Fair bandwidth allocation algorithm for PONS based on network utility maximization

Network utility maximization (NUM) models have been successfully applied to address multiple resource- allocation problems in communication networks. This paper explores, for the first time to our knowledge, their application to modeling the bandwidth-allocation problem in passive optical networks (PONs) and long-reach PONs. Using the NUM model, we propose the FEx-DBA (fair excess-dynamic bandwidth allocation) algorithm, a new DBA scheme to allow a fair and efficient allocation of the upstream channel capacity. The NUM framework provides the mathematical support to formally define the fairness concept in the resource allocation and the guidelines to devise FEx-DBA. A simulation study is conducted, whereby FEx-DBA is compared to a state-of-the-art proposal. We show that FEx-DBA (i) provides bandwidth guarantees to the users according to the service level agreement (SLA) contracted and fairly distributes the excess bandwidths among them; (ii) has a stable response and fast convergence when traffic or SLAs change, avoiding the oscillations appearing in other proposals; (iii) improves average delay and jitter measures; and (iv) only depends on a reduced set of parameters, which can be easily tuned.This work has been funded by Spanish Ministry of Science and Innovation (TEC2014-53071-C3-2-P and TEC2015-71932-REDT)

Métodos de control del retardo medio en redes PON

El estudio de investigación realizado y descrito en este Proyecto Fin de Carrera, se basa en el análisis de diversos aspectos relacionados con la gestión de recursos en las redes de acceso PON (Passive Optical Network), cuya arquitectura está implementada en un simulador bajo el entorno OMNET++. Así pues, inicialmente, se realizó un análisis de las prestaciones de los algoritmos de asignación dinámica de recursos en redes PON, en concreto algoritmos de asignación dinámica de ancho de banda (DBA, Dynamic Bandwidth Allocation), bajo patrones de tráfico realista, esto es, tráfico auto-semejante o self-similar. Para ello se utilizaron algunos algoritmos DBA considerando diferentes parámetros de ejecución asociados al diseño de dichos algoritmos en la red PON, para analizar el impacto de dicho patrón de tráfico sobre diferentes parámetros de red, tales como, sobre el retardo medio. A continuación, se desarrolló un controlador de admisión de paquetes (CAD, Control Admision Delay-aware) en las colas de los usuarios asociados a una estación ONU (Optical Network Unit) con la finalidad de gestionar de forma eficiente el retardo máximo de las clases de servicio prioritarias.Grado en Ingeniería de Tecnologías de Telecomunicació