Made available in DSpace on 2014-06-12T15:57:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3189_1.pdf: 3006402 bytes, checksum: f2eae8d593b69c5c4fb2f7b31b101960 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Companhia Hidro Elétrica do São Francisco / Apresenta-se a modelagem do comportamento de formigas forrageiras em ambientes dinâmicos a partir de experimentos realizados com formigas reais em laboratório, em um aparato experimental composto por uma rede de túneis colocado entre o ninho das formigas a fonte de alimento. Durante os experimentos, há mudanças na topologia da área de forrageio, com a introdução e remoção de bloqueios de alguns túneis, o que exige a capacidade de adaptação das colônias para continuarem alimentando seus ninhos de modo eficiente. Neste trabalho é proposto um novo modelo para o comportamento das formigas, o Modelo FFAC-D (Formigas Forrageiras em Ambientes Confinados e Dinâmicos) é inspirado em evidências extraídas de estudos biológicos e mostra-se capaz de reproduzir os dados experimentais, superando o problema da estagnação evidenciado em modelos anteriores. Na segunda etapa desta dissertação, busca-se aplicar os mecanismos bem sucedidos do Modelo FFAC-D ao problema do roteamento em redes de pacotes. É feita uma revisão da literatura sobre algoritmos de roteamento baseados em formigas, e, em seguida, propõe-se um novo sistema para o roteamento de pacotes baseado no Modelo FFAC-D, o MARS (Memoryless Ants Routing System). O MARS é implementado em um simulador de eventos discretos voltado à simulação de redes (NS-2), e mostra-se eficaz para a solução do problema de roteamento, com desempenho superior ao AntNet no que diz respeito aos tempos de convergência e ao consumo de largura de banda (overhead). O MARS aponta ainda vatagens sobre outros algoritmos existentes relacionadas à segurança, resiliência e qualidade de serviço (QoS)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Redes embutidas (NoC, Network-on-Chip) vêm sendo adotadas como uma solução interessante para o projeto de infraestruturas de comunicação em sistemas embutidos (SoC, System-on-Chip). Estas redes são em geral parametrizadas, podendo assim ser utilizadas em vários projetos de SoCs, cada qual com diferentes quantidades de núcleos. NoCs permitem uma escalabilidade dos sistemas, ao mesmo tempo que balanceiam a comunicação entre núcleos. Projetos baseados em NoC visam a implementação de uma aplicação específica. Neste contexto, ferramentas de auxílio de projeto são essenciais. Estas ferramentas são projetadas para, a partir de uma descrição simples da aplicação, realizar sucessivos processos de otimização que irão modelar as várias características do sistema. Estes algoritmos de otimização são necessários para que a rede atenda a um conjunto de restrições, como área, consumo de energia e tempo de execução. Dentre estas etapas, pode ser incluído o roteamento estático. As rotas através da rede por onde os núcleos irão se comunicar são otimizadas, de forma a minimizar o tempo de comunicação e os atrasos na transmissão de pacotes ocasionados por congestionamentos nas chaves que compõem a NoC. Nesta dissertação, foi utilizada a otimização por colônia de formigas no cálculo dos percursos. Esta é uma meta-heurística interessante para a solução de problemas de busca em grafos, inspirada no comportamento de formigas reais. Para os algoritmos propostos, múltiplas colônias são utilizadas, cada uma encarregada pela otimização do percurso de uma mensagem. Os diferentes testes realizados mostram o roteamento baseado no Elitist Ant System obtendo resultados superiores a outros algoritmos de roteamento. / asfsfss

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Redes embutidas (NoC, Network-on-Chip) vêm sendo adotadas como uma solução interessante para o projeto de infraestruturas de comunicação em sistemas embutidos (SoC, System-on-Chip). Estas redes são em geral parametrizadas, podendo assim ser utilizadas em vários projetos de SoCs, cada qual com diferentes quantidades de núcleos. NoCs permitem uma escalabilidade dos sistemas, ao mesmo tempo que balanceiam a comunicação entre núcleos. Projetos baseados em NoC visam a implementação de uma aplicação específica. Neste contexto, ferramentas de auxílio de projeto são essenciais. Estas ferramentas são projetadas para, a partir de uma descrição simples da aplicação, realizar sucessivos processos de otimização que irão modelar as várias características do sistema. Estes algoritmos de otimização são necessários para que a rede atenda a um conjunto de restrições, como área, consumo de energia e tempo de execução. Dentre estas etapas, pode ser incluído o roteamento estático. As rotas através da rede por onde os núcleos irão se comunicar são otimizadas, de forma a minimizar o tempo de comunicação e os atrasos na transmissão de pacotes ocasionados por congestionamentos nas chaves que compõem a NoC. Nesta dissertação, foi utilizada a otimização por colônia de formigas no cálculo dos percursos. Esta é uma meta-heurística interessante para a solução de problemas de busca em grafos, inspirada no comportamento de formigas reais. Para os algoritmos propostos, múltiplas colônias são utilizadas, cada uma encarregada pela otimização do percurso de uma mensagem. Os diferentes testes realizados mostram o roteamento baseado no Elitist Ant System obtendo resultados superiores a outros algoritmos de roteamento. / asfsfss

