WO2020132766A1 - Método para dimensionar una red óptica wdm con restricción de continuidad de longitud de onda - Google Patents

Método para dimensionar una red óptica wdm con restricción de continuidad de longitud de onda Download PDF

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WO2020132766A1
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Reinaldo Antonio VALLEJOS CAMPOS
Nicolás Alonso JARA CARVALLO
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Universidad Técnica Federico Santa María
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Definitions

  • a central problem in WDM optical networks is knowing how many wavelengths should be assigned to network links. Finding the number of wavelengths for the bonds is called the "Wavelength Sizing" (WD) problem.
  • the number of wavelengths significantly affects the cost of the network, as it determines how many infrastructure resources are needed on the network to achieve the desired network performance. Therefore, efficient sizing of each link in an optical network is of utmost importance.
  • a long-standing problem in optical networks has been to provide a certain quality of communication to network connections, despite the existence of different classes of users.
  • This multi-class traffic occurs due to the existence of different priority users (or quality of service requirements), or some mechanisms to intentionally eliminate non-compliant bursts to improve network performance.
  • the usual wavelength allocation and dimensioning approach (First-Fit wavelength allocation with a homogeneous dimensioning procedure) does not take into account these problems.
  • the first tuning wavelength mapping scheme does not take user classes into account, as it simply searches sequentially for an available wavelength, without making any class distinctions.
  • the number of wavelengths assigned to network links is usually defined by the user class with the strictest quality of service (QoS) requirement, which gives classes a priority lower, better quality of service than requested in your SLA.
  • QoS quality of service
  • US Patent 9,060,215 describes a genetic algorithm for solving routing and wavelength assignment in optical networks with dynamic wavelength routing.
  • the method proposes an iterative method, based on genetic algorithms.
  • the network operator can choose the fitness function to find a good solution based on any criteria defined by the network operator.
  • US Patent 8,693,871 describes a method of solving routing and wavelength assignment. This method seeks to minimize the number of wavelengths used, based on a solution of container packaging problem, seeking to solve the minimum number of containers, where the wavelengths are containers. This method assigns wavelengths with the new versions in the First-Fit, Best-Fit, First-Fit Decrementing and Best-Fit Decrementing techniques through the use of containers. This method does not take into account the quality of service offered to each user and uses a homogeneous sizing algorithm.
  • the method is characterized in that said set of wavelength numbers is determined by the steps of:
  • the method is characterized in that it additionally comprises storing the number of wavelengths required for each connection of said connection set. In another more preferred embodiment, the method is characterized in that it additionally comprises storing the number of wavelengths required for each link of said optical network.
  • the method is characterized in that, to determine said blocking probability, said processor executes the steps of:
  • each layer corresponding to the topology of said optical network, where the number of wavelengths available on each link is 0 or 1;
  • determining, for each link in said optical network, the connections using said link determining, for each link in said optical network, the connections using said link; define, for each connection using said link, a first numerical value, t 0N c , corresponding to the time in which said connection is active and a second numerical value, t 0FF c corresponding to the time in which said connection is inactive ; define a plurality of corresponding values Bu ⁇ blocking probability to the connection on the link c in layer i wy obtain a value C corresponding to BP blocking probability connection network c.
  • Figure 2 shows a flow diagram of a first embodiment of the method that is the object of the present invention.
  • said instructions may be encoded in a ad-hoc programming language, and said processor may be configured to compile and execute said instructions.
  • said instructions may be in a format executable by said processor, and said processor may be configured to execute said instructions.
  • said connection set will be denoted as set X and each connection in said connection set as connection c.
  • said set of threshold values correspond interchangeably with a maximum probability of blocking the connection c and are denoted as? c.
  • the way in which said processor obtains said topology, said set of connections or said set of threshold values does not limit the scope of the present invention and will depend on the specific way in which the method that is the object of the present invention is implemented.
  • said processor may be operatively coupled to a graphical interface that allows defining said topology of said optical network, as well as said connections c and said threshold values b 0 .
  • said processor may obtain said objects by means of a set of data representing said topology of said network, said set of connections or said threshold values, b 0 , without this limiting the scope of the present invention.
  • the set of routes R is an input of the method that is the object of the present invention.
  • said processor may be configured to obtain said set of R routes from the topology of the optical network to be implemented. To obtain said set R, said processor can make use of any method known in the state of the art, such as, for example, and without limiting the scope of the present invention, by means of the Dijkstra algorithm.
