Protected Working Groups-based Resilient Resource Provisioning in MCF-enabled SDM-EONs

Space Division Multiplexed- Elastic Optical Networks using Multicore Fibers are a promising and viable solution to meet the increasing heterogeneous bandwidth demands. The extra capacity gained due to spatial parameters in SDM-EONs could encounter detrimental losses if any link fails and timely restoration is not done. This paper proposes a Protected and Unprotected Working Core Groups assignment (PWCG/ UPWCG) scheme for differentiated connection requests in multicore fiber-enabled SDM-EONs. A PWCG is inherently protected by resources in a Dedicated Spare Core Group (DSCG). First, we divide the cores into three groups using traffic and crosstalk considerations. In the second step, we use the obtained core groups for resource provisioning in dynamic network scenarios. The effectiveness of our proposed technique is compared with a Link Disjoint Path Protection (LDPP) technique, and the simulation study verifies our assertions and the findings

Protection in space division multiplexing elastic optical networks

Orientador: Nelson Luis Saldanha da FonsecaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: A multiplexação por divisão espacial é uma solução promissora para que as redes ópticas elásticas possam lidar com o esgotamento esperado da capacidade das redes de único núcleo. A introdução da multiplexação por divisão espacial em redes ópticas traz novos desafios para proteção de redes, uma vez que um caminho de luz pode abranger uma alta capacidade e transmitir dados a diferentes taxas. Adicionalmente, a enorme quantidade de tráfego nestas redes provocam a necessidade de proteção contra falhas, uma vez que essas são relativamente frequentes; atualmente, a taxa de falha de um corte de fibra é uma a cada quatro dias. Muitos estudos sobre redes ópticas têm sido desenvolvidos e relatados na literatura. No entanto, apenas recentemente, o estudo de multiplexação espacial para redes ópticas elásticas tem sido considerado. Nesse contexto, embora algoritmos de roteamento e alocação de núcleo e espectro tenham sido propostos na literatura, poucos trabalhos consideram proteção. Além disso, o compartilhamento de recursos de backup não é considerado. Nesta tese, propõe-se soluções de proteção em redes ópticas elásticas com multiplexação espacial, visando a redução do bloqueio de requisições para estabelecimento de conexão, o melhoramento da utilização dos recursos em redes ópticas elásticas com multiplexação espacial, considerando diferentes cenários de carga e topologias. Para tal, o problema de proteção destas redes levará em consideração a utilização de caminhos de proteção, diferentes formatos de modulação, o uso de agregação de tráfego, o uso de sobreposição de espectro em caminhos de proteção, interferência mínima e roteamento multicaminho. Diversos algoritmos foram propostos e avaliados para prover 100% de proteção contra ocorrência de uma falha, bem como um algoritmo para proteção contra duas falhas simultâneas. Os resultados indicam que os algoritmos propostos produzem um melhor desempenho quando comparado ao desempenho dos algoritmos existentes na literaturaAbstract: Spatial division multiplexing is a promising solution proposed for elastic optical networks to cope with the expected depletion of the capacity of single core networks. The introduction of space division multiplexing in optical networks brings new challenges for network protection since a lightpath can span high capacity and transmit data at different rates. In addition, there is the great need for protection mechanisms against failure due to the high volume of traffic carried in these networks. Failure is quite frequent in operational optical networks, it is estimated that there is a failure every four hours. Several studies on optical networks have been carried out but, only recently, the study of spatial division multiplexing for elastic optical networks has been considered. In this context, although routing, spectrum, and core allocation algorithms have been proposed in the literature, only a few papers consider protection. In addition, sharing of backup resources is not considered. In this thesis, it is proposed to provide protection solutions in spatial division