Engenharia ElectrotécnicaEsta tese aborda o problema do dimensionamento de redes ATM
(Asynchronous Transfer Mode) num cenário multi-serviço de suporte a serviços
com diferentes características de tráfego: serviços conversacionais, serviços de
consulta e serviços ponto-multiponto. O problema estudado considera a
perspectiva de um operador de telecomunicações que tem como objectivo a
determinação da rede física com o menor custo de operação e manutenção
possível e que seja capaz de suportar o tráfego esperado para os diferentes
serviços com a qualidade de serviço necessária. Os problemas de
dimensionamento abordados consideram serviços comutados em que cada
serviço é suportado por uma rede lógica constituída por VPCs (Virtual Path
Connections) do tipo DBR (Deterministic Bit Rate) e o encaminhamento é fixo
(uni-horário e multi-horário).
O primeiro problema endereçado é o dimensionamento de redes ATM em que
as redes lógicas de suporte a todos os tipos de serviços são constituídas
exclusivamente por VPCs extremo-a-extremo. Esta arquitectura tem como
principal vantagem a simplificação dos mecanismos de CAC (Call Admission
Control) da rede. São propostos modelos de Programação Inteira para este
problema. Os modelos desenvolvidos extendem modelos previamente
conhecidos para serviços conversacionais de modo a poder ser considerado
tráfego assimétrico (característico dos serviços de consulta e serviços pontomultiponto)
e a modelização de VPCs em que um dos extremos não é
conhecido à partida (característico dos serviços de consulta quando existem
múltiplos servidores na rede). É proposto um algoritmo heurístico baseado na
técnica da Relaxação Lagrangeana com Optimização por Sub-Gradiente para a
resolução dos modelos desenvolvidos em redes de grande dimensão.
No entanto, uma arquitectura baseada em VPCs extremo-a-extremo conduz a
uma utilização pouco eficiente dos recursos da rede e, para redes de maiores
dimensões, torna-se impraticável pelo elevado número de VPCs que exige.
Como alternativa, são propostas duas arquitecturas diferentes. Para serviços
conversacionais, é proposta uma arquitectura hierarquizada a 2 níveis para as
redes lógicas de suporte. Esta arquitectura permite reduzir significativamente o
número total de VPCs que é necessário configurar na rede sem contudo permitir
que o número máximo de VPCs atravessados por cada ligação seja maior que
três (um factor determinante para serviços comutados em que o tempo de
estabelecimento de chamada é um parâmetro de qualidade de serviço a ter em
consideração). Para serviços ponto-multiponto, é proposta uma arquitectura em
árvore para as redes lógicas de suporte. São propostos modelos de
Programação Inteira e Programação Inteira Mista para os problemas de
dimensionamento da rede com as redes lógicas segundo as arquitecturas
propostas. A resolução dos modelos propostos através de um algoritmo de
branch-and-bound permite demonstrar que as arquitecturas alternativas
propostas conduzem a ganhos significativos nos custos das redes obtidas
quando comparados com os custos que se obtêm com redes lógicas baseadas
em VPCs extremo-a-extremo