  • the processor initializes a set Q (10) that stores all those connections for which it is You have satisfied the condition that your blocking probability is less than your threshold value. As is evident for a person with average knowledge in the technical field, said set Q is initialized empty, since no connection has satisfied this condition.
  • the probability of blocking BP C for each connection, c (20) is calculated.
  • the way in which said blocking probability is calculated does not limit the scope of the present invention and will depend on the specific application of the method that is the object of the present invention. However, by way of illustration and without limiting the scope of the present invention, it is understood that the exact calculation of said blocking probability involves a high computational cost, therefore any way of estimating said blocking probability can be implemented without this limits the scope of the present invention and the terms estimate said blocking probability and calculate said blocking probability will be used interchangeably.
  • said blocking probability is calculated using the algorithm published by Jara, et al in the article “Blocking Evaluation and Wavelength Dimensioning of Dynamic WDM Networks without Wavelength Conversion”, published in Journal of optical Communications and networking, Piscataway, NJ ; Washington, DC: IEEE: Optical Society of America, 2017, 9 (8), pp. 625-634.
  • said method for calculating said blocking probability comprises the steps of:
  • the traffic load corresponding to link c, Q c is calculated using the formula: t () N, c
  • the blocking probability of connection c in layer w can be obtained, using the formula: with r c being the route that allows connection c, which allows obtaining the probability of blocking connection c in the network using the formula:
  • connection c After said blocking probability, BP C , has been found for each connection c, said BP C values are compared with the corresponding threshold values of connection c (30), provided that said connection c is not in the set Q (or, equivalently, that said connection c is in the set X ⁇ Q). If, for a specific connection c, is it true that BP C is less than the threshold value? c , said connection c is stored in the set Q and the number of wavelengths available in the links that are part of the route r c is stored as the value u c .
  • the method naturally, assigns to each connection a number of wavelengths that allows the blocking probability of said connection to be as close as possible to the corresponding threshold value, thus avoiding network oversizing.
  • the method naturally allows the network to be dimensioned to serve connections with different threshold values, that is, the method allows solving the network dimensioning problem when there are classes of users with different level agreements of service.

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  • Optical Communication System (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

La invención consiste en un nuevo método para definir conjuntamente una política para asignar las longitudes de onda a cada conexión de red, y para calcular el número de longitudes de onda en redes ópticas dinámicas WDM sin conversión de longitud de onda. Para resolver este problema, el método contempla que cada conexión de red tenga una ruta fija para transmitir, definida previamente a la operación de la red. Este nuevo enfoque tiene dos diferencias principales con las estrategias anteriores.

Description

MÉTODO PARA DIMENSIONAR UNA RED ÓPTICA WDM CON RESTRICCIÓN DE CONTINUIDAD DE LONGITUD DE ONDA
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
Esta invención se relaciona al campo de las redes ópticas, en particular con redes ópticas WDM con restricción de continuidad de longitud de onda y en específico proporciona un método para calcular la capacidad de una red óptica WDM con restricción de continuidad de longitudes de onda.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Un problema central en las redes ópticas WDM es saber cuántas longitudes de onda deben asignarse a los enlaces de red. Encontrar el número de longitudes de onda de los enlaces se denomina problema de "Dimensionamiento de longitud de onda" (WD por sus siglas en inglés). El número de longitudes de onda afecta significativamente el costo de la red, ya que determina cuántos recursos de infraestructura se necesitan en la red para lograr el rendimiento de red deseado. Por lo tanto, un dimensionamiento eficiente de cada enlace en una red óptica es de suma importancia.
Para lograr un dimensionamiento de longitud de onda eficiente en redes dinámicas, se deben cumplir dos objetivos contradictorios. Por un lado, es deseable disminuir el costo en infraestructura y, por lo tanto, el costo de la red; por otro lado, es necesario garantizar un cierto nivel de Calidad de Servicio (QoS) a los usuarios de la red, medido por la probabilidad de bloqueo del usuario. En otras palabras, la red está diseñada para ofrecer una probabilidad de bloqueo muy baja a los usuarios (un valor cercano a 0) y, al mismo tiempo, ahorrar recursos de red significativos. La solución de este problema en las redes ópticas dinámicas WDM es especialmente difícil cuando la red no tiene capacidades de conversión de longitud de onda. Esta falta de conversión de longitud de onda significa que, cuando una conexión quiere transmitir, la misma longitud de onda debe estar disponible en cada enlace que pertenezca a la ruta de conexión dada (de extremo a extremo). Esto se conoce como la restricción de continuidad de longitud de onda.
