Planeamento e dimensionamento de redes ópticas com encaminhamento ao nível da camada óptica

Abstract

No presente trabalho analisa-se o problema do dimensionamento de redes ópticas de segunda geração. Redes ópticas de segunda geração são redes com capacidade de encaminhamento ao nível da camada óptica. O dimensionamento de uma rede óptica consiste em especificar a quantidade de recursos necessários para transportar um dado tráfego. A abordagem a este problema é frequentemente realizada através de processamento numérico extensivo, sendo necessário um conhecimento detalhado da topologia de rede para criar o modelo numérico. O tempo requerido para obter a solução numérica cresce exponencialmente com o tamanho e a complexidade da rede. Nesta dissertação aferirmos se uma avaliação preliminar do problema do dimensionamento pode ser obtida através de uma abordagem analítica. Quantificamos ainda o grau de precisão dos resultados obtidos com esta abordagem. De forma a atingir este objectivo começámos por estudar e validar um modelo analítico apresentado na literatura especializada e posteriormente refinámos o modelo de forma a melhorar os resultados obtidos. O primeiro capítulo da dissertação é dedicado à introdução, neste capítulo apresentamos os conceitos fundamentais no que se refere a redes de transporte. Mostramos também os pressupostos sobre a arquitectura dos sistemas de transmissão e nós considerados nesta dissertação. No capítulo II são apresentados os conceitos fundamentais sobre o modelo de custos e necessidades de uma rede de transporte não considerando capacidade de restauro, a inclusão da capacidade de restauro é considerada no capítulo III. No capítulo IV é apresentado o modelo de custos e necessidades de uma rede de transporte considerando as variáveis anteriormente apresentadas. No capítulo V aplicamos o modelo apresentado a oito redes de referência. Realizamos ainda uma comparação entre os nossos resultados analíticos e os resultados obtidos usando uma ferramenta numérica de dimensionamento. O último capítulo é dedicado às conclusões. Nesta dissertação comprovamos a possibilidade de tratar o problema do dimensionamento em redes ópticas de forma analítica. Comparando os resultados obtidos, com a abordagem analítica e os alcançados usando uma ferramenta numérica de dimensionamento, verificamos que a abordagem analítica permite obter resultados com um erro na ordem dos 10%. Identificamos como parâmetros críticos do dimensionamento o número médio de saltos, <h>, e o coeficiente de restauro, <k>. No presente trabalho é apresentada uma aproximação estatística, considerando 2 milhões de redes, para determinar estes dois parâmetros fundamentais.

ABSTRACT: In this dissertation the problem of dimensioning second generation optical networks is analyzed. Second generation optical networks are networks with optical routing capabilities The dimensioning of on optical network consists in specifying the amount of required resources to carry a given traffic. This problem is often tackled using an extensive numerical treatment. To build a numerical model a complete knowledge of the network is required. Besides that the computational time required to solve the numerical model grows exponentially with network size and complexity. In this dissertation we evaluate if a preliminary result for the dimensioning problem can be obtained through an analytical approach. We also quantify the accuracy of the results obtained with this approach. In order to achieve this goal we started by studying and validating an analytical model proposed in the literature. After, we improve this model to increase the results accuracy. The first chapter of this dissertation is dedicated to the introduction, we provide the basic concepts related with transport networks. We show also the assumptions on the architecture of the transmission systems and nodes considered in this work. In Chapter II are presented the fundamental concepts of the cost model and needs of a transport networks not considering restoration capability, the inclusion of the restoration is considered in Chapter III. In Chapter IV is presented the model of costs and needs of a transport network considering the variables previously presented. In Chapter V we apply the model presented to eight networks of reference. We made a comparison between our analytical results an the results obtained using a numerical commercial tool. The last chapter is dedicated to conclusions. In this dissertation we prove the possibility of obtaining preliminary results for the dimensioning problem in optical networks using an analytical approach. Comparing the analytical results with the numerical ones, we verify that the analytical approach gives results with an error in the order of 10%. We identify as critical parameters of the dimensioning the average number of hops, <h>, and the coefficient of restoration, <k>. In this work we also present a statistical approach, considering 2 million of networks, to determine these two basic parameters.