multiplexing elastic optical networks, for reducing the blocking of requests for connection establishment, as well as improving the use of resources, considering different load scenarios and topologies. For this, the protection problem of these networks will take into consideration the use of protection paths, different modulation formats, the use of traffic grooming, the use of spectrum overlap in protection paths, minimum interference and multipath routing. Several algorithms are proposed in this thesis to provide 100% protection against a single failure and one algorithm for two simultaneous failure. results indicate that these algorithms overperform existing onesDoutoradoCiência da ComputaçãoDoutor em Ciência da Computação165446/2015-3CNPQCAPE

Contributions to network planning and operation of Flex-Grid/SDM optical core networks

Premi Extraordinari de Doctorat, promoció 2018-2019. Àmbit de les TICThe ever demanding bandwidth requirements for supporting emerging telecom services such as ultra-high-definition video streaming, cloud computing, connected car, virtual/augmented reality, etc., bring to the fore the necessity to upgrade continuously the technology behind transport networks in order to keep pace with this exponential traffic growth. Thus, everything seems to indicate that fixed-grid Wavelength-Division Multiplexed (WDM) networks will be upgraded by adopting a flexible-grid, thus providing finer bandwidth allocation granularities, and therefore, increasing the Grade-of-Service by packing more information in the same spectral band of standard Single-Mode Fibers (SMFs). Nevertheless, unfortunately, the fundamental Shannon’s limit of SMFs is rapidly approaching, and, then, the research efforts to increase the SMFs' capacity will be useless. One solution to overcome this capacity crunch effect is to enable one extra dimension in addition to the frequency one, namely, the spatial dimension, thus deploying S parallel paths in order to multiply, in the best case, by S the capacity of SMF-based networks. However, additionally, it is necessary to decrease the cost and energy per bit in order to provide economically attractive solutions. For this purpose, a smooth upgrade path has to be carried out as new integrated devices and system components are developed for Space Division Multiplexing (SDM). This thesis is concentrated on the planning and operation of the combined flexible WDM and SDM networks (i.e., Flex-Grid/SDM networks) proposing several strategies aimed at optimizing network resources usage with hardware complexity analysis. For this purpose, firstly, network problems are carefully studied and stated, and then, mathematical and/or heuristic algorithms are designed and implemented in an optical network simulator. Specifically, after an introduction to the thesis, chapter 2 presents the background and related work. Next, chapter 3 concentrates on the study of spatially fixed Flex-Grid/SDM networks, i.e., when a rigid number of spatial channels are reserved per allocated traffic demand. In its turn, chapter 4 studies the case of Spectrally-Spatially Flexible Optical Networks (SS-FONs), as the ones providing the upper-bound network capacity. Costs and hardware requirements implied on providing this flexibility are analyzed. Network nodes aimed at reducing the cost of SS-FONs are presented and evaluated in chapter 5. Finally, this thesis ends with the presentation of the main contributions and future research work in chapter 6.La demanda de ancho de banda cada vez más exigente para soportar servicios de telecomunicación emergentes tales como la transmisión de video de alta calidad, computación en la nube, vehículo conectado, realidad virtual/aumentada, etc.