Introdu¸c˜ao

Com o objetivo de diferenciar o caminho ´optico do enlace f´ısico, este ´e aqui definido como uma conex˜ao transparente com dois ou mais enlaces f´ısicos. Esse caminho ´optico, que por um lado possibilita uma economia do n´umero de transceptores ao longo de uma conex˜ao, tamb´em exige a instala¸c˜ao de um par transmissor/receptor e a ocupa¸c˜ao de um comprimento de onda ao longo do caminho, que representa um custo adicional e um complicador para os modelos de otimiza¸c˜ao. Para uma rede com demandas de tr´afego entre todos os n´os, uma conex˜ao direta entre cada par de n´os pode gerar uma configura¸c˜ao demasiadamente custosa e subutilizada. Assim, uma rede transl´ucida oferece uma rela¸c˜ao de compromisso entre uma rede opaca e uma

rede totalmente transparente, em um esquema de roteamento multicamada (´optica e eletrˆonica). A Figura 4.1 mostra uma ilustra¸c˜ao com os benef´ıcios do agrupamento de tr´afego e caminhos ´opticos transparentes. Nessa figura s˜ao representadas duas demandas de tr´afego, uma de 6 para 3 e outra de 6 para 2. Considerando o trans- ceptor como um par transmissor/receptor, note que na Figura 4.1 (a) os n´os 6 e 1 necessitam ambos de dois transceptores. Assim, para o tr´afego ser acomodado sem a estrat´egia de agrupamento de tr´afego e os benef´ıcios dos caminhos ´opticos, s˜ao necess´arios 7 transceptores e 2 comprimentos de onda, como mostrado na Figura 4.1(a). Quando usado o agrupamento de tr´afego (Figura 4.1(b)), ´e poss´ıvel reduzir os recursos para 4 transceptores e 1 comprimento de onda. Por´em, em um cen´ario usando ambos, agrupamento de tr´afego e caminhos ´opticos, ainda ´e economizado um transceptor, como apresentado na Figura 4.1(c). Essa ilustra¸c˜ao deixa clara a relevˆancia do estudo da otimiza¸c˜ao nas redes ´opticas transl´ucidas.

1 2 3 4 5 6 traf[6][2] traf[6][2] traf[6][3] traf[6][3] traf[6][3] 1 2 3 4 5 6 traf[6][3]+ traf[6][2] traf[6][3] traf[6][3]+ traf[6][2] (a) 1 2 3 4 5 6 traf[6][3]+ traf[6][2] traf[6][3] (b) (c)

Figura 4.1: (a) sem grooming de tr´afego e sem caminho ´optico, (b) com grooming de tr´afego e sem caminho ´optico e (b) com grooming de tr´afego com caminho ´optico A Figura 4.2 ilustra a arquitetura de um n´o da rede considerado nesse cap´ıtulo. Nesse n´o est´a representada a inser¸c˜ao, retirada, processamento eletrˆonico do tr´afego e um caminho ´optico. O processamento eletrˆonico do n´o na figura ´e representado pela presen¸ca de um DXC, onde s˜ao processadas as demandas de entrada, sa´ıda e as demandas dos comprimentos de onda w = 1 e w = 2. Al´em disso, atrav´es das funcionalidades do cross-connect ´optico (OXC), no comprimento de onda w = 3 ´e representada a passagem de um caminho ´optico transparente, ou seja, sem o uso de transceptores e sem acrescentar tr´afego ao DXC.

DXC

Nó i

Figura 4.2: Ilustra¸c˜ao do processamento do tr´afego e de um canal transparente em um n´o com capacidade de grooming, adaptado de [YE 03].

4.1.1

Trabalhos Relacionados e Contribui¸c˜oes

Na literatura alguns trabalhos j´a descrevem as caracter´ısticas das redes transl´uci- das e dos caminhos ´opticos desde a d´ecada de 90, [RAM 99a][SHE 07]. Devido `a quantidade de restri¸c˜oes, algoritmos exatos usados para encontrar o conjunto ´otimo de caminhos ´opticos e o TGP de forma unificada, s˜ao restritos quanto ao tamanho da rede. Por exemplo, [ZHU 02] e [HUI 02] prop˜oem modelos ILP para resolver redes de 6 n´os e heur´ısticas para redes maiores. Para aumentar a capacidade dos modelos ILPs, em [KAR 04], ´e proposta a subdivis˜ao da rede em v´arias sub-redes, de forma que os caminhos ´opticos fiquem restritos a uma sub-rede. Essa estrat´egia reduz a complexidade do modelo, por´em limita as possibilidades de conex˜oes transparentes. Assim, os resultados dependem da rela¸c˜ao de compromisso entre a complexidade do modelo e a flexibilidade dos caminhos ´opticos, isto ´e, o tamanho de cada sub- rede. Adicionalmente, nos modelos apresentados no trabalho s˜ao reservados recursos da rede para a prote¸c˜ao e recupera¸c˜ao. Em [JAE 07] ´e proposto um modelo ILP capaz de resolver em tempo aceit´avel rede de at´e 30 n´os, mas sem considerar o

problema de roteamento e aloca¸c˜ao de comprimentos de onda. Contudo, os trabalhos encontrados na literatura, que citam os benef´ıcios do uso de caminhos ´opticos em redes transl´ucidas, n˜ao apresentam uma quantifica¸c˜ao exata da economia efetiva dos caminhos ´opticos.

Assim, a investiga¸c˜ao realizada neste cap´ıtulo se prop˜oe a quantificar a redu¸c˜ao do n´umero de transceptores e do processamento eletrˆonico nos n´os, obtidas com a inser¸c˜ao de caminhos ´opticos na rede. Para isso s˜ao propostos neste cap´ıtulo dois m´etodos para solu¸c˜ao do problema de redes transl´ucidas. O primeiro m´etodo con- siste em dividir o problema em dois modelos ILP: i) primeiro, atrav´es da matriz de adjacˆencias s˜ao disponibilizados os caminhos ´opticos na rede. Assim, com o modelo rN A, s˜ao escolhidos os caminhos ´opticos e realizado o roteamento do tr´afego sobre a camada ´optica, de modo a minimizar o n´umero de transceptores; ii) em outro modelo apresentado a seguir, cada caminho ´optico ´e acomodado sobre a camada f´ısica. Para a redu¸c˜ao dos tempos computacionais das estrat´egias que usam uni- camente modelos ILP, o segundo m´etodo trata-se de um algoritmo h´ıbrido. Nesse m´etodo uma heur´ıstica seleciona os poss´ıveis caminhos ´opticos e suas rotas sobre a camada f´ısica, em seguida um modelo ILP escolhe quais destes caminhos ´opticos devem ser efetivamente usados e acomoda o tr´afego sobre a camada ´optica. Assim, foi poss´ıvel controlar os caminhos ´opticos permitidos aos modelos ILP em um tempo computacional vi´avel.