Para resolver el problema de dimensionamiento de longitud de onda en redes dinámicas sin conversión de longitud de onda, se han propuesto varios estudios hasta ahora. Por ejemplo, el libro "Redes ópticas: una perspectiva práctica", de Ramaswami et al., 3 edición. Morgan Kaufmann Publishers Inc., San Francisco, CA, USA, 3 edición, 2009, presenta recoge un conjunto de dichos estudios. Entre ellos, el dimensionamiento homogéneo es el método más común utilizado hasta la fecha. Sin embargo, este procedimiento produce una sobredimensión de la red y, en consecuencia, una pérdida de eficiencia.
Para resolver el problema del dimensionamiento de la longitud de onda, es necesario definir qué longitud de onda utilizará cada conexión (también llamada "usuario") cada vez que quieran transmitir, denotada como el problema de "Asignación de longitud de onda" (WA). Debe tenerse en cuenta que la longitud de onda elegida cambia con el tiempo, ya que cada vez que el usuario solicita recursos para enviar datos, el método WA busca una longitud de onda disponible en los enlaces de ruta de acceso del usuario.
Este problema ha sido ampliamente cubierto por trabajos anteriores. Algunas de las heurísticas más comunes que se proponen en la literatura para resolver el problema de WA son: First-Fit (FF), Random Fit (RF), Most-Used (MU) y Less-Used-Use (LU) entre otros. First Fit es el método más común y rápido usado hasta la fecha, como puede verse en el artículo "Análisis de enrutamiento y asignación de longitud de onda en grandes redes WDM", por R. T. Koganti y D. Sidhu, en Procedía Computer Science, vol. 34, pp. 71 -78, 2014.
Un problema de larga data en las redes ópticas ha sido proporcionar una cierta calidad de comunicación a las conexiones de red, a pesar de la existencia de diferentes clases de usuarios. Este tráfico de múltiples clases se produce debido a la existencia de diferentes usuarios prioritarios (o requisitos de calidad de servicio), o de algunos mecanismos para eliminar intencionalmente las ráfagas no conformes para mejorar el rendimiento de la red. Sin embargo, la asignación de longitud de onda y el enfoque de dimensionamiento habituales (asignación de longitud de onda First-Fit con un procedimiento de dimensionamiento homogéneo) no tiene en cuenta estos problemas. Por ejemplo, el primer esquema de asignación de longitud de onda de ajuste no tiene en cuenta las clases de usuarios, ya que simplemente busca secuencialmente una longitud de onda disponible, sin hacer ninguna distinción de clase. Por otro lado, en el dimensionamiento homogéneo, el número de longitudes de onda asignadas a los enlaces de red suele ser definido por la clase de usuario con el requisito más estricto de calidad de servicio (QoS), lo que proporciona a las clases una prioridad más baja, una mejor calidad de servicio que el solicitado en su SLA.
La patente US 9,060,215 describe un algoritmo genético para resolver el enrutamiento y la asignación de longitud de onda en redes ópticas con enrutamiento de longitud de onda dinámica. El método propone un método iterativo, basado en algoritmos genéticos. El operador de la red puede elegir la función de adecuación para encontrar una buena solución basada en cualquier criterio definido por el operador de la red.
