Abordagem matemática e algorítmica do problema de roteamento e agregação de tráfego em redes ópticas

dc.creatorRangel Silva Oliveira
dc.date.accessioned2019-08-11T14:19:59Z
dc.date.accessioned2025-09-09T00:31:56Z
dc.date.available2019-08-11T14:19:59Z
dc.date.issued2013-06-24
dc.description.abstractThe necessity to transmit large amounts of data in networks, with low delay, boosted research in the telecommunications area. Optical networks have provided an infrastructure for high-performance switching and data transmission, providing high transmission rates having a short delays in data delivery. The wavelength, as transport unit in the network, has a high potential for data transmission. However, when a set of requests is routed without concern for the best usage of network resources, various quality of service criteria can be affected. Therefore, techniques for traffic grooming, that enables various demands to be transmitted in the same wavelength, fail-safe protection and load balancing may become necessary for the optical fiber to be used optimally, ensuring reliability and scalability. This paper presents mathematical models and heuristics for the routing and wavelength assignment problem, traffic grooming and fail-safe protection in optical networks. Various criteria are analyzed such as minimizing the number of hops and the number of allocated wavelengths, maximizing the network load balancing and the number of requests served. They are analized in single domain and multi-domain scenarios, the latter considering integrated and hierarchical approaches. Since the problem is of high complexity, and its exact solution is impractical for large instances, polynomial algorithms have been proposed, one being based on GRASP and another based on an evolutionary algorithm. They are tested with several instances of the literature and the results are compared to the optimal solution obtained with the mathematical model resolution. The latter is solved in a commercial package called CPLEX. The algorithms have shown good results for the criteria, achieving objective function values very close to those obtained by the commercial package CPLEX. What leads to the conclusion that these algorithms can be used in more realistic scenarios.
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/ESBF-9GMP76
dc.languagePortuguês
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectComputação
dc.subject.otherRedes multi-domínio
dc.subject.otherAgregação de tráfego
dc.subject.otherRoteamento
dc.subject.otherRedes ópticas
dc.subject.otherOtimização
dc.subject.otherQualidade de serviço
dc.titleAbordagem matemática e algorítmica do problema de roteamento e agregação de tráfego em redes ópticas
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1Fernanda Sumika Hojo de Souza
local.contributor.advisor1Geraldo Robson Mateus
local.contributor.referee1Daniel Fernandes Macedo
local.contributor.referee1Mauro Nacif Rocha
local.contributor.referee1Thiago Ferreira de Noronha
local.contributor.referee1Fernanda Sumika Hojo de Souza
local.description.resumoA necessidade de se transmitir grandes volumes de dados em redes, com o mínimo de atraso possível, impulsionou pesquisas na área de telecomunicações. As redes ópticas proporcionaram, então, uma infraestrutura para comutação e transmissão de dados de alto desempenho, provendo altas taxas de transmissão e pequeno atraso na entrega dos dados. O comprimento de onda, como unidade de transporte na rede, possui um alto potencial de transmissão de dados. Entretanto, ao se atender um conjunto de requisi ções sem a devida preocupação com a melhor utilização de seus recursos, diversos critérios referentes a qualidade de serviço podem ser prejudicados. Por isso, a agrega- ção de tráfego, que possibilita que diversas demandas sejam trafegadas em um mesmo comprimento de onda, é adotada para prover uma melhor utilização do meio óptico. Além disso, estratégias de proteção contra falhas e balanceamento de carga passam a ser necessárias para que as redes ópticas possam ser utilizadas de forma otimizada, garantindo assim confiabilidade e escalabilidade. Este trabalho apresenta modelos matemáticos e algoritmos para o problema de roteamento, atribuição de comprimentos de onda, agregação de tráfego e proteção em redes ópticas. São analisados diversos critérios como minimização do número de saltos e do número de comprimentos de onda alocados, maximização do balanceamento de carga na rede e do número de requisições atendidas. Eles são tratados nos cenários de único domínio e multi-domínio, este último considerando as abordagens integrada e hierárquica. Como o problema é de alta complexidade, sendo sua solução exata inviável para instâncias de grande porte, foram propostos algoritmos polinomiais, um baseado em GRASP e um outro em um algoritmo evolucionário. Eles são testados com diversas instâncias da literatura e seus resultados são comparados entre si e com a solução ótima obtida pela resolução do modelo matemático associado. Este último é resolvido pelo pacote comercial CPLEX. Os algoritmos apresentaram bons resultados para os critérios, alcançando valores xiii de função objetivo bem próximos aos obtidos pelo pacote comercial CPLEX. O que leva a concluir que esses algoritmos podem ser utilizados em cenários mais realistas.
local.publisher.initialsUFMG

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