Diseño De Topologías Virtuales En Redes Ópticas

Diseño de Topologías Virtuales en Redes Ópticas.
Un enfoque basado en Colonia de Hormigas
Carlos Insfrán
Universidad Nacional de Asunción
Campus Universitario San Lorenzo, Paraguay
Casillas de Correos 1439
carlos_insfran@ande.gov.py
Diego Pinto
Universidad Nacional de Asunción
Campus Universitario San Lorenzo, Paraguay
Casillas de Correos1439
dpinto@cnc.una.py

Benjamín Barán
Universidad Nacional de Asunción
Campus Universitario San Lorenzo, Paraguay
Casillas de Correos 1439
bbaran@cnc.una.py
Abstract
To satisfy the necessity of a large bandwidth a design of Virtual Topologies is required in order to obtain the
maximum performance of optical networks. The problem at hand, also known as Routing and WavelengthAssignation (RWA), is solved using a novel approach, based on multiobjective Ant Colony Optimization (ACO),
proposing a conversion of the original RWA problem into a problem of traditional routing, modifying the graph that
represents the optical network. For the resolution of the RWA problem, this work proposes new versions of the
MultiObjective Ant Colony System - MOACS and theMultiobjective Max-Min Ant System - M3AS. Both ACO
algorithms simultaneously minimize the total number hop count and the total number of wavelength switching for a
set of given unicast demands. In this way, a set of optimal solutions, know as Pareto set, is calculated in only one run
of the algorithms, without a priori restrictions.

Keywords: Networks, Optical Networks, Virtual Topologies, AntColonies and Multiobjective Optimization.
Resumen
La creciente necesidad de proveer gran ancho de banda, hace crítica la resolución del problema de Diseño de
Topologías Virtuales para la obtención del máximo desempeño de las redes ópticas. Dicho problema es conocido
como Routing and Wavelength Assignation (RWA). Este trabajo propone un novedoso enfoque de resolución del
RWA basado encolonia de hormigas (Ant Colony Optimization-ACO), proponiendo una conversión del problema
RWA original a un problema de enrutamiento tradicional, modificando el grafo que representa la red óptica. Para la
resolución del problema en cuestión, se proponen nuevas versiones del MultiObjective Ant Colony System – MOACS
y del Multiobjective Max-Min Ant System – M3AS. Ambos algoritmossimultáneamente minimizan el número total
de saltos (hop count) y el número total de longitudes de onda conmutadas (wavelength switching) al atender un
conjunto conocido de demandas. De esta manera, un conjunto de soluciones óptimas de compromiso, conocido como
conjunto Pareto, es calculado por los algoritmos en una sola corrida, sin restricciones a priori.

Palabras Claves: Redes, Redes Ópticas,Topologías Virtuales, Colonia de Hormigas y Optimización Multiobjetivo.
1. INTRODUCCIÓN
La tecnología basada en Wavelength Division Multiplexing (WDM) aplicada a las redes ópticas, ha resuelto en gran
parte el problema de explotar el enorme potencial del ancho de banda de las fibras ópticas, hoy sub-utilizadas. WDM
divide el ancho de banda de una fibra óptica en diferentes longitudes deonda, utilizadas por dispositivos electrónicos
que pueden transmitir y recibir datos sin presentar los ya conocidos problemas de electronic bottlenecks [1]. Otro
problema crítico asociado a la comunicación óptica, de gran interés actual, es la elección de rutas y longitudes de
onda para interconectar un conjunto de pares fuente-destino (lightpath), de forma a optimizar el desempeño de la redóptica, bajo las restricciones propias de la misma. Este problema es conocido Routing and Wavelength Assignment
(RWA) o Virtual Topology Design [3]. RWA puede ser del tipo estático (Static-RWA) o del tipo dinámico
(Dynamic-RWA), dependiendo del tráfico a ser atendido. Como la mayoría de las redes de áreas extensas (Wide-Area Networks, WANs) están orientadas a un servicio de tráfico...