La patente US 8,693,871 describe un método para resolver el enrutamiento y la asignación de longitud de onda. Este método busca minimizar el número de longitudes de onda utilizadas, en función de una solución de problema de empaquetado de contenedores, buscando resolver el número mínimo de contenedores, donde las longitudes de onda son contenedores. Este método asigna las longitudes de onda con las nuevas versiones en las técnicas First-Fit, Best-Fit, First-Fit Decrementing y Best-Fit Decrementing mediante el uso de contenedores. Este método no tiene en cuenta la calidad del servicio ofrecido a cada usuario y utiliza un algoritmo de dimensionamiento homogéneo.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
La presente invención proporciona un método para implementar una red óptica WDM con restricción de continuidad de longitud de onda que se basa en una definición de una política para asignar las longitudes de onda a cada conexión de red, y en un cálculo del número de longitudes de onda en redes ópticas dinámicas WDM con restricción de continuidad de longitud de onda. La presente invención proporciona un método para implementar una red óptica WDM con restricción de continuidad de longitud de onda que se caracteriza porque comprende los pasos de:
obtener, en un procesador, la topología de dicha red óptica WDM, dicha topología que incluye nodos y enlaces en dicha red óptica; obtener, en dicho procesador, un conjunto de conexiones en dicha red óptica WDM y un conjunto de valores umbrales para cada conexión de dicho conjunto de conexiones;
obtener, mediante dicho procesador, un conjunto de rutas que permiten satisfacer dicho conjunto de conexiones en dicha topología de dicha red óptica WDM;
determinar, mediante dicho procesador, un conjunto de números de longitudes de onda para cada enlace de dicha topología, en donde dicho número de longitudes de onda se determina de manera tal que, para cada conexión de dicho conjunto de conexiones, un valor de probabilidad de bloqueo correspondiente a dicha conexión sea menor que el valor umbral correspondiente a dicha conexión; e
implementar dicha red óptica de acuerdo a dicho conjunto de números de longitudes de onda.
En una realización preferida, el método se caracteriza porque dicho conjunto de números de longitudes de onda se determina mediante los pasos de:
iniciar cada enlace con un número de longitudes de onda igual a 1 ; determinar, mediante dicho procesador, la probabilidad de bloqueo para cada conexión;
determinar, mediante dicho procesador, para cada enlace, si la probabilidad de bloqueo correspondiente a cada una de las conexiones que utilizan dicho enlace es menor que el valor umbral correspondiente a dicha conexión; incrementar en 1 el número de longitudes de onda correspondiente a un enlace si existe una conexión que utiliza dicho enlace en donde la probabilidad de bloqueo sea mayor que su correspondiente valor umbral; y repetir iterativamente los tres pasos anteriores.
En una realización más preferida, el método se caracteriza porque comprende, adicionalmente, almacenar el número de longitudes de onda requerido por cada conexión de dicho conjunto de conexiones. En otra realización más preferida, el método se caracteriza porque comprende, adicionalmente, almacenar el número de longitudes de onda requerido para cada enlace de dicha red óptica.
En una realización preferida, el método se caracteriza porque dicho conjunto de rutas se determina utilizando el algoritmo Dijkstra.
En otra realización preferida, el método se caracteriza porque, para determinar dicha probabilidad de bloqueo, dicho procesador ejecuta los pasos de:
definir una pluralidad de capas, cada capa que corresponde a la topología de dicha red óptica, en donde el número de longitudes de onda disponible en cada enlace es 0 o 1 ;
determinar, para cada enlace de dicha red óptica, las conexiones que utilizan dicho enlace; definir, para cada conexión que utiliza dicho enlace, un primer valor numérico, t0N c , correspondiente al tiempo en el que dicha conexión se encuentra activa y un segundo valor numérico, t0FF c correspondiente al tiempo en el que dicha conexión se encuentra inactiva; definir una pluralidad de valores BÜ^{ correspondientes a la probabilidad de bloqueo de la conexión c en el enlace i en la capa w y obtener un valor BPC correspondiente a la probabilidad de bloqueo de la conexión c en la red.
En una realización más preferida, el método se caracteriza porque para dichos pasos de definir un valor BL { y obtener un valor BPC se realizan de manera iterativa. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 muestra un diagrama de entrada y salida de una primera realización del método que es objeto de la presente invención.
La Figura 2 muestra un diagrama de flujo de una primera realización del método que es objeto de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
A continuación, se describirá en detalle la invención, haciendo referencia para esto a las figuras que acompañan la presente solicitud.
