Projeto Completo de Redes Ópticascom Topologia em Hierarquia

UFES - Universidade Federal do Espírito SantoPPGEE – Programa de Pós-Graduação em Engenharia

Elétrica

Vitória, 26 de julho de 2010

Marcelo O. Lima

• Introdução• Definições• Problema Estudado• Metodologia• Experimentos• Conclusões

SumárioSumário

IntroduçãoIntrodução• As comunicações ópticas são amplamente empregadas

atualmente

• Elas possibilitam altas taxas de transmissão e perdas reduzidas

• Os problemas envolvendo comunicações ópticas são largamente estudados no meio científico

Roteamento por Comprimento de Roteamento por Comprimento de OndaOnda

• Equipamentos ópticos como o WXC (Optical Cross Connect), são capazes de rotear os canais ópticos sem realizar conversão eletrônica.

DefiniçõesDefinições• Matriz de demandas de tráfego• Matriz de distâncias• Topologia física• Topologia virtual• Grau lógico• Comprimento de onda• Congestionamento• Tráfego retransmitido

destinoorigem

DefiniçõesDefinições• Quando não existe uma ligação transparente entre cada par de nós

da rede, a mesma é dita semitransparente.

• Restrição de continuidade de comprimentos de onda.

• Com a tecnologia WDM, dois caminhos ópticos podem compartilhar uma ligação física, utilizando comprimentos de onda diferentes.

• As demandas de tráfego percorrem caminhos sobre a topologia lógica, podendo ser subdivididas e transportadas paralelamente.

Sub-ProblemasSub-Problemas

Topologia EstudadaTopologia Estudada

Modelo TWAModelo TWA

Modelo TWAModelo TWA

Metodologia PropostaMetodologia Proposta

Estrutura HierárquicaEstrutura Hierárquica

• Distância média entre os nós da hierarquia

• Total de tráfego de acesso ao backbone

• Função de avaliação

Qualidade da HierarquiaQualidade da Hierarquia

Fator de calibragem

Soma

Quantidade

EstatísticasEstatísticas• Média

• Desvio padrão

• Média por nó do custo das ligações físicas existentes

• Média do custo de todas as ligações físicas possíveis

Taxa de Instalação FísicaTaxa de Instalação Física

Restrições Adicionais ao TWARestrições Adicionais ao TWA

LigaçõesNNlgTT º..

• A restrição controla o nº de transmissores (início de ligação), o que equivale a controlar o total de ligações.

Restrições Adicionais ao TWARestrições Adicionais ao TWA

• A restrição soma todo tráfego da rede, exceto aquele referente a primeira transmissão, quando .si

Restrições Adicionais ao TWARestrições Adicionais ao TWA

Metodologia PropostaMetodologia Proposta

ExperimentosExperimentos• Rede de 30 nós

• Matriz de tráfego uniforme

• Matriz de distância obedece a desigualdade triangular

),(),(),( yzdzxdyxd Num triângulo o comprimento de qualquer lado é

menor ou igual a soma dos outros dois.

Composição das Sub-RedesComposição das Sub-Redes

73104

a

i

a

i

QQMM

Tamanhos

Quantidades

• Fator de calibragem

• 17 milhões de soluções visitadas• Fitness variou mais de 50%• Média das distâncias (M) variou mais de 145%• Tráfego de acesso (T) variou menos de 30%• Tempo de execução do genético: 30 min

Composição das Sub-RedesComposição das Sub-Redes

M=24

T=51579

MétodoMétodo• Geração de topologias virtuais aleatoriamente• Obtenção do congestionamento e tráfego retransmitido ótimos• Utilização de modelo linear em AMPL• Distribuição do tráfego utilizando o GLPK• Variação do grau lógico de 1 a

ObjetivoObjetivo• Cálculo da média e desvio padrão amostrais• Nível de confiança: 99%• Margem de erro: 1%

• Tempo de execução: 50 min

EstatísticasEstatísticas

2/kt

EstatísticasEstatísticas Tamanho mínimo da amostra: 1000

NotaçãoNotação

CongestionamentoCongestionamento

Tráfego RetransmitidoTráfego Retransmitido

Upper BoundsUpper Bounds• Congestionamento e Tráfego Retransmitido

• Custo Físco

Quantidade de desvios padrão Resultado dasEstatísticas

Folga

Referência

Uso do TWAUso do TWA

Resultado FinalResultado Final

ConclusõesConclusõesDestaques• Projeto completo (inclusive físico)• Topologia estudada• Sub-redes resolvidas separadamente (Tráf. acesso e tratamento

do mesmo como opaco)• Uso da TIF• Aplicação de indução estatística• Modelo matemático usado para obter solução viável

Trabalhos Futuros• Topologia em malha para comparação com outros autores• Custo da rede física mais realista

Obrigado!