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Contribución al diseño de redes ópticas de nueva generación: protección, calidad de servicio y eficiencia energética

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2012-04
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2012-04-11
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El desarrollo de la siguiente generación de redes ópticas conmutadas se enfrenta a múltiples retos tecnológicos. Este trabajo de tesis doctoral realiza contribuciones al modelado y análisis de diferentes aspectos abiertos en el estado del arte, en particular: - la implementación de calidad de servicio basada en diferenciación de retardo, - el modelado de mecanismos de protección en la red, - y la reducción del consumo energético. En relación con la calidad de servicio ofrecida en base al retardo que sufre el tráfico, se proponen dos soluciones con diferente ámbito de aplicación. La primera de ellas propone modificaciones de bajo coste en el diseño de los nodos TT-FR de un anillo óptico, con el objeto de poder balancear la relación entre la carga de tráfico en los nodos y el retardo que sufre el tráfico, debido a la posición relativa del nodo de entrada del tráfico en el anillo. La segunda propuesta está relacionada con el protocolo de asignación dinámica de ancho de banda (DBA) en redes ópticas pasivas. En este caso, se propone una solución de planificación entre los propios dispositivos ópticos que dan acceso a la red (ONUs), y que agregan el tráfico hacia la red troncal, para reducir la variación del retardo que sufre el tráfico de alta prioridad. En el segundo de los aspectos investigados, la actuación en caso de fallos, se presenta un método novedoso de modelado del comportamiento de la red en base a sus tasas de fallo y a las tasas de recuperación. Estas tasas dependerán de la topología y del diseño del planteamiento de actuación elegido por el proveedor de servicio. Los resultados de este diseño, del cual se presenta un ejemplo para una topología en anillo, permitirán al operador de la red la posibilidad de ajustar los mecanismos implementados en ella para poder ofrecer los valores de fiabilidad deseados. Finalmente, se aborda el estudio de soluciones que permitan la reducción de consumo energético. El primero de los estudios realizados se basa en la optimización del encaminamiento en una red de área extensa (WAN). La segunda propuesta se centra en redes ópticas pasivas (PON) alterando el comportamiento del algoritmo de DBA por parte de la OLT, y realizando una asignación de tiempos para la transmisión que permite a las ONUs permanecer en un estado de bajo consumo la mayor cantidad de tiempo posible. -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Next Generation Optical Switching Networks development introduces several new challenges. This Ph D. Thesis makes contributions to some research topics that are still open in the state of the art: - quality of service based on delay differentiation, - network reliability modelling, - and energy consumption reduction. Regarding quality of service based on delay differentiation, two solutions have been proposed for different deployment scenarios. The first one, proposes low cost redesign of optical TT-FR ring nodes, in order to achieve an optimal relationship between traffic load and the delay suffered because of the node relative position in the topology. The second one proposes a variation of the dynamic bandwidth assignment (DBA) in passive optical networks (PON) to reduce delay jitter of the high-priority traffic. The second topic raised, network reliability and failure propagation treatment, deals with the design of a model for the network performance based on the network failure and repairing rates. These rates depend on the topology and the failure treatment protocols chosen by the network operator. Design results, which have been validated using an optical ring topology, will enable the network operators and service providers to designt the failure control and repair mechanisms deployed, in order to be able to offer the desired reliability. Finally, there are two new contributions on energy savings. The first one is the optimization of the flow allocation problem based on energy constraints applied to Wide Area Networks (WAN); and the second one is focused on designing energy aware DBA mechanisms in passive optical networks, modifying the DBA algorithm at the OLT which changes the TDM transmission slots assignment in order to allow the ONUs to stay in a low consumption mode for a long time.
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Keywords
Redes de conmutación ópticas, Redes ópticas pasivas, Recuperación frente a fallos, Eficiencia energética, Calidad de servicio, Anillo óptico
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