Algoritmos RSA

Recentemente, há um número crescente de trabalhos de pesquisa que investigam soluções para o problema de roteamento e atribuição de espectro para redes ópticas elásticas. Os problemas RSA são investigados sob ambos os cenários de tráfego, estático e dinâmico, incluindo ainda considerações sobre a tecnologia de modulação e a distância adaptativa do canal.

Em [13] o problema de roteamento e atribuição de espectro (RSA) em redes SLICE foi provado ser NP-Difícil. Os autores ainda desenvolveram um modelo utilizando formula- ções de programação linear inteira (PLI) para minimizar o uso de subportadoras em redes EON com topologia em anel e malha. Dois algoritmos heurísticos foram propostos, um que equilibra a carga dentro da rede, potencializando ao máximo o uso da fibra (balanced

load spectrum allocation - BLSA), outro que combina o caminho mais curto de roteamento

com a maior demanda da rede (shortest path with maximum spectrum reuse - SPSR). As heurísticas tiveram bons resultados em comparação com a PLI proposta, demonstrando uso eficiente dos recursos de uma rede EON na abordagem estática.

Em [51] os autores propõem uma PLI para o problema RSA estático que calcula a colisão de demandas que podem utilizar a mesma faixa de espectro e estimam esta métrica para propor melhores soluções de uso eficiente de espectro de maneira off-line. Uma heurística é proposta (AFA-CA) e seus resultados são bastante efetivos em relação aos algoritmos da literatura.

Em [44], os autores propuseram três heurísticas para solucionar o problema RSA em um cenário dinâmico. A primeira heurística (KSP) é um algoritmo dividido em dois passos, em que é utilizado o algoritmo Yen‘s KSP [85] para encontrar as k-menores rotas da origem e destino da demanda e em seguida o algoritmo tenta alocar a demanda em uma dessas k-rotas. A segunda heurística apresentada foi o algoritmo MSP (Modified

Dijkstra Shortest Path), que procura a menor rota possível para alocar a demanda de

tráfego baseado no algoritmo de Dijkstra. A terceira heurística foi o algoritmo SPV (Spectrum-Constraint Path Vector Searching), que através de um algoritmo de busca em largura constrói uma arvore para representar os caminhos candidatos e encontra o menor caminho com espectro disponível para atender a demanda. Os resultados apresentados demonstram uma redução significativa na taxa de bloqueio em relação a algoritmos de RWA tradicionais em redes WDM.

Em [12] os autores introduzem o conceito de RMLSA, que adiciona o formato de modulação à atribuição do espectro (RSA). O problema foi formulado através de uma PLI e vários algoritmos para resolver o problema foram apresentados. Os autores propõem um algoritmo heurístico que divide o problema RMLSA em dois, o problema de roteamento e formato de modulação (RML), e o problema de atribuição de espectro (SA), resolvendo-os

de forma sequencial. As heurísticas tiveram resultados próximos de soluções ótimas com tempo de execução rápidos. Os resultados mostraram que as redes EON tem benefícios de espectro significativos em comparação com redes WDM indicando que o novo paradigma oferece uma solução promissora para as redes de transporte de alta capacidade do futuro. Os autores em [86] desenvolveram um algoritmo genético adaptável para resolver o problema RMLSA em um cenário de rede dinâmico. O algoritmo oferece uma maneira eficiente para atender as requisições de tráfego com um nível de modulação adequado baseado em uma otimização para múltiplos objetivos. O desempenho do algoritmo é avaliado em duas topologias de rede e seus resultados mostraram-se melhores que os demais algoritmos da literatura. Especificamente, quando a carga de tráfego é baixa, o algoritmo atinge uma redução de até uma ordem de grandeza na probabilidade de bloqueio.

Em [87] foram propostos dois algoritmos RMLSA que reduzem o número de slots utilizados em toda a rede e diminuem a complexidade de execução. Os resultados da avaliação mostraram que os algoritmos propostos reduzem o número de slots ocupados classificando as demandas pela distância sobre várias rotas.

Os autores em [88] propõem um algoritmo de roteamento dinâmico com atribuição de espectro que empregam modulação adaptativa através da distância. Simulações provam que o algoritmo proposto melhora a eficiência da utilização do espectro quando a taxa de bloqueio é menor que 1%.

Em [89] foi proposto um algoritmo que se adapta a distância do caminho óptico para resolver o problema RMLSA. O algoritmo desenvolvido é baseado em múltiplos estágios, incluindo a otimização de rotas através de uma PLI para atender as restrições de distância de transmissão. Os experimentos numéricos mostraram uma redução de até 30% em recursos de espectro para redes em anel e em malha.

Em [90] os autores melhoram suas propostas realizadas em [51] e focam no problema RMLSA propondo uma PLI e um algoritmo (AFA-DCA) que resolvem o problema RSA

off-line de forma ótima. Simulações são realizadas e comparações são feitas com a PLI

proposta e algoritmos da literatura.

Em [17], os autores levam em consideração o formato de modulação e a distância do caminho óptico fornecidos pelos algoritmos por eles propostos em [44] em um cenário dinâmico. Os algoritmos procuram uma rota com a maior modulação possível e caso não encontre, ou esta rota seja longa demais para o formato de modulação escolhido, sua modulação é diminuída e o algoritmo é executado novamente. Os resultados dessa nova abordagem são comparados com uma PLI proposta e apresentam uma redução significa- tiva na taxa de bloqueio e no uso do espectro.

QoT, denominado QoT-aware RSA. A proposta é baseada em três estágios: (i) escolha do caminho baseado em um QoT aceitável (nível de modulação adequado); (ii) seleção da rota; e (iii) atribuição do espectro. Técnicas são desenvolvidas para estimar o nível de modulação adequado para cada requisição baseado em métricas relacionadas ao OSNR. O esquema proposto é avaliado através de simulações baseadas em modelos de tráfego alea- tórios e determinísticos. Os resultados mostram que a escolha do caminho e os métodos de atribuição de espectro afetam significativamente o desempenho médio OSNR.