…, ha puesto de manifiesto la necesidad de actualizar constantemente la tecnología detrás de las redes de transporte óptico con la finalidad de ir a la par de este incremento exponencial del tráfico. De esta manera, todo parece indicar que las redes basadas en la multiplexación por division de longitud de onda (Wavelength Division Multiplexing, WDM) de ancho espectral fijo serán actualizadas adoptando un ancho de banda espectral flexible, que ofrece asignaciones de ancho de banda con granularidad más fina acorde a las demandas de tráfico; y por lo tanto, incremanta el Grado de Servicio de la red, ya que se permite acomodar mayor información en la misma banda espectral de las fibras monomodo (Single Mode Fibers, SMFs). Sin embargo, desafortunadamente, el límite de Shannon de las fibras monomodo se está aproximando cada vez más, y cuando esto ocurra las investigaciones para incrementar la capacidad de las fibras monomodo serán infructuosas. Una posible solución para superar este colapso de las fibras monomodo es habilitar la dimensión espacial a más de la frecuencial, desplegando � caminos paralelos con la finalidad de multiplicar por � (en el mejor de los casos) la capacidad de las fibras monomodo. No obstante, es necesario disminuir el costo y la energía por bit con la finalidad de proveer soluciones comerciales atractivas. Para tal propósito debe llevarse a cabo una actualización moderada conforme nuevos dispositivos y componentes integrados son desarrollados para la implementación de la tecnología basada en la multiplexación por división de espacio (Space Division Multiplexing, SDM). Esta tesis se concentra en la planificación y operación de la combinación de las redes WDM flexibles y SDM (es decir, de las redes Flex-Grid/SDM) proponiendo varias estrategias dirigidas a optimizar el uso de los recursos de red junto con el análisis de la complejidad del hardware que viene acompañada. Para este fin, primeramente, los problemas de red son cuidadosamente estudiados y descritos. A continuación, se han diseñado e implementado algoritmos basados en programación lineal entera o heurísticas en un simulador de redes ópticas. Después de una introducción inicial, el capítulo 2 de esta tesis presenta el marco teórico sobre los conceptos tratados y los trabajos publicados anteriormente. A continuación, el capítulo 3 se concentra en el estudio de las redes Flex-Grid/SDM con la dimensión espacial rígida; es decir, cuando un número fijo de canales espaciales son reservados por cada demanda de tráfico establecida. Por su parte, el capítulo 4 estudia las redes Flex-Grid/SDM considerando flexibilidad tanto en el dominio espacial como espectral (Spectrally and Spatially Flexible Optical Networks, SS-FONs), las cuales proveerían la capacidad máxima de las redes SDM. Adicionalmente, los costos y requerimientos de hardware implicados en la provisión de esta flexibilidad son analizados. El capítulo 5 presenta la evaluación de nodos orientados a reducir los costos de las SS-FONs. Finalmente, el capítulo 6 expone las principales contribuciones y las posibles líneas de trabajo futuroEls requisits incessants d’ample de banda per al suport de nous serveis de telecomunicació, com poden ser la difusió en directe de vídeo de molt alta definició, la informàtica en el núvol, els cotxes intel·ligents connectats a la xarxa, la realitat virtual/augmentada, etc…, han exigit una millora contínua de les tecnologíes de les actuals xarxes de transport de dades. Tot sembla indicar que les xarxes de transport òptiques actuals, basades en la tecnologia de multiplexació per divisió de longitud d’ona (Wavelength Division Multiplexing, WDM) sobre un grid espectral rígid, hauran de ser reemplaçades per tecnologies òptiques més flexibles, amb una granularitat més fina a l’hora de suportar noves connexions, incrementat el grau de servei de les xarxes gràcies a aprofitament major de l’ample de banda espectral proporcionat per les fibres òptiques monomode (Single Mode Fibers, SMFs). Tanmateix, estem exhaurint ja la capacitat màxima de les fibres òptiques SMF segons ens indica el límit fonamental de Shannon. Per tant, qualsevol esforç enfocat a millorar la capacitat d’aquestes xarxes basades en SMFs pot acabar sent infructuós. Una possible solució per superar aquestes limitacions de capacitat és explorar la dimensió espacial, a més de l’espectral, desplegant camins en paral·lel per tal de multiplicar per , en el millor cas, la capacitat de les SMFs. Tot i això, és necessari reduir el cost i el consum energètic per bit transmès, per tal de proporcionar solucions econòmicament viables. Amb aquest propòsit, pot ser necessària una migració progressiva, a mesura que es desenvolupen nous dispositius i components per aquesta nova tecnologia de multiplexació per divisió espacial (Spatial Division Multiplexing, SDM). La present tesi es centra en la