Roteamento, alocação de espectro e proteção compartilhada em redes ópticas elásticas utilizando aprendizagem profunda com sistema de inferência fuzzy

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Lourenço, André Luiz Ferraz
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: algoritmo de roteamento e alocação de espectro; backup path shared protection; deep neural network; elastic optical network; fuzzy inference system; network survivability; proteção de caminho de backup compartilhado; rede neural profunda; rede óptica elástica; routing and spectrum allocation algorithm; sistema de inferência fuzzy; sobrevivência da rede
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-14052021-191545/

Em um cenário de intenso tráfego de dados, as redes ópticas elásticas precisam dispor de mecanismos que gerenciem falhas. Um mecanismo eficiente é o esquema de proteção compartilhada de caminho de backup que realiza a pré-reserva de recursos e os compartilham com as conexões que transportam dados nos caminhos de trabalho. O compartilhamento de recursos expressa uma relação de compromisso entre a economia de espectro e a capacidade de restauração de conexões afetadas por falhas. Quanto maior for o número de compartilhamentos, maior será a economia de espectro. No entanto, menor será é a capacidade de restauração das conexões interrompidas por falhas por causa da maior competição por recursos de proteção. Várias heurísticas foram propostas para alocar recursos compartilhados eficientemente, mas nenhuma delas tratou o problema de otimização na restauração de falhas. Este trabalho propõe combinar uma nova métrica de fragmentação espectral como função das entradas de um sistema de inferência fuzzy (FIS, Fuzzy Inference System) para o treinamento de uma rede neural profunda (DNN, Deep Neural Network). Os objetivos são resolver o problema RSA compartilhado para obter maior eficiência na proteção dos caminhos de trabalho em um cenário de múltiplas falhas. Os algoritmos foram avaliados em termos de probabilidade de bloqueio, taxa de restauração de falhas, capacidade ociosa da rede e tempo de inatividade das conexões, dentre outras métricas auxiliares. O algoritmo utilizando somente FIS reduziu a probabilidade de bloqueio em 25,85%. O algoritmo DNN treinado com FIS aumentou a taxa de restauração de falha em 2,88% e reduziu a probabilidade de bloqueio em 10,63%.