New Core and Spectrum Balancing Algorithms for Space Division Multiplexed Elastic Optical Networks

Abstract

This paper proposes two new algorithms for core and spectrum allocation in Elastic Optical Networks with Space Division Multiplexing. In order to avoid the effect of inter-core crosstalk, a Core Balancing Algorithm (CBA) is proposed for core allocation, and a Spectrum Balancing Algorithm (SBA) for spectral allocation. Such algorithms prove to be efficient in terms of circuit blocking probability and blocked data ratio. They achieve at least 55.7% gain in terms of circuit blocking probability and 41.1% gain in terms of blocked data ratio when compared to other evaluated algorithms. It is shown that the proposed algorithms achieve low computational cost and higher energy efficiency than other similar algorithms.

Algoritmo Baseado em Aprendizado de Máquina para Alocação de Núcleo em Redes Ópticas Elásticas com Multiplexação Espacial

“…Os autores em [Lacerda Jr et al 2021] propõem duas estratégias para alocac ¸ão de núcleo e espectro, nomeadas de core balancing algorithm (CBA) e spectrum balancing algorithm (SBA). Tais estratégias avaliam a condic ¸ão de utilizac ¸ão dos núcleos vizinhos ao núcleo sob teste, e buscam alocar o novo caminho óptico em núcleos e regiões espectrais com menor probabilidade de sobreposic ¸ão espectral e, consequentemente, reduzir o XT.…”

“…Avaliac ¸ão Tipo de Nº de do XT Tráfego Núcleos [Fujii et al 2014] XT-avoid dinâmico 7, 12 e 19 [Yaghubi-Namaad et al 2018] XT-avoid estático 7, 12 e 19 [Araújo et al 2021] XT-avoid dinâmico 7 [Lacerda Jr et al 2021] XT-avoid dinâmico 7 [Klinkowski and Zalewski 2019] XT-aware dinâmico 3, 7 e 12 [Lobato et al 2019] XT-aware dinâmico 7 [Moghaddam et al 2020] XT-aware estático 3 e 7…”

“…No processo de criac ¸ão da base de dados, outro algoritmo é executado (via simulac ¸ão) e os valores de alguns atributos são salvos para cada requisic ¸ão feita ao plano de controle da rede. O algoritmo utilizado para a criac ¸ão da base de dados é o CBA-SBA [Lacerda Jr et al 2021]. Já os atributos considerados, em um total de dezessete, são: i) comprimento da rota, representado por um valor numérico; ii) número de saltos da rota, representado por um valor numérico; iii) formato de modulac ¸ão utilizado, representado por um valor numérico; iv) a utilizac ¸ão espectral absoluta dos vizinhos de cada um dos sete núcleos (métrica TUN do algoritmo CBA), representado por sete valores numéricos; e v) a utilizac ¸ão espectral ponderada dos vizinhos de cada um dos sete núcleos (métrica WUN do algoritmo CBA), representado por sete valores numéricos.…”

“…Já os atributos considerados, em um total de dezessete, são: i) comprimento da rota, representado por um valor numérico; ii) número de saltos da rota, representado por um valor numérico; iii) formato de modulac ¸ão utilizado, representado por um valor numérico; iv) a utilizac ¸ão espectral absoluta dos vizinhos de cada um dos sete núcleos (métrica TUN do algoritmo CBA), representado por sete valores numéricos; e v) a utilizac ¸ão espectral ponderada dos vizinhos de cada um dos sete núcleos (métrica WUN do algoritmo CBA), representado por sete valores numéricos. Estas duas formas de utilizac ¸ão (TUN e WUN) são descritas no algoritmo CBA [Lacerda Jr et al 2021] e podem ser ajustadas para fibras com outras quantidades de núcleos. Tais atributos, como o comprimento da rota e a utilizac ¸ão espectral de cada núcleo, possuem ligac ¸ão com a ocorrência de XT.…”

“…Para todos os algoritmos avaliados, o formato de modulac ¸ão escolhido para cada caminho óptico é aquele com maior valor de M e que respeite o alcance máximo suportado por cada formato de modulac ¸ão (Tabela 2). Para a avaliac ¸ão do AMN, o algoritmo SBA [Lacerda Jr et al 2021] é utilizado para a escolha dos slots de frequência. O AMN é comparado com outros três algoritmos XT-avoid propostos na literatura: i) o algoritmo CBA-SBA [Lacerda Jr et al 2021] (que é usado para gerar a base de dados do AMN); ii) o algoritmo ADEIN [Araújo et al 2021]; e iii) o algoritmo core prioritization [Fujii et al 2014] em conjunto com a estratégia de alocac ¸ão de espectro random fit, referenciado a seguir como CPRF.…”