Políticas de alocação de espectro em roteamento baseado em balanceamento de cargas e fragmentação para redes ópticas elásticas

A natureza rígida de redes de multiplexação por divisão de comprimentos de onda (WDM) provoca exploração ineficiente de capacidade espectral. Dessa forma, redes flexíveis são um possível avanço para a tecnologia óptica por viabilizarem melhor aproveitamento dos recursos espectrais disponíveis. Com o intuito de aferir a possível aplicabilidade de redes flexíveis, este trabalho propõe uma estratégia de avaliação de desempenho baseada em simulações e comparações entre resultados obtidos. Para tanto, várias simulações a tempo discreto foram implementadas em dois simuladores desenvolvidos em Matlab a fim de analisar diferentes políticas de alocação de espectro (First-Fit, Smallest-Fit, Exact-Fit e Random-Fit) em três algoritmos de roteamento por caminhos ópticos não híbridos: o roteamento por fragmentação externa (FA), por caminhos mais curtos com máxima eficiência de reuso espectral (SPSR) e por balanceamento de cargas (BLSA). Duas topologias de rede foram utilizadas: um pequeno subconjunto de 6 nós da Cost239 e uma topologia aleatória de 7 nós. Admitindo-se que efeitos de camada física não foram configurados como restrições, foram realizadas comparações entre as diversas técnicas estudadas, objetivando-se apontar, baseado nas especificidades dos cenários propostos, qual o método mais adequado de alocação espectral em termos de frequência de bloqueio entre as quatro políticas de alocação de espectro consideradas.

ABSTRACT: The rigid nature of wavelength division multiplexing (WDM) routed networks leads to inefficient capacity utilization. Thus, flexible networks are a possible breakthrough for optical technology, as long as they provide higher spectrum efficiency use. In order to assess the possible applicability of flexible networks, this work proposes a performance evaluation strategy based on simulations and comparisons between obtained results. Several discrete-time simulations were carried out in two simulators developed in Matlab in order to analyze different spectrum allocation policies (First-Fit, Smallest-Fit, Exact-Fit and Random-Fit) in some algorithms for single path routing: The External Fragmentation Aware Assignment (FA), the Shortest Path with Maximum Spectrum Reuse (SPSR) and the Balanced Load Score Spectrum Assignment (BLSA). Two network topologies were used: a small 6-node subset of Cost239 and a 7-node random topology. With no physical layer effects as restrictions, comparisons were made between the different techniques studied, aiming to point out, based on the specific features of the proposed scenarios, the most appropriate method of spectral allocation in terms of blocking frequency between the four considered spectrum allocation policies.