UM NOVO ALGORITMO RSA CIENTE DE IMPERFEIÇÕES DE CAMADA FÍSICA PARA REDES ÓPTICAS ELÁSTICAS

Abstract

RESUMO: A rede óptica elástica baseada na tecnologia Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) é uma candidata promissora para transportar o tráfego heterogêneo no futuro das redes de alta velocidade. Isso se deve a sua capacidade de alocar de maneira mais eficiente a largura de banda da fibra óptica quando comparada a rede óptica Wavelength Division Multiplexing (WDM). A resolução do problema de roteamento e alocação de espectro é necessária para a alocação de recursos. A alocação de recursos tem como finalidade o estabelecimento de circuitos ópticos por onde os dados serão transmitidos. A dinâmica de alocação e liberação de recursos espectrais nas redes ópticas elásticas provoca a fragmentação do espectro óptico. Tal problema pode influenciar diretamente a eficiência dessas redes. Além disso, o sinal óptico sofre degradação durante a sua propagação devido às imperfeições da camada física. Portanto, algoritmos de roteamento e alocação de espectro devem levar em conta o nível de fragmentação de espectro gerado na rede e a qualidade de transmissão do circuito a ser estabelecido. Este trabalho propõe um novo algoritmo de roteamento e alocação de espectro ciente dos efeitos de camada física para redes ópticas elásticas. O objetivo do algoritmo proposto é reduzir a probabilidade de bloqueio causada pela degradação da qualidade de transmissão quando novos circuitos são estabelecidos. Nosso algoritmo é comparado com outros algoritmos Impairment-Aware Routing and Spectrum Assignment (IA-RSA): Modified Dijkstra Path Computation (MD-PC) e KShortest Path Computation (KS-PC). De modo a avaliar o desempenho do algoritmo proposto, simulações computacionais foram realizadas usando a ferramenta de simulação SLICE Network Simulator (SNetS). Os resultados das simulações mostram que o algoritmo proposto apresenta um desempenho superior ao dos algoritmos MD-PC e KS-PC em termos de i) probabilidade de bloqueio de circuitos, ii) probabilidade de bloqueio de banda, iii) justiça no atendimento de diferentes pares de nós origem e destino e iv) justiça no atendimento de diferentes larguras de banda para as topologias EON e NSFNet. Em geral, em termos de probabilidade de bloqueio de circuitos, o algoritmo proposto apresenta um ganho mínimo de 78,10% e 55,75% quando comparado aos algoritmos KS-PC e MD-PC, respectivamente. Em termos de probabilidade de bloqueio de banda, o algoritmo proposto apresenta um ganho mínimo de 71,96% e 41,89% em relação aos algoritmos KS-PC e MD-PC, respectivamente. Além disso, o algoritmo proposto apresenta um desempenho superior quando comparado aos algoritmos KS-PC e MD-PC em termos de justiça. ABSTRACT: Elastic optical network based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) technology is considered to be a promising solution for future high-speed network design. This is due to the ability of elastic optical network allocate more efficient the bandwidth of the optical fiber when compared to Wavelength Division Multiplexing (WDM) optical network. The resolution of the routing and spectrum assignment problem is required for resource allocation. Resource allocation is aimed at the establishment of optical circuits where the data will be transmitted. Dynamic allocation and release of spectral resources in elastic optical networks causes the fragmentation of the optical spectrum. Such problem can directly influence the efficiency of these networks. Besides, the optical signal suffers degradation during its propagation due to imperfections the physical layer. Therefore, Routing and Spectrum Assignment (RSA) algorithms should take into account the level of spectrum fragmentation on the network and Quality of Transmission (QoT) of the established circuit. This work proposes a new RSA algorithm that considers the impact of the physical layer effects for elastic optical networks. The goal of the proposed algorithm is to reduce the blocking probability caused by degradation of QoT when new circuits are established. Our algorithm is compared to others Impairment-Aware Routing and Spectrum Assignment (IA-RSA) algorithms: Modified Dijkstra Path Computation (MD-PC) e KShortest Path Computation (KS-PC). Computer simulations were performed using the simulation tool SLICE Network Simulator (SNetS) in order to evaluate the performance of the proposed algorithm. Simulation results show that the proposed algorithm has a better performance than the MD-PC and KS-PC algorithms in terms of i) circuit blocking probability, ii) bandwidth blocking probability, iii) fairness in attending to the different source and destination node pairs and iv) fairness in attending to the different bandwidths for EON and NSFNet topologies. In general, in terms of circuit blocking probability, the algorithm proposed achieved a minimal gain of 78.10% and 55.75% when compared to the KS-PC and MD-PC algorithms, respectively. In terms of bandwidth blocking probability, the proposed algorithm presented a minimum gain of 71.96% and 41.89% in relation to KS-PC and MD-PC algorithms, respectively. Besides, the proposed algorithm has superior performance when compared to KS-PC and MD-PC algorithms in terms of fairness.