planificació i operació de xarxes òptiques de nova generació que combinin tecnologies de xarxa WDM flexible i SDM (és a dir, xarxes Flex-Grid/SDM), proposant estratègies per a l’optimització de l’ús dels recursos de xarxa i, en definitiva, el seu cost (CapEx). Amb aquest propòsit, s’analitzen en primer moment els problemes adreçats. Tot seguit, es dissenyen algorismes per tal de solucionar-los, basats en tècniques de programació matemàtica i heurístiques, els quals s’implementen i es proven en un simulador de xarxa òptica. Després d’una introducció inicial, el capítol 2 d’aquesta tesi presenta tots els conceptes tractats i treballs relacionats publicats amb anterioritat. Tot seguit, el capítol 3 es centra en l’estudi de les xarxes Flex-Grid/SDM fixes en el domini espai, és a dir, on sempre es reserva un nombre rígid de canals espacials per qualsevol demanda suportada. El capítol 4 estudia les xarxes flexibles en els dominis espectrals i espacials (Spectrally-Spatially Flexible Optical Nextworks, SS-FONs), com aquelles que poden proporcionar una capacitat de xarxa màxima. En aquest context, s’analitzen els requeriments en termes de cost i hardware per tal de proporcionar aquesta flexibilitat. Llavors, en el capítol 6 es presenten opcions de node de xarxa capaces de reduir els costos de les xarxes SS-FONs. Finalment, en el capítol 7 es repassen totes les contribucions de la tesi, així com posibles línies de treball futurAward-winningPostprint (published version

Alocação de recursos em redes ópticas elásticas baseadas em multiplexação por divisão espacial

Orientador: Nelson Luis Saldanha da FonsecaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: Tecnologias de redes ópticas baseadas em fibras mono-núcleo e mono-modo possuem limite de capacidade e não conseguem suprir a demanda crescente de largura de banda. Um forma de resolver esse problema se dá através do uso de multiplexação por divisão espacial (SDM - \textit{Space-Division Multiplexing}). A transmissão de dados em SDM ocorre através de múltiplos núcleos agrupados em um único filamento de fibra, ou utilizando múltiplos modos transversais suportados por um núcleo. A combinação da flexibilidade de redes ópticas elásticas (EON - \textit{Elastic Optical Networks}) e a alta capacidade do SDM é promissora para o futuro das redes ópticas. Na camada de enlace, quando uma nova solicitação para estabelecimento de conexão chega, é necessário fazer a reserva de recursos para realizar essa conexão. A determinação dos recursos a serem alocados é dada pela solução do problema de roteamento, alocação de núcleo e \textit{slots} (RCSA - \textit{Routing, Core and Spectrum Allocation}). Na alocação de recursos, algumas restrições devem ser respeitadas, tais como a contiguidade e continuidade dos \textit{slots} de frequência, e tolerância ao \textit{crosstalk} espacial. Estas restrições implicam em uma maior complexidade para a acomodação do tráfego das conexões. A virtualização de redes permite que redes virtuais compartilhem recursos físicos, simplificando o gerenciamento de recursos na camada óptica, oferecendo flexibilidade na alocação de recursos e segurança dos serviços. Um dos principais desafios da virtualização é configurar de forma eficiente as redes virtuais, que consiste na alocação de recursos físicos para acomodá-las. Esta tese propõe soluções para o problema do RCSA em redes SDM-EON. A primeira contribuição desta tese é um algoritmo que considera o equilíbrio entre eficiência energética e bloqueio de requisições. Propõe-se um algoritmo de agregação de tráfego em lote, capitalizando na flexibilidade temporal para satisfazer requisições com o objetivo de formar lotes de requisições, aumentando assim a probabilidade de serem atendidas as requisições em um outro momento. A segunda contribuição desta tese é direcionada para a solução do problema da fragmentação, que ocorre em cenários onde pequenos conjuntos de \textit{slots} disponíveis ficam espalhados no espectro, causando o bloqueio de novas requisição. Propõem-se um conjunto de algoritmos proativos e reativos. Os algoritmos proativos utilizam diferentes técnicas, tais como, múltiplos caminhos, priorização de núcleo e área, bem como métricas de avaliação da fragmentação na composição de caminhos. O algoritmo reativo