A novel adaptive restoration algorithm for cost minimization of translucent optical networks

One of the main cost in translucent optical networks is composed by the deployment of optoelectronic devices dedicated to signal regeneration and/or wavelength conversion. As a consequence, minimization of the total number of deployed 3Rs without increasing the overall blocking probability of the traffic set-up is one of the main objective of the network design. In this work, we considered optical restorable networks where the computation and set-up of alternative paths after fibers failure (restoration) ensure the traffic survivability. In an optical restorable networks there are two types of 3Rs: nominal 3Rs, which are associated to a specific nominal path, and restoration 3Rs, sharable among diverse restoration paths that are computed for different failure scenarios. In order to minimize the overall cost of the network, it is fundamental to reduce as much as possible the number of restoration 3Rs. For achieving this goal, we proposed an adaptive alternative routing algorithm which is aware of the already deployed restoration 3Rs and favor the computation of alternative paths able to reuse installed 3Rs. The 1830 PSS Engineering and Planning Tool (EPT) was the Nokia tool used and modified. The proposed algorithm was compared to the fixed alternative approach already implemented in EPT, in order to evaluate the number of restoration 3Rs saved with our method. The evaluations were done by comparing diverse networks topologies, some created for this study by varying the connectivity degree of an initial network, others related to customers' ones. To complete the assessment of the advantages provided by our algorithm, we also varied the number of shortest paths calculated by the alternative algorithm. The obtained results showed that the proposed adaptive routing algorithm allowed to reduce the whole network cost by requiring less restoration 3Rs than the ones calculated with the legacy algorithm today used in EPT, based on a fixed routing approach.

Uno dei principali costi delle reti ottiche è rappresentato dall'installazione di dispositivi ottico/elettronici dedicati alla rigenerazione dei segnali e/o alla conversione delle lunghezze d'onda. Di conseguenza uno degli obiettivi principali nel dimensionamento delle reti ottiche è la minimizzazione del numero di rigeneratori (3R) installati senza incrementare la probabilità di blocco del traffico. In questo lavoro vengono considerate reti ottiche dove la protezione del traffico in seguito a guasti delle risorse di rete viene garantita tramite il calcolo di rotte alternative (restoration). In queste reti sono presenti due tipi di 3R: 3R nominali, associati a una specifica rotta nominale, e 3R di restoration, condivisibili tra diverse rotte di restoration che vengono utilizzate in seguito a diversi scenari di guasto. Per minimizzare il costo totale della rete è fondamentale ridurre il più possibile il numero di 3R di restoration. A tal scopo abbiamo proposto un algoritmo che calcola rotte multiple per ogni richiesta di connessione e si adatta alle condizioni della rete basate sulla conoscenza dei 3R di restoration allocati precedentemente e momentaneamente liberi; in questo modo la scelta delle rotte multiple é guidata dai 3R liberi presenti nella rete. Il tool Nokia usato e modificato in questo lavoro di tesi è il 1830 PSS Engineering and Planning Tool (EPT). L'algoritmo proposto è stato confrontato con l'approccio già implementato in EPT in modo da valutare il guadagno in termini di 3R allocati utilizzando il nostro metodo. Queste valutazioni sono state fatte confrontando diverse topologie di rete, alcune create per questo studio variando il grado di connettività di una rete iniziale, altre scelte tra le reti dei clienti. Per completare le valutazioni sui vantaggi introdotti dal nostro algoritmo abbiamo anche analizzato le reti al variare del numero di rotte multiple calcolate per ciascuna richiesta di connessione. I risultati ottenuti hanno mostrato che l'algoritmo proposto permette la riduzione del costo totale della rete richiedendo un minor numero di 3R di restoration rispetto a quelli richiesti dall'algoritmo ufficiale implementato in EPT, basato su un approccio che utilizza rotte multiple che non vengono però scelte in maniera adattativa.