La presente invención proporciona un método para implementar una red óptica WDM con restricción de continuidad de longitud de onda que comprende, de manera esencial, los pasos de: obtener, en un procesador, la topología de dicha red óptica WDM, dicha topología que incluye nodos y enlaces en dicha red óptica; obtener, en dicho procesador, un conjunto de conexiones en dicha red óptica WDM y un conjunto de valores umbrales para cada conexión de dicho conjunto de conexiones;
obtener, mediante dicho procesador, un conjunto de rutas que permiten satisfacer dicho conjunto de conexiones en dicha topología de dicha red óptica WDM;
determinar, mediante dicho procesador, un conjunto de números de longitudes de onda para cada enlace de dicha topología, en donde dicho número de longitudes de onda se determina de manera tal que, para cada conexión de dicho conjunto de conexiones, un valor de probabilidad de bloqueo correspondiente a dicha conexión sea menor que el valor umbral correspondiente a dicha conexión; e
implementar dicha red óptica de acuerdo a dicho conjunto de números de longitudes de onda. Como se ilustra de manera esquemática en la Figura 1 , el método que es objeto de la presente invención, en una realización preferida y sin que esto limite el alcance de la presente invención, puede entenderse, en términos de diagramas de bloques, como un bloque cuyas entradas son la topología de la red, representada como un grato Q = ( , L ) en donde es el conjunto de nodos y L es el conjunto de enlaces de la red; la carga de tráfico, Qc, para cada conexión c definida en dicha red óptica, y un conjunto de rutas pre-calculadas 31, que permiten satisfacer implementar las conexiones, c. Adicionalmente, se considera como entrada del método los valores ?c, en donde ?c es la máxima probabilidad de bloqueo para la conexión c, y corresponde, de manera intercambiable, con el valor umbral correspondiente a la conexión c. Como salidas del bloque, en esta realización preferida y sin que esto limite el alcance de la presente invención, se obtiene el número de longitudes de onda por cada enlace,
Figure imgf000009_0001
y el número de longitudes de onda máximo para cada conexión, uc. El método se denomina, de manera esquemática y sin que esto limite el alcance de la presente invención, como un método de "Dimensionamiento de longitud de onda heterogénea de asignación justa" (FairHED por sus siglas en inglés).
Dicho bloque puede implementarse, por ejemplo y sin que esto limite el alcance de la presente invención, mediante un procesador configurado para llevar a cabo el método que es objeto de la presente invención. La forma en la cual dicho procesador obtenga y ejecute las instrucciones que le permiten ejecutar el método que es objeto de la presente invención no limita el alcance de la presente invención. Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dichas instrucciones pueden estar almacenadas en un dispositivo de almacenamiento acoplado operativamente a dicho procesador. Dicho dispositivo de almacenamiento puede ser interno o externo a dicho procesador sin que esto limite el alcance de la presente invención. Sin embargo, en otros ejemplos de realización, dicho procesador puede obtener dichas instrucciones de manera remota, por ejemplo y sin que esto limite el alcance de la presente invención, mediante una red de datos de área local, o una red de datos de área extendida, tal como internet. En un ejemplo de realización, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dichas instrucciones pueden encontrarse codificadas en un lenguaje de programación ad-hoc, y dicho procesador puede encontrarse configurado para compilar y ejecutar dichas instrucciones. Sin embargo, en otros ejemplos de realización, dichas instrucciones pueden encontrarse en un formato ejecutable por dicho procesador y dicho procesador puede estar configurado para ejecutar dichas instrucciones.
En lo sucesivo, sin que esto limite el alcance de la presente invención, se entenderá que los pasos del método que es objeto de la presente invención son implementados por dicho procesador, salvo que se indique explícitamente, o se entienda a partir del contexto, que son implementados por otro dispositivo.
El método que es objeto de la presente invención comprende el paso de obtener, en dicho procesador, la topología de dicha red óptica WDM, dicha topología que incluye nodos y enlaces en dicha red óptica y que, como se mencionó anteriormente, puede representarse, sin que esto limite el alcance de la presente invención, por medio de un grafo Q = (J\f, X) en donde J\f es el conjunto de nodos y X es el conjunto de enlaces de la red; y el paso de obtener, en dicho procesador, un conjunto de conexiones en dicha red óptica WDM y un conjunto de valores umbrales para cada conexión de dicho conjunto de conexiones. De manera ilustrativa, sin que esto limite el alcance de la presente invención, se denotará a dicho conjunto de conexiones como el conjunto X y a cada conexión de dicho conjunto de conexiones como una conexión c. Por otra parte, dicho conjunto de valores umbrales, como se mencionó previamente y sin que esto limite el alcance de la presente invención, se corresponden de manera intercambiable con una probabilidad máxima de bloqueo de la conexión c y se denotan como ?c. La forma en la cual dicho procesador obtenga dicha topología, dicho conjunto de conexiones o dicho conjunto de valores umbrales no limita el alcance de la presente invención y dependerá de la forma específica en la cual se implemente el método que es objeto de la presente invención. Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho procesador puede encontrarse acoplado operativamente a una interfaz gráfica que permite definir dicha topología de dicha red óptica, así como dichas conexiones c y dichos valores umbrales b0. Sin embargo, en otras realizaciones preferidas, dichos procesador puede obtener dichos objetos mediante un conjunto de datos que representen dicha topología de dicha red, dicho conjunto de conexiones o dichos valores umbrales, b0 , sin que esto limite el alcance de la presente invención. Por otra parte, como se indicó previamente, en una realización preferida, el conjunto de rutas R es una entrada del método que es objeto de la presente invención. Sin embargo, en otras realizaciones preferidas, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho procesador puede encontrarse configurado para obtener dicho conjunto de rutas R a partir de la topología de la red óptica que se quiere implementar. Para obtener dicho conjunto R, dicho procesador puede hacer uso de cualquier método conocido en el estado de la técnica como puede ser, por ejemplo y sin que esto limite el alcance de la presente invención, mediante el algoritmo Dijkstra.
