ROUTAGE DYNAMIQUE ET ALLOCATION DE RESSOURCES POUR REDUIRE LA FRAGMENTATION DANS LES RESEAUX OPTIQUES ELASTIQUES MULTIFIBRES

Résumé

Le volume du trafic de données continue de croître considérablement par la croissance exponentielle et dynamique d’applications qui imposent des ressources en bandes passantes et des débits hétérogènes. La technologie de multiplexage en longueur d’ondes WDM (Wavelength Division Multiplexing) utilisée dans les réseaux optiques permet de partager la largeur du spectre disponible afin de satisfaire plusieurs demandes de connexion avec des débits élevés. Cependant, les grilles de fréquence dans les réseaux WDM sont fixes ce qui induit un gaspillage de ressources dû aux larges sous-bandes allouées aux applications moins exigeantes en bande passante. Ce constat a mené les chercheurs à proposer les réseaux optiques élastiques EON (Elastic Optical Network), dans lesquels l’allocation des slots de fréquence est fonction des besoins souhaités pour une éventuelle connexion. Cette connexion dépend de la longueur du chemin, le débit souhaité et le format de modulation. Cependant, les réseaux optiques élastiques sont confrontés aux problèmes de routage, d’allocations de ressources spectrales et de consommation d’énergie. Toutefois, l'établissement et la mise en service de connexions dynamiques avec des largeurs de bande et des débits de données différents entraînent avec le temps une fragmentation du spectre dans le réseau. Les réseaux optiques élastiques à fibre unique sont confrontés au problème de la fragmentation du spectre optique. La fragmentation du spectre se réfère à de petits blocs, des segments de spectre isolés et non alignés. Aussi avec l'avènement du multifibres, ce taux de fragmentation est plus prononcé, ce qui se traduit par un taux de blocage très élevé qui est devenu une problématique cruciale dans les réseaux optiques élastiques multifibres. Dans notre travail de thèse qui porte sur le routage dynamique et allocation de ressources pour réduire la fragmentation dans les réseaux optiques élastiques multifibres, nous abordons le problème de routage adaptatif et d’allocation des ressources dans les réseaux optiques élastiques multifibres dans un contexte dynamique. Dans un tel contexte, une approche plus élaborée de gestion de la fragmentation dans les réseaux optiques élastiques multifibres permettrait d’apporter plus de flexibilité et de robustesse dans la gestion et l’allocation des ressources de l’infrastructure réseau optique. Dans notre projet de thèse, nous avons développé des algorithmes de routage et d’allocation de ressources, à savoir AMF et RSA-RF dans des scénarios dynamiques. Ces algorithmes tiennent compte d’un nouveau paramètre mathématique que nous avons proposé comme critère de choix dans la détermination du chemin optimal et de la consommation d’énergie ; puisque que les réseaux optiques élastiques multifibres comme tout réseau optique, sont constitués de composants actifs qui ont un impact sur la consommation énergétique globale du réseau. Ce paramètre est le coût d’allocation (CA). Dans la première approche de notre étude, nous définissons autant de topologies virtuelles qu'il y a de fibres sur chaque lien du réseau. Pour chaque topologie virtuelle, les k chemins les plus courts sont déterminés pour trouver les chemins candidats entre la source et la destination en fonction de la minimisation du coût d'allocation. Ensuite, nous appliquons l'algorithme d'allocation des ressources suivi du choix du chemin optimal avec un coût énergétique minimum. Dans notre deuxième approche, nous considérons qu’une demande de connexion peut être établie sur différentes fibres sur un chemin donné tout en respectant les contraintes de continuité et de contiguïté du spectre. Pour déterminer, l’ensemble des blocs de slots d’un chemin, nous créons des combinaisons d’intersection entre les blocs de chaque ensemble appartenant à un chemin ; ce qui permet d’obtenir l’ensemble des blocs de slots du chemin. Dans ce cas, le chemin optique qui a le coût d’allocation minimal est choisi dans le but de minimiser la fragmentation. La probabilité de blocage et le taux d’utilisation du spectre sont pris en compte pour évaluer la performance de nos algorithmes. Les résultats de la simulation montrent l'efficacité de nos approches et de nos algorithmes comparativement aux différentes études menées dans la littérature.

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