Modulation format, routing and spectrum assignment in filterless optical networks

In the last few years, the concept of the filterless optical network approach became more promising in the communications networking field and though a lot of researchers started on the investigation from many areas in universities and companies. Additionally, there are a lot of benefits comes from starting using filterless network devices instead of the active photonic reconfigurable component. Consequently, the resulting networks have a significant saving in the cost aspects and also with almost the same energy efficient by adding the same advantages of network agility. However, in filterless optical networks, a signal broadcasted over all the fiber links of the designed network. Consequently, to this broadcasting feature, a single wavelength can be used only once in the network. Therefore, dividing our networks into fiber trees serving all the demand requests was the solution to overcome this broadcasting feature. Addressing these benefits and drawbacks of the filterless concept, this thesis project proposes an efficient heuristic algorithm to divide the filterless optical network into disjoint trees according to a given traffic matrix. Moreover, an ILP model uses these trees and starts an optimization problem to do the modulation format, routing and spectrum assignment (MRSA) in elastic filterless optical networks with an objective function minimizing the spectrum consumption over all the fiber links in our network. Finally, a performance evaluation is done using this approach on core network with different network topologies and different traffic matrices.

Negli ultimi anni, il concetto di approccio alla rete ottica senza filtro è diventato più promettente nel campo delle comunicazioni in rete e sebbene molti ricercatori abbiano iniziato le indagini da molte aree nelle università e nelle aziende. Inoltre, ci sono molti vantaggi derivanti dall'iniziare l'uso di dispositivi di rete senza filtro al posto del componente riconfigurabile fotonico attivo. Di conseguenza, le reti risultanti hanno un notevole risparmio negli aspetti di costo e anche con quasi la stessa efficienza energetica aggiungendo gli stessi vantaggi dell'agilità di rete. Tuttavia, nelle reti ottiche senza filtro, un segnale trasmesso su tutti i collegamenti in fibra della rete progettata. Di conseguenza, a questa funzione di trasmissione, una singola lunghezza d'onda può essere utilizzata solo una volta nella rete. Pertanto, la divisione delle nostre reti in fibre ottiche a servizio di tutte le richieste di domanda è stata la soluzione per superare questa funzione di trasmissione. Affrontando questi vantaggi e gli svantaggi del concetto senza filtro, questo progetto di tesi propone un efficiente algoritmo euristico per dividere la rete ottica senza filtro in alberi disgiunti in base a una data matrice di traffico. Inoltre, un modello ILP utilizza questi alberi e avvia un problema di ottimizzazione per eseguire il formato di modulazione, l'instradamento e l'assegnazione dello spettro (MRSA) in reti ottiche senza filtro elastiche con una funzione obiettivo che riduce al minimo il consumo dello spettro su tutti i collegamenti in fibra nella nostra rete. Infine, viene eseguita una valutazione delle prestazioni utilizzando questo approccio sulla rete principale con diverse topologie di rete e diverse matrici di traffico.