Dynamic connection provisioning in fiber-wireless access networks using tuning-based roadms

Dissertação de mest., Ciências de Computação, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2010There has been a continuous demand for broadband services in the recent past majorly attributed to the fall in pricing of high end devices with broadband capabilities. This has brought challenges to network operators since the offered bandwidths need to match the ever increasing demand. While there has been solution for transport network to carry huge traffics through fiber optics technology, access networks have not been able to deliver this huge bandwidth to the end users. More recently, a new powerful access solution, combining the strength of both optical and wireless technologies, is under strong research. This hybrid fiber-wireless (FiWi) access solution is expected to become a powerful platform for the support of future applications and services. In this thesis, dynamic connection provisioning in FiWi access networks is discussed. In order to reduce the overall network costs in the access networks, the use of tunable reconfigurable add/drop optical multiplexers (ROADMs) at the wireless-optical interface is proposed. To achieve dynamic connection provisioning, a heuristic is proposed that minimizes the overall connection blocking probability through efficient routing & wavelength assignment and tuningbased head re-positioning at ROADMs

Définition d'un plan de contrôle pour les réseaux optiques sans filtre

Les réseaux optiques de prochaine génération sont destinés à faire face au succès croissant des applications Internet. Les architectures optiques doivent ainsi s’adapter au succès de l’Internet et de la donnée face à la voix, ce qui se traduit par des exigences en termes de reconfigurabilité et de simplicité d’opération, et ce pour accommoder des trafics de plus en plus imprédictibles et de types divers. Les réseaux tout optiques basés sur des commutateurs actifs, comme les « cross-connect » (OXC) ou les commutateurs sélectifs en longueur d’onde (WSS) sont à même de fournir ces aspects dans l’établissement dynamique et automatique des connexions optiques. L’agilité et la reconfigurabilité, dépendantes d’un plan de contrôle robuste et autonome déployant les derniers concepts de découverte du voisinage, de la gestion des connexions, et de routage intelligent en cas de maintenance ou de bris, viennent toutefois de pair avec un coût de déploiement plus élevé. Dans cette thèse, nous rappelons les principes des réseaux optiques sans filtre illustrés dans les travaux précédents. Un réseau optique sans filtre implémente les dernières avancées dans les lasers accordables, les récepteurs cohérents en fréquence, les formats de modulation avancés ou encore la compensation électronique de la dispersion, pour pouvoir remplacer les composants actifs de commutation par des diviseurs et des combineurs de puissance optiques passifs adaptés. De cette façon, l’agilité est déplacée aux noeuds émetteurs et aux destinataires associés. Nous présentons aussi les particularités intrinsèques à ces réseaux, comme les canaux non filtrés, les ports émetteurs en amont et en aval, ou encore les concepts de boucle laser et de réutilisation de longueurs d’onde, et nous montrons comment il est possible de développer d’autres façons d’opérer ces réseaux comme les bus de diffusion multipoint à multipoint, à la condition cependant de définir un plan de contrôle spécialisé sans lequel ces concepts pourraient nuire aux performances et aux connexions existantes. Finalement, un simulateur permet de reproduire ces concepts et de sélectionner les meilleures solutions issues des travaux antérieurs par le biais de métriques, telles le nombre de canaux par lien, incluant les canaux non filtrés, et d’une mesure de la quantité de requêtes bloquées. Nous montrons enfin, avec une étude finale des coûts et de la consommation électrique, comment il est possible de retenir des solutions prometteuses vis-à-vis des réseaux photoniques actifs

Dimensionamento de redes ópticas multicamada

Doutoramento em Engenharia ElectrónicaEste 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.FCT - SFRH/BD/27545/200