utiliza aprendizagem de máquina para fazer um rearranjo espectral e aumentar a capacidade de prevenção da fragmentação no RCSA. A terceira contribuição desta tese é uma solução para aumentar a eficiência do compartilhamento de recursos em redes virtuais. Este problema consiste na configuração de enlaces e nós virtuais para caminhos e nós físicos, respectivamente. A solução proposta introduz uma arquitetura utilizando aprendizado de máquina, que age como um assistente no processo de configuração de redes virtuaisAbstract: Optical network technologies based on a single-core and single-mode fibers have a limited capacity and cannot provide enough resources to a constant increase of bandwidth demands. One approach to overcome this is the use of Space-Division Multiplexing (SDM) which relies on sending data through multiple cores embedded into a single strand of fiber or using multiple transverse modes supported by a core. The combination of the flexibility of Elastic Optical Networks (EONs) and the high capacity of SDM is a promising solution to cope with the bandwidth demands. At the network level, when a traffic request arrives, it needs to reserve network resources to establish it. One approach to accommodate traffic demand over optical networks is the Routing, Core and Spectrum Allocation (RCSA), in which end-to-end lightpaths are offered for each individual request. In these scenarios, during the allocation process, some constraints need to be respected, such as contiguity and continuity of slots (selected in the resource selection process), and spatial crosstalk. These constraints pose extra complexity to accommodate the requests for the lightpath establishment. As one of the possible solutions, network virtualization is capable of improving the efficiency of optical networks, by allowing virtual networks to share the resources of physical networks, simplifying the management of resource and providing flexibility in resource allocation. One of the main challenges of network virtualization is to configure a virtual network efficiently which comprises allocating physical resources to accommodate incoming virtual networks. This thesis proposes solutions to the RCSA problem and the virtual network configuration problem for SDM-EON networks. The first contribution of this thesis is an algorithm to promote an equilibrium between reduction of the network energy consumption and reduction of the blocking of requests. For this purpose, we introduce a traffic grooming algorithm using batches, which takes advantage of the deadline of each request to form batches, increasing the chances of the requests to be established at another time. The second contribution of this thesis is a set of algorithms using different techniques to handle the fragmentation problem, where a small portion of available slot sequences end up scattered in a fiber link, blocking future requests, called the fragmentation problem. For this purpose, we propose proactive and reactive algorithms. Proactive algorithms use different techniques, such as multipath routing, core, and area prioritization, and metrics to use in the route selection process. The reactive algorithm uses machine learning to rearrange the spectrum and tune the RCSA algorithm to prevent the fragmentation. The third contribution of this thesis proposes a solution to improve resource sharing in network virtualization. This problem consists in configuring virtual links and nodes to physical nodes and paths. For this purpose, we propose a learning assistant control loop to handle the virtual network configuration problemMestradoCiência da ComputaçãoMestra em Ciência da Computação131025/2017-1CNP

Contributions to network planning and operation of Flex-Grid/SDM optical core networks

