Dimensioning of multilayer optical networks

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo sobre o dimensionamento de redes ópticas, com vistas a obter um modelo de dimensionamento para redes de transporte sobreviventes. No estudo utilizou-se uma abordagem estatística em detrimento à determinística. Inicialmente, apresentam-se as principais tecnologias e diferentes arquitecturas utilizadas nas redes ópticas de transporte. Bem como os principais esquemas de sobrevivência e modos de transporte. São identificadas variáveis necessárias e apresenta-se um modelo dimensionamento para redes de transporte, tendo-se dado ênfase às redes com topologia em malha e considerando os modos de transporte opaco, transparente e translúcido. É feita uma análise rigorosa das características das topologias de redes de transporte reais, e desenvolve-se um gerador de topologias de redes de transporte, para testar a validade dos modelos desenvolvidos. Também é implementado um algoritmo genético para a obtenção de uma topologia optimizada para um dado tráfego. São propostas expressões para o cálculo de variáveis não determinísticas, nomeadamente, para o número médio de saltos de um pedido, coeficiente de protecção e coeficiente de restauro. Para as duas últimas, também é analisado o impacto do modelo de tráfego. Verifica-se que os resultados obtidos pelas expressões propostas são similares às obtidas por cálculo numérico, e que o modelo de tráfego não influencia significativamente os valores obtidos para os coeficientes. Finalmente, é demonstrado que o modelo proposto é útil para o dimensionamento e cálculo dos custos de capital de redes com informação incompleta.

This work presents a study on the dimensioning of optical networks, aiming to obtain a dimensioning model for survivable optical transport networks. The study relies on a statistical approach rather than a deterministic approach. Initially, enabling technologies and different architectures usually employed in optical transport networks are presented. The main survivability schemes and transport modes are also presented. Useful variables are identified and a transport network dimensioning model is presented, with emphasis on mesh-based network topologies, and considering opaque, transparent and translucent transport modes. A rigorous analysis on the characteristics of real-world transport networks is done, and a topology generator is developed. The topology generator is used for testing and validating the developed models. A genetic algorithm for obtaining an optimized topology for a given traffic load is implemented as well. Expressions for calculating non-deterministic variables are proposed, namely for the average number of hops per demand, protection and restoration coefficient. For the last two, the impact of the traffic model was analyzed. It is shown that results obtained from the proposed expressions are quite similar to the ones obtained from numeric calculation. Moreover, the traffic model does not influence significantly the values obtained for the coefficients. Finally, it is shown that the proposed model is useful for the dimensioning and calculation of capital expenditures of networks in absence of complete information.