El método que es objeto de la presente invención comprende, además, el paso de determinar, mediante dicho procesador, un conjunto de números de longitudes de onda para cada enlace de dicha topología, en donde dicho número de longitudes de onda se determina de manera tal que, para cada conexión de dicho conjunto de conexiones, un valor de probabilidad de bloqueo correspondiente a dicha conexión sea menor que el valor umbral correspondiente a dicha conexión. La forma en la cual dicho procesador determine dicho número de longitudes de onda correspondiente a cada enlace no limita el alcance de la presente invención. En una realización preferida, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho conjunto de números de longitudes de onda se determina mediante un algoritmo que comprende los pasos de: - iniciar cada enlace con un número de longitudes de onda igual a 1 ; determinar, mediante dicho procesador, la probabilidad de bloqueo para cada conexión;
determinar, mediante dicho procesador, para cada enlace, si la probabilidad de bloqueo correspondiente a cada una de las conexiones que utilizan dicho enlace es menor que el valor umbral correspondiente a dicha conexión; incrementar en 1 el número de longitudes de onda correspondiente a un enlace si existe una conexión que utiliza dicho enlace en donde la probabilidad de bloqueo sea mayor que su correspondiente valor umbral; y
repetir iterativamente los tres pasos anteriores.
Una realización preferida de dicho algoritmo, sin que esto limite el alcance de la presente invención, se ilustra de manera esquemática en la Figura 2. En primer lugar, el procesador inicializa un conjunto Q (10) que almacena todas aquellas conexiones para las cuales se ha satisfecho la condición de que su probabilidad de bloqueo sea menor a su valor umbral. Como es evidente para una persona con conocimientos medios en el campo técnico, dicho conjunto Q se inicializa vacío, pues ninguna conexión ha satisfecho dicha condición.
Luego de inicializar dicho conjunto Q, y debido a que cada enlace i posee un valor de longitud de onda igual a 1 , se calcula la probabilidad de bloqueo BPC para cada conexión, c (20). La forma en la cual se calcule dicha probabilidad de bloqueo no limita el alcance de la presente invención y dependerá de la aplicación específica del método que es objeto de la presente invención. Sin embargo, de manera ilustrativa y sin que esto limite el alcance de la presente invención, se entiende que el cálculo exacto de dicha probabilidad de bloqueo conlleva un alto costo computacional, por lo que cualquier forma de estimar dicha probabilidad de bloqueo puede implementarse sin que esto limite el alcance de la presente invención y se utilizarán de manera indistinta los términos estimar dicha probabilidad de bloqueo y calcular dicha probabilidad de bloqueo.
En una realización preferida, dicha probabilidad de bloqueo se calcula utilizando el algoritmo publicado por Jara, et al en el artículo“Blocking Evaluation and Wavelength Dimensioning of Dynamic WDM Networks without Wavelength Conversión”, publicado en Journal of optical Communications and networking, Piscataway, NJ; Washington, DC: IEEE: Optical Society of America, 2017, 9 (8), pp.625-634. De manera general, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho método para calcular dicha probabilidad de bloqueo comprende los pasos de:
definir una pluralidad de capas, w, cada capa que corresponde a la topología de dicha red óptica, en donde el número de longitudes de onda disponible en cada enlace es 0 o 1 ;
determinar, para cada enlace de dicha red óptica, las conexiones que utilizan dicho enlace;
definir, para cada conexión que utiliza dicho enlace, un primer valor numérico, t0N c, correspondiente al tiempo en el que dicha conexión se encuentra activa y un segundo valor numérico, t0FF c, correspondiente al tiempo en el que dicha conexión se encuentra inactiva; definir una pluralidad de valores BL { correspondientes a la probabilidad de bloqueo de la conexión c en el enlace í, en la capa w y - obtener un valor BPC correspondiente a la probabilidad de bloqueo de la conexión c en la red a partir de dichos valores BL .
