Thèse soutenue

Routage et Allocation de Spectre en Tenant Compte de l'Interférence de la Couche Physique dans les Réseaux Optiques Flexibles

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Auteur / Autrice : Cao Chen
Direction : Fen ZhouShilin Xiao
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Informatique
Date : Soutenance le 12/10/2021
Etablissement(s) : Avignon
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et agrosciences (Avignon)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire informatique d'Avignon
Jury : Président / Présidente : Ahmed Meddahi
Examinateurs / Examinatrices : Yvan Pointurier, Laurent Clavier
Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Lepers, Mario Pickavet

Résumé

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La croissance constante du trafic Internet constitue un défi pour les réseaux de cœur actuels, nous motivant à tirer pleinement parti de l’équipement optique en place pour augmenter la capacité de transmission dans les réseaux optiques flexibles (FONs). Cependant, les paramétrages efficaces de réseau sont strictement et prudemment limités par des dégradations complexes de la couche physique (PLI). Ainsi, il est nécessaire d’établir un modèle d’estimation PLI approprié pour intégrer la prise en compte de ces paramètres de réseau pour exploiter la capacité potentielle. Dans cette perspective, nous établissons d’abord un modèle PLI. Un modèle PLI précis implique moins d’erreurs d’estimation des PLI subis et plus de chances d’utiliser le paramètre efficace. En particulier, l’interférence complexe entre les chemins optiques est modélisée sous forme de graphes non orientés, dans lesquels le nœud représente un chemin optique tandis que le lien entre les nœuds désigne l’interférence non linéaire ou la diaphonie des nœuds. En outre, la capacité réalisable et l’exigence de rapport signal sur bruit (SNR) d’un format de modulation (MF) et d’une correction d’erreur directe (FEC) donnés sont également évaluées afin que chaque chemin optique puisse utiliser les paramètres appropriés en fonction de ses PLI. En utilisant ce modèle PLI établi, nous réalisons trois études, qui visent à optimiser différents paramètres de la couche physique, tels que la bande passante du signal, l’espace entre des canaux, MF, FEC et la densité spectrale de puissance (PSD), ainsi que l’avantage de services élastiques. La première étude porte sur la maximisation des revenus en tirant parti des MF et FEC. Nous formulons un modèle de programmation linéaire en nombres entiers mixtes qui peut fournir le chemin optique incorporant à la fois les PLI sur les liens et au niveau des optiques nœuds. Les résultats de la simulation valident l’amélioration des revenus avec les paramètres optimisés. En outre, les résultats révèlent également que l’utilisation du MF adaptatif permet d’augmenter les revenus dans le scénario de SNR élevé, tandis que l’utilisation du FEC adaptatif est rentable pour les scénarios à faible SNR, ce qui élargit un nouvel aperçu des MF et des FEC. Dans la deuxième étude, nous étudions le gain de performances tout en optimisant le débit en bauds et l’espacement simultanément. En particulier, l’espacement des canaux est optimisé de manière peu complexe sans utiliser de bandes de garde candidates. Ensuite, l’amélioration des performances SNR d’une telle optimisation est convertie en débit du réseau en utilisant un algorithme de réglage de rétroaction itératif. Les résultats de la simulation vérifient l’amélioration de l’optimisation de l’espacement des canaux pour les charges de trafic faible et moyenne en termes de débit du réseau et de performances SNR, qui surpassent tous deux la stratégie d’espacement de canaux fixe existante. En outre, la stratégie d’espacement fixe des canaux n’est même pas compatible pour les réseaux avec une charge élevée. Ces résultats mettent en évidence le scénario d’application potentiel de l’optimisation de l’espacement des canaux et des débits en bauds flexibles dans les FONs. Dans la troisième étude, nous nous concentrons sur les performances de revenus lorsque le réseau prend en charge des services avec des débits, par exemple, acceptables avec un débit de 100%, 80% ou 50%, plutôt qu’un débit simplement 100%. Un modèle de programmation linéaire en nombres entiers et une méthode de décomposition sont proposés pour maximiser les revenus en résolvant le problème des sélections de débit du service, de route, de MF, de FEC, et de débit en bauds, ainsi que l’allocation de spectre.