Proposta de um algoritmo híbrido de agendamento de grants baseado na priorização de filas para gerenciamento de recursos em WDM-PONs

As Redes Ópticas Passivas (Passive Optical Networks - PONs) vêm experimentando um sólido crescimento nas últimas décadas por terem sido concebidas como uma excelente alternativa para a solução de um dos maiores problemas para as redes de telecomunicações: o gargalo nas redes de acesso. A próxima geração desta tecnologia, as chamadas Next Genaration PONs (NG-PON), surgem como consequência da evolução das tecnologias ópticas e oferecem suporte aos serviços de próxima geração, melhorando os parâmetros de desempenho das TDM-PONs e inclusive aumentando a área de cobertura destas redes. Esta expansão geográfica beneficia as empresas de telecomunicações que passam a focar seus esforços na simplificação de suas infra-estruturas através da unificação das redes metropolitanas, de acesso e de backhaul, reduzindo a quantidade de nós e, consequentemente, de custos operacionais e financeiros. Trata-se de uma significativa mudança no cenário das redes de acesso que passam a ter grandes distâncias entre as Optical Network Units (ONUs) e o Central Office (CO) e uma imensa variedade de serviços, tornando fundamental a presença de algoritmos de agendamento capazes de gerenciar todos os recursos compartilhados de forma eficiente, ao mesmo tempo que garantem controle e justeza na alocação dinâmica dos tráfegos upstream e downstream. É a partir deste contexto que esta dissertação tem como objetivo geral apresentar a proposta de um algoritmo híbrido de agendamento de grants baseado na priorização de filas (Hybrid Grant Scheduler based on Priority Queuing – HGSPQ), que além de gerenciar todos os recursos em WDM-PONs, busca oferecer eficiência e controle ao Optical Line Terminal (OLT) no agendamento dinâmico dos tráfegos. Os resultados apresentados foram extraídos de cenários desenvolvidos em ambiente de simulação computacional e se baseiam nas métricas de atraso e vazão para avaliação de seu desempenho. Também será avaliado como a quantidade de recursos no OLT interfere nestas métricas.

ABSTRACT: Passive Optical Networks (PONs) have been experiencing solid growth in the last few decades because were designed as an excellent alternative to solve the major problem for telecommunications networks: the bottleneck in access networks. The next generation of this technology, called Next-Generation PON (NG-PON), is the consequence of developments in optical technologies and provides support to the next generation services, improving TDMPONs performance parameters and expanding the coverage area of these networks. This geographical expansion benefits telecom companies that focus their efforts to simplify the network infrastructure by the unification of metropolitan, access and backhaul networks, decreasing the amount of local exchanges and even the number of nodes and, as a consequence, operational and financial costs. It means significant changes in the access networks scenario that tend to have large distances between ONUs and OLT, and a wide variety of services, making essential the presence of scheduling algorithms that are able to manage all shared resources efficiently, while ensuring fairness and the control in the upstream and downstream traffics dynamic allocation. It is through this context that this dissertation aims to present a hybrid grant scheduling algorithm based on priority queues, which gives efficiency and control to the OLT in the dynamic traffics scheduling. The results presented were obtained by the scenarios developed in a computational simulation environment and were based on the delay and throughput metrics for evaluating the algorithm performance. It will be also evaluated how the amount of resources in the OLT interferes in these metrics.