En este método, sin que esto limite el alcance de la presente invención, la carga de tráfico correspondiente al enlace c, Qc, se calcula mediante la fórmula: t()N,c
Qc = - toN,c + t()FF,c En una realización más preferida, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dichos valores t0N c y t0FF c corresponden, para diferentes conexiones c, a variables aleatorias independientes idénticamente distribuidas (i.i.d).
Por otra parte, en otra realización preferida, dicho valor BL^{ se calcula mediante la fórmula:
Figure imgf000013_0001
en donde los valores
Figure imgf000014_0001
y f™ se definen de la siguiente manera:
Figure imgf000014_0002
con toFF.c el tiempo en el cual la conexión c se mantiene inactiva en la capa w; y
Figure imgf000014_0003
con Tf el conjunto de conexiones c que utilizan el enlace l, con la condición de que el número de longitudes de onda disponibles en el enlace i sea igual a 1 en la capa w.
Luego, a partir de dichos valores BL { puede obtenerse la probabilidad de bloqueo de la conexión c en la capa w, mediante la fórmula:
Figure imgf000014_0004
con rc siendo la ruta que permite la conexión c, lo cual permite obtener la probabilidad de bloqueo de la conexión c en la red mediante la fórmula:
Figure imgf000014_0005
En una realización más preferida, el cálculo de la probabilidad de bloqueo se realiza de manera iterativa. Más particularmente, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho cálculo iterativo se realiza repitiendo de manera iterativa los pasos de: definir una pluralidad de valores BL correspondientes a la probabilidad de bloqueo de la conexión c en el enlace i, en la capa w y obtener un valor BPC correspondiente a la probabilidad de bloqueo de la conexión c en la red a partir de dichos valores BL . Para obtener una iteración convergente, una vez que se ha implementado el algoritmo por primera vez, se actualizan los valores tgFF c mediante las siguientes fórmulas:
Figure imgf000015_0001
Luego de que se ha encontrado dicha probabilidad de bloqueo, BPC para cada conexión c, se comparan dichos valores BPC con los correspondientes valores umbrales de la conexión c (30), con la condición de que dicha conexión c no se encuentre en el conjunto Q (o, equivalentemente, que dicha conexión c se encuentre en el conjunto X\Q). Si, para una conexión c en específico se cumple que BPC es menor que el valor umbral ?c, dicha conexión c se almacena en el conjunto Q y el número de longitudes de onda disponible en los enlaces que forman parte de la ruta rc se almacena como el valor uc.
Luego, para cada enlace, í, se evalúa si las conexiones que utilizan dicho enlace han satisfecho la condición BPC < ?c (40). Si existe alguna conexión que no haya satisfecho la condición anterior, el número de longitudes de onda disponibles en dicho enlace se incrementa en 1. Posteriormente, se verifica si el conjunto Q es igual al conjunto X (50), es decir, se verifica si es que todas las conexiones c han satisfecho la condición BPC < ?c. Si existe alguna diferencia entre dicho conjunto Q y el conjunto X, se repiten los pasos de calcular la probabilidad de bloqueo BPC para cada conexión, c (20); comparar dichos valores BPC con los correspondientes valores umbrales de la conexión c (30) y almacenar en el conjunto Q aquellas conexiones que han satisfecho dicha condición; evaluar si las conexiones que utilizan cada enlace, i, han satisfecho la condición BPC < ?c (40) e incrementar el número de longitudes de onda disponibles en un enlace si existe alguna conexión c que utilice dicho enlace y no haya satisfecho su condición; y verificar si el conjunto Q es igual al conjunto X (50). Por otra parte, si se verifica que el conjunto Q es igual al conjunto X, es decir, que todas las conexiones han satisfecho su condición de operación, se almacena el número de longitudes de onda disponibles para cada enlace, Wf, y el número de longitudes de onda requerido para cada conexión, uc (60).
De esta manera, el método que es objeto de la presente invención presenta una serie de ventajas con respecto a otros métodos de implementación de redes ópticas conocidas en el estado de la técnica, sin que esto limite el alcance de la presente invención.
