na rede. O segundo algoritmo, Energy Aware Modulation Dedicated Path Protection (EAMDPP), consiste em uma proposta de um novo algoritmo de proteção dedicada ciente do consumo de energia. O algoritmo busca selecionar os formatos de modulação que deixam os circuitos mais resistentes à interferência de outros circuitos e que consomem menos energia. O terceiro algoritmo proposto, Power Assignment by Binary Search (PABS), baseia-se no método de busca binária para realizar a atribuição de potência por circuito. Foram realizadas avaliações de desempenho mediante simulação computacional para comparar os algoritmos propostos nesta tese com outros algoritmos presentes na literatura. Os resultados da avaliação de desempenho mostram que os três algoritmos propostos nesta tese alcançaram desempenho superior em relação aos outros algoritmos presentes na literatura em termos de probabilidade de bloqueio de banda. O algoritmo SAIM levou a uma redução na probabilidade de bloqueio de banda em relação aos outros algoritmos que varia de 2% a 55%. O algoritmo EAMDPP alcançou uma redução que varia de 5% a 43%. A redução alcançada pelo PABS varia de 39% a 83%. |
publishDate |
2021 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2021-08-31 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2022-08-31T16:21:40Z |
dc.date.available.fl_str_mv |
2022-08-31T16:21:40Z |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
format |
doctoralThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.citation.fl_str_mv |
FONTINELE, Alexandre Cardoso. Algoritmos RMLSA cientes de imperfeições de camada física em redes ópticas elásticas. 2021. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2021. |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/46090 |
identifier_str_mv |
FONTINELE, Alexandre Cardoso. Algoritmos RMLSA cientes de imperfeições de camada física em redes ópticas elásticas. 2021. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2021. |
url |
https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/46090 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ info:eu-repo/semantics/openAccess |
rights_invalid_str_mv |
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Pernambuco |
dc.publisher.program.fl_str_mv |
Programa de Pos Graduacao em Ciencia da Computacao |
dc.publisher.initials.fl_str_mv |
UFPE |
dc.publisher.country.fl_str_mv |
Brasil |
publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Pernambuco |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UFPE instname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) instacron:UFPE |
instname_str |
Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) |
instacron_str |
UFPE |
institution |
UFPE |
reponame_str |
Repositório Institucional da UFPE |
collection |
Repositório Institucional da UFPE |
bitstream.url.fl_str_mv |
https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/46090/3/license.txt https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/46090/2/license_rdf https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/46090/1/TESE%20Alexandre%20Cardoso%20Fontinele.pdf https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/46090/4/TESE%20Alexandre%20Cardoso%20Fontinele.pdf.txt https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/46090/5/TESE%20Alexandre%20Cardoso%20Fontinele.pdf.jpg |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
6928b9260b07fb2755249a5ca9903395 e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 803c3e0cd9cdbf131c97d7bd585be31d bd9a8778614af7c08d3a36cddef1dffb f4f44858d81127e8fd553a6e223b6f6d |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 MD5 MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) |
repository.mail.fl_str_mv |
attena@ufpe.br |
_version_ |
1802310855810875392 |