The ever demanding bandwidth requirements for supporting emerging telecom services such as ultra-high-definition video streaming, cloud computing, connected car, virtual/augmented reality, etc., bring to the fore the necessity to upgrade continuously the technology behind transport networks in order to keep pace with this exponential traffic growth. Thus, everything seems to indicate that fixed-grid Wavelength-Division Multiplexed (WDM) networks will be upgraded by adopting a flexible-grid, thus providing finer bandwidth allocation granularities, and therefore, increasing the Grade-of-Service by packing more information in the same spectral band of standard Single-Mode Fibers (SMFs). Nevertheless, unfortunately, the fundamental Shannon’s limit of SMFs is rapidly approaching, and, then, the research efforts to increase the SMFs' capacity will be useless. One solution to overcome this capacity crunch effect is to enable one extra dimension in addition to the frequency one, namely, the spatial dimension, thus deploying S parallel paths in order to multiply, in the best case, by S the capacity of SMF-based networks. However, additionally, it is necessary to decrease the cost and energy per bit in order to provide economically attractive solutions. For this purpose, a smooth upgrade path has to be carried out as new integrated devices and system components are developed for Space Division Multiplexing (SDM). This thesis is concentrated on the planning and operation of the combined flexible WDM and SDM networks (i.e., Flex-Grid/SDM networks) proposing several strategies aimed at optimizing network resources usage with hardware complexity analysis. For this purpose, firstly, network problems are carefully studied and stated, and then, mathematical and/or heuristic algorithms are designed and implemented in an optical network simulator. Specifically, after an introduction to the thesis, chapter 2 presents the background and related work. Next, chapter 3 concentrates on the study of spatially fixed Flex-Grid/SDM networks, i.e., when a rigid number of spatial channels are reserved per allocated traffic demand. In its turn, chapter 4 studies the case of Spectrally-Spatially Flexible Optical Networks (SS-FONs), as the ones providing the upper-bound network capacity. Costs and hardware requirements implied on providing this flexibility are analyzed. Network nodes aimed at reducing the cost of SS-FONs are presented and evaluated in chapter 5. Finally, this thesis ends with the presentation of the main contributions and future research work in chapter 6.La demanda de ancho de banda cada vez más exigente para soportar servicios de telecomunicación emergentes tales como la transmisión de video de alta calidad, computación en la nube, vehículo conectado, realidad virtual/aumentada, etc.…, ha puesto de manifiesto la necesidad de actualizar constantemente la tecnología detrás de las redes de transporte óptico con la finalidad de ir a la par de este incremento exponencial del tráfico. De esta manera, todo parece indicar que las redes basadas en la multiplexación por division de longitud de onda (Wavelength Division Multiplexing, WDM) de ancho espectral fijo serán actualizadas adoptando un ancho de banda espectral flexible, que ofrece asignaciones de ancho de banda con granularidad más fina acorde a las demandas de tráfico; y por lo tanto, incremanta el Grado de Servicio de la red, ya que se permite acomodar mayor información en la misma banda espectral de las fibras monomodo (Single Mode Fibers, SMFs). Sin embargo, desafortunadamente, el límite de Shannon de las fibras monomodo se está aproximando cada vez más, y cuando esto ocurra las investigaciones para incrementar la capacidad de las fibras monomodo serán infructuosas. Una posible solución para superar este colapso de las fibras monomodo es habilitar la dimensión espacial a más de la frecuencial, desplegando � caminos paralelos con la finalidad de multiplicar por � (en el mejor de los casos) la capacidad de las fibras monomodo. No obstante, es necesario disminuir el costo y la energía por bit con la finalidad de proveer soluciones comerciales atractivas. Para tal propósito debe llevarse a cabo una actualización moderada conforme nuevos dispositivos y componentes integrados son desarrollados para la implementación de la tecnología basada en la multiplexación por división de espacio (Space Division Multiplexing, SDM). Esta tesis se concentra en la planificación y operación de la combinación de las redes WDM flexibles y SDM (es decir, de las redes Flex-Grid/SDM) proponiendo varias estrategias dirigidas a optimizar el uso de los recursos de red junto con el análisis de la complejidad del hardware que viene acompañada. Para este fin, primeramente, los problemas de red son cuidadosamente estudiados y descritos. A