En primer lugar, el método, naturalmente, asigna un número diferente de longitudes de onda a cada enlace de la red (lo cual, comúnmente, se denomina como dimensionamiento heterogéneo). El criterio para asignar el número de longitudes de onda en cada enlace es que la probabilidad de bloqueo de cada conexión no exceda un valor umbral el cual puede ser, por ejemplo y sin que esto limite el alcance de la presente invención, definido en un Acuerdo de Nivel de Servicio (o SLA, por sus siglas en inglés).
En segundo lugar, el método, naturalmente, asigna a cada conexión un número de longitudes de onda que permite que la probabilidad de bloqueo de dicha conexión sea lo más cercana posible al valor umbral correspondiente, evitando de esta manera un sobredimensionamiento de la red.
En tercer lugar, como consecuencia de lo anterior, el método naturalmente permite dimensionar la red para prestar servicio a conexiones con diferentes valores umbrales, es decir el método permite resolver el problema de dimensionamiento de la red cuando hay clases de usuarios con diferentes acuerdos de nivel de servicio.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un método para implementar una red óptica WDM con restricción de continuidad de longitud de onda, CARACTERIZADO porque comprende los pasos de:
obtener, en un procesador, la topología de dicha red óptica WDM, dicha topología que incluye nodos y enlaces en dicha red óptica;
obtener, en dicho procesador, un conjunto de conexiones en dicha red óptica WDM y un conjunto de valores umbrales para cada conexión de dicho conjunto de conexiones;
obtener, mediante dicho procesador, un conjunto de rutas que permiten satisfacer dicho conjunto de conexiones en dicha topología de dicha red óptica WDM;
determinar, mediante dicho procesador, un conjunto de números de longitudes de onda para cada enlace de dicha topología, en donde dicho número de longitudes de onda se determina de manera tal que, para cada conexión de dicho conjunto de conexiones, un valor de probabilidad de bloqueo correspondiente a dicha conexión sea menor que el valor umbral correspondiente a dicha conexión; e implementar dicha red óptica de acuerdo a dicho conjunto de números de longitudes de onda.
2. El método de la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque dicho conjunto de números de longitudes de onda se determina mediante los pasos de: iniciar cada enlace con un número de longitudes de onda igual a 1 ; determinar, mediante dicho procesador, la probabilidad de bloqueo para cada conexión; determinar, mediante dicho procesador, para cada enlace, si la probabilidad de bloqueo correspondiente a cada una de las conexiones que utilizan dicho enlace es menor que el valor umbral correspondiente a dicha conexión; incrementar en 1 el número de longitudes de onda correspondiente a un enlace si existe una conexión que utiliza dicho enlace en donde la probabilidad de bloqueo sea mayor que su correspondiente valor umbral; y
repetir iterativamente los tres pasos anteriores.
3. El método de la reivindicación 2, CARACTERIZADO porque comprende, adicionalmente, almacenar el número de longitudes de onda requerido por cada conexión de dicho conjunto de conexiones.
4. El método de la reivindicación 2, CARACTERIZADO porque comprende, adicionalmente, almacenar el número de longitudes de onda requerido para cada enlace de dicha red óptica.
5. El método de la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque dicho conjunto de rutas se determina utilizando el algoritmo Dijkstra.
6. El método de la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque, para determinar dicha probabilidad de bloqueo, dicho procesador ejecuta los pasos de:
definir una pluralidad de capas, cada capa que corresponde a la topología de dicha red óptica, en donde el número de longitudes de onda disponible en cada enlace es 0 o 1 ;
determinar, para cada enlace de dicha red óptica, las conexiones que utilizan dicho enlace; definir, para cada conexión que utiliza dicho enlace, un primer valor numérico, t0N c, correspondiente al tiempo en el que dicha conexión se encuentra activa y un segundo valor numérico, t0FF c, correspondiente al tiempo en el que dicha conexión se encuentra inactiva; definir una pluralidad de valores BL^{ correspondientes a la probabilidad de bloqueo de la conexión c en el enlace I en la capa w; y - obtener un valor BPC correspondiente a la probabilidad de bloqueo de la conexión c en la red a partir de dichos valores BL .
7. El método de la reivindicación 6, CARACTERIZADO porque dichos pasos de definir una pluralidad de valores BÜ^{ y obtener un valor BPC se realizan de manera iterativa.
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