Métodos heurísticos e bio-inspirados para otimização de alocação de espectro e de divisão espectral em redes ópticas elásticas

Abstract

As redes ópticas aparecem como uma das principais infraestruturas utilizadas no trans- porte de grande quantidade de dados nos tempos atuais. Dentre as tecnologias mais estudadas em trabalhos recentes podem-se citar as redes ópticas elásticas, que apresentam destacado apro- veitamento de espectro devido à possibilidade de se trabalhar com requisições de larguras de banda variáveis. O presente trabalho aborda a utilização de heurísticas e meta-heurísticas para melhorias no roteamento e alocação do espectro em redes ópticas elásticas. É proposto inicial- mente um esquema baseado em uma meta-heurística de otimização por enxame de partículas (PSO) com o objetivo de definir soluções para a alocação de espectro em redes ópticas elásticas, com a utilização do algoritmo conhecido como MSCL (Min Slot-Continuity Capacity Loss) e de uma metodologia de otimização por séries de funções. Tal esquema leva em consideração as peculiaridades de cada rota da rede, agrupando características em comum para que assim se possa obter matrizes com parâmetros de entrada otimizados de forma mais adequada para o cálculo da perda de capacidade pelo algoritmo, modificando também a forma de cálculo do custo de alocação em tais redes, observando as possibilidades de melhorias com a utilização de algoritmos de otimização. A utilização da heurística baseada na otimização por meio do PSO é capaz de reduzir consideravelmente a probabilidade de bloqueio das requisições quando comparada à técnica original. É proposto também um esquema de roteamento e alocação de espectro baseado em divisão espectral (do inglês Split Spectrum) por simples e múltiplos caminhos. Esse esquema é capaz de aumentar a disponibilidade da rede pela redução da perda de opções de inserção de chamadas na faixa espectral das rotas, com a consequente mitigação da probabilidade de bloqueio das próximas requisições. Por meio das heurísticas propostas com a utilização da técnica de Split Spectrum também foi possível obter reduções consideráveis na probabilidade de bloqueio das redes utilizadas, sendo possível também desenvolver mecanismos de prioridade na utilização de rotas e requisições.