Uma nova estratégia para redução de fragmentação em redes EON

  • Alex S. Santos UFBA
  • Juliana de Santi UTFPR
  • Gustavo B. Figueiredo UFBA

Resumo


As Redes ópticas elásticas apresentam importantes características que a tornam uma forte candidata a substituir as redes WDM atuais. Devido a sua maior flexibilidade em acomodar diferentes taxas de transmissão de dados, as Redes ópticas elásticas são mais adequadas para suportar o crescente e heterogêneo tráfego de dados previsto para os próximos anos. No entanto, a maior flexibilidade em prover diferentes taxas de transferência de dados, gera um problema denominado fragmentação do espectro. Na fragmentação de espectro, novas requisições não podem ser atendidas devido à ausência de slots de frequência contíguos e contínuos que possam acomodá-la. Para evitar este problema, novas estratégias visam escolher as rotas candidatas de forma mais eficiente. Neste trabalho propomos um algoritmo que visa reduzir a fragmentação do espectro em Redes ópticas elástica alocando novas requisições em caminhos que produzam menor fragmentação após a alocação. Os resultados mostram que o algoritmo proposto é capaz de reduzir a fragmentação na rede, como consequência, reduzir a probabilidade de bloqueio em 26% na topologia COST239 e 28% na topologia PAN-EURO.

Referências

Afsharlar, P., Deylamsalehi, A., and Vokkarane, V. M. (2021). Delayed spectrum allocation in elastic optical networks with anycast traffic. OSA Continuum, 4(8):2118–2132.

Alwis, C. D., Kalla, A., Pham, Q.-V., Kumar, P., Dev, K., Hwang, W.-J., and Liyanage, M. (2021). Survey on 6G frontiers: Trends, applications, requirements, technologies and future research. IEEE Open Journal of the Communications Society, 2.

Anoh, N. G., Babri, M., Kora, A. D., Faye, R. M., Aka, B., and Lishou, C. (2017). An efficient hybrid protection scheme with shared/dedicated backup paths on elastic optical networks. Digital Communications and Networks, 3(1):11–18.

Bao, B., Yang, H., Yao, Q., Yu, A., Chatterjee, B. C., Oki, E., and Zhang, J. (2021). SDFA: A service-driven fragmentation-aware resource allocation in elastic optical networks. IEEE Transactions on Network and Service Management.

Chatterjee, B. C., Ba, S., and Oki, E. (2017). Fragmentation problems and management approaches in elastic optical networks: A survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 20(1):183–210.

Chatterjee, B. C., Sarma, N., and Oki, E. (2015). Routing and spectrum allocation in elastic optical networks: A tutorial. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 17(3):1776–1800.

Chen, H., Yang, H., Luo, B., and Yan, L. (2017). A joint fairness-aware and fragmentation-reduction spectrum allocation scheme in elastic optical networks. In 2017 Opto-Electronics and Communications Conference (OECC) and Photonics Global Conference (PGC), pages 1–2.

Chen, X., Li, B., Proietti, R., Lu, H., Zhu, Z., and Yoo, S. J. B. (2019). DeepRMSA: A deep reinforcement learning framework for routing, modulation and spectrum assignment in elastic optical networks. Journal of Lightwave Technology, 37(16):4155–4163.

Comellas, J., Nourmohammadi, F., and Junyent, G. (2019). Impact of traffic delay tolerance on elastic optical networks performance. In 2019 21st International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON), pages 1–4. IEEE.

Dinarte, H. A., Correia, B. V., Chaves, D. A., and Almeida Jr, R. C. (2021). Routing and spectrum assignment: A metaheuristic for hybrid ordering selection in elastic optical networks. Computer Networks, 197:108287.

Gerstel, O., Jinno, M., Lord, A., and Yoo, S. B. (2012). Elastic optical networking: a new dawn for the optical layer? IEEE Communications Magazine, 50(2):s12–s20.

Gonzalez-Montoro, N., Finochietto, J. M., and Bianco, A. (2021). Resource-aware provisioning strategies in translucent elastic optical networks. Computer Communications, 180:134–145.