continuación, se han diseñado e implementado algoritmos basados en programación lineal entera o heurísticas en un simulador de redes ópticas. Después de una introducción inicial, el capítulo 2 de esta tesis presenta el marco teórico sobre los conceptos tratados y los trabajos publicados anteriormente. A continuación, el capítulo 3 se concentra en el estudio de las redes Flex-Grid/SDM con la dimensión espacial rígida; es decir, cuando un número fijo de canales espaciales son reservados por cada demanda de tráfico establecida. Por su parte, el capítulo 4 estudia las redes Flex-Grid/SDM considerando flexibilidad tanto en el dominio espacial como espectral (Spectrally and Spatially Flexible Optical Networks, SS-FONs), las cuales proveerían la capacidad máxima de las redes SDM. Adicionalmente, los costos y requerimientos de hardware implicados en la provisión de esta flexibilidad son analizados. El capítulo 5 presenta la evaluación de nodos orientados a reducir los costos de las SS-FONs. Finalmente, el capítulo 6 expone las principales contribuciones y las posibles líneas de trabajo futuroEls requisits incessants d’ample de banda per al suport de nous serveis de telecomunicació, com poden ser la difusió en directe de vídeo de molt alta definició, la informàtica en el núvol, els cotxes intel·ligents connectats a la xarxa, la realitat virtual/augmentada, etc…, han exigit una millora contínua de les tecnologíes de les actuals xarxes de transport de dades. Tot sembla indicar que les xarxes de transport òptiques actuals, basades en la tecnologia de multiplexació per divisió de longitud d’ona (Wavelength Division Multiplexing, WDM) sobre un grid espectral rígid, hauran de ser reemplaçades per tecnologies òptiques més flexibles, amb una granularitat més fina a l’hora de suportar noves connexions, incrementat el grau de servei de les xarxes gràcies a aprofitament major de l’ample de banda espectral proporcionat per les fibres òptiques monomode (Single Mode Fibers, SMFs). Tanmateix, estem exhaurint ja la capacitat màxima de les fibres òptiques SMF segons ens indica el límit fonamental de Shannon. Per tant, qualsevol esforç enfocat a millorar la capacitat d’aquestes xarxes basades en SMFs pot acabar sent infructuós. Una possible solució per superar aquestes limitacions de capacitat és explorar la dimensió espacial, a més de l’espectral, desplegant camins en paral·lel per tal de multiplicar per , en el millor cas, la capacitat de les SMFs. Tot i això, és necessari reduir el cost i el consum energètic per bit transmès, per tal de proporcionar solucions econòmicament viables. Amb aquest propòsit, pot ser necessària una migració progressiva, a mesura que es desenvolupen nous dispositius i components per aquesta nova tecnologia de multiplexació per divisió espacial (Spatial Division Multiplexing, SDM). La present tesi es centra en la planificació i operació de xarxes òptiques de nova generació que combinin tecnologies de xarxa WDM flexible i SDM (és a dir, xarxes Flex-Grid/SDM), proposant estratègies per a l’optimització de l’ús dels recursos de xarxa i, en definitiva, el seu cost (CapEx). Amb aquest propòsit, s’analitzen en primer moment els problemes adreçats. Tot seguit, es dissenyen algorismes per tal de solucionar-los, basats en tècniques de programació matemàtica i heurístiques, els quals s’implementen i es proven en un simulador de xarxa òptica. Després d’una introducció inicial, el capítol 2 d’aquesta tesi presenta tots els conceptes tractats i treballs relacionats publicats amb anterioritat. Tot seguit, el capítol 3 es centra en l’estudi de les xarxes Flex-Grid/SDM fixes en el domini espai, és a dir, on sempre es reserva un nombre rígid de canals espacials per qualsevol demanda suportada. El capítol 4 estudia les xarxes flexibles en els dominis espectrals i espacials (Spectrally-Spatially Flexible Optical Nextworks, SS-FONs), com aquelles que poden proporcionar una capacitat de xarxa màxima. En aquest context, s’analitzen els requeriments en termes de cost i hardware per tal de proporcionar aquesta flexibilitat. Llavors, en el capítol 6 es presenten opcions de node de xarxa capaces de reduir els costos de les xarxes SS-FONs. Finalment, en el capítol 7 es repassen totes les contribucions de la tesi, així com posibles línies de treball futu