Horota, A., Figueiredo, G. B., and Fonseca, N. L. d. (2014). Routing and spectrum assignment algorithm with fragmentation minimization in elastic optical networks. In 2014 Brazilian Symposium on Computer Networks and Distributed Systems, pages 436–442.

Horota, A., Reis, L., Figueiredo, G., and Saldanha Fonseca, N. L. (2016). Routing and spectrum assignment algorithm with most fragmented path first in elastic optical networks. IEEE Latin America Transactions, 14(6).

Ives, D. J., Bayvel, P., and Savory, S. J. (2014). Physical layer transmitter and routing optimization to maximize the traffic throughput of a nonlinear optical mesh network. In 2014 International Conference on Optical Network Design and Modeling, pages 168–173.

Jinno, M., Ohara, T., Sone, Y., Hirano, A., Ishida, O., and Tomizawa, M. (2011). Elastic and adaptive optical networks: possible adoption scenarios and future standardization aspects. IEEE Communications Magazine, 49(10):164–172.

Liu, H., Hu, H., Chen, Y., and Du, L. (2019). Fragmentation-avoiding spectrum assignment algorithm based on time-spectrum partition for elastic optical networks. Optical Fiber Technology, 53:102020.

Lopes, R. S., Rosário, D., Cerqueira, E., Villas, L., and Oliveira, H. (2021). Roteamento e alocação de recursos com mecanismo de resiliência ciente da prioridade de tráfego. In Anais do XXXIX Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores e Sistemas Distribuídos, pages 560–573. SBC.

Lu, J., Fan, Q., Zhou, G., Lu, L., Yu, C., Lau, A. P. T., and Lu, C. (2021). Automated training dataset collection system design for machine learning application in optical networks: an example of quality of transmission estimation. Journal of Optical Communications and Networking, 13(11):289–300.

Mahala, N. and Thangaraj, J. (2019). Spectrum assignment using prediction in elastic optical networks. In 2019 10th International Conference on Computing, Communication and Networking Technologies (ICCCNT), pages 1–4. IEEE.

Vadrevu, C. S. K., Wang, R., Tornatore, M., Martel, C. U., and Mukherjee, B. (2014). Degraded service provisioning in mixed-line-rate WDM backbone networks using multipath routing. IEEE/ACM Transactions on Networking, 22(3):840–849.

Wang, C., Shen, G., and Peng, L. (2016). Protection lightpath-based hitless spectrum defragmentation for distance adaptive elastic optical networks. Opt. Express, 24(5):4497–4511.

Wang, J. and Lang, L. (2021). Research on 5G application in special scenarios. In 2021 International Wireless Communications and Mobile Computing (IWCMC), pages 1616–1619.

Wang, R. and Mukherjee, B. (2012). Spectrum management in heterogeneous bandwidth networks. In 2012 IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM), pages 2907–2911.

Yao, Q., Yang, H., Xiao, H., Chen, J., Jiang, Y., Huang, Z., Li, Z., Yan, H., Zhu, R., Zhao, Y., and Zhang, J. (2017). A spectrum defragmentation strategy for service differentiation consideration in elastic optical networks. Optical Fiber Technology, 38:17–23.

Zhang, G., De Leenheer, M., Morea, A., and Mukherjee, B. (2013). A survey on OFDM-based elastic core optical networking. IEEE Communications Surveys Tutorials, 15(1):65–87.
Publicado
23/05/2022
Como Citar

Selecione um Formato
SANTOS, Alex S.; SANTI, Juliana de; FIGUEIREDO, Gustavo B.. Uma nova estratégia para redução de fragmentação em redes EON. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE REDES DE COMPUTADORES E SISTEMAS DISTRIBUÍDOS (SBRC), 40. , 2022, Fortaleza. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2022 . p. 56-69. ISSN 2177-9384. DOI: https://doi.org/10.5753/sbrc.2022.221958.

Artigos mais lidos do(s) mesmo(s) autor(es)