Roteamento por colônia de formigas é um método de roteamento em redes de comunicação, e diversos algoritmos foram propostos nos últimos anos baseado nessa estrutura. Todos esses algoritmos produzem excelentes resultados, provando a sua eficiência e eficácia. Este trabalho apresenta os resultados de desempenho dos principais algoritmos encontrados na literatura, e com base nesses resultados, propõe um novo algoritmo com desempenho equivalente e com uma complexidade computacional menor. O trabalho é focalizado em redes tipo datagrama com topologia irregular, descrevendo suas propriedades e características e realizando uma análise e comparação de seus desempenhos em um ambiente de simulação. / Ant Colony Routing is an adaptive method for routing in communication networks, and several algorithms have been proposed in the last years based on this framework. All these algorithms show excellent results, proving their efficiency and efficacy. This work presents the results of the performance of the main algorithms found in the literature, and based on these results, it proposes a novel algorithm that has a similar performance but with a lower computational complexity. The work is focused in datagram like networks with irregular topology, describing its characteristics and properties. The performances in an simulation environment are analysed and compared.

Roteamento por colônia de formigas é um método de roteamento em redes de comunicação, e diversos algoritmos foram propostos nos últimos anos baseado nessa estrutura. Todos esses algoritmos produzem excelentes resultados, provando a sua eficiência e eficácia. Este trabalho apresenta os resultados de desempenho dos principais algoritmos encontrados na literatura, e com base nesses resultados, propõe um novo algoritmo com desempenho equivalente e com uma complexidade computacional menor. O trabalho é focalizado em redes tipo datagrama com topologia irregular, descrevendo suas propriedades e características e realizando uma análise e comparação de seus desempenhos em um ambiente de simulação. / Ant Colony Routing is an adaptive method for routing in communication networks, and several algorithms have been proposed in the last years based on this framework. All these algorithms show excellent results, proving their efficiency and efficacy. This work presents the results of the performance of the main algorithms found in the literature, and based on these results, it proposes a novel algorithm that has a similar performance but with a lower computational complexity. The work is focused in datagram like networks with irregular topology, describing its characteristics and properties. The performances in an simulation environment are analysed and compared.

Os objetivos desta monografia foram analisar as propriedades de topologias de redes complexas, analisar as potencialidades e comparar desempenho de softwares gratuitos de geração de topologias e simular roteamento de tráfego em redes de telecomunicações. As principais topologias analisadas foram a regular, aleatória e livre de escala. As propriedades topológicas incluem o grau nodal, a distribuição de grau, o coeficiente de agrupamento, o comprimento médio do caminho, além do efeito mundo pequeno. Foram avaliadas as potencialidades de três ferramentas gratuitas de geração e análise de redes, o B-A, Pajek e NetLogo. Como exemplos de aplicação em redes de telecomunicações, com destaque para redes ópticas utilizando técnica de multiplexação por divisão de comprimento de onda, foram implementados os seguintes algoritmos de roteamento de tráfego: roteamento fixo com alocação de comprimento de onda sequencial fixa e roteamento adaptativo com alocação de comprimento de onda menos usado, mais usado, aleatória e busca exaustiva. O desempenho dos algoritmos de roteamento e alocação de comprimentos de onda de modo nas topologias analisadas foram comparados. / The purposes of this master\'s thesis are to analyze the properties of complex network topologies, analyze and compare the performance of free software for generating topologies and simulate traffic routing in telecommunication networks. The main topologies analyzed were the regular, random and scale-free. The topological properties include the nodal degree, the distribution degree, clustering coefficient, average path length and small-world effect. The performance of the free softwares B-A, Pajek and Netlogo were evaluated. As examples of application in telecommunication networks, especially for optical networks using wavelength division multiplexing technique, the following routing traffic algorithms were implemented: Fixed routing with first-fit wavelength assignment and adaptive routing with least used wavelength assignment, most used, random and exhaustive search. The performance of algorithms for routing and wavelength allocation employed in the analyzed topologies was compared.

Os objetivos desta monografia foram analisar as propriedades de topologias de redes complexas, analisar as potencialidades e comparar desempenho de softwares gratuitos de geração de topologias e simular roteamento de tráfego em redes de telecomunicações. As principais topologias analisadas foram a regular, aleatória e livre de escala. As propriedades topológicas incluem o grau nodal, a distribuição de grau, o coeficiente de agrupamento, o comprimento médio do caminho, além do efeito mundo pequeno. Foram avaliadas as potencialidades de três ferramentas gratuitas de geração e análise de redes, o B-A, Pajek e NetLogo. Como exemplos de aplicação em redes de telecomunicações, com destaque para redes ópticas utilizando técnica de multiplexação por divisão de comprimento de onda, foram implementados os seguintes algoritmos de roteamento de tráfego: roteamento fixo com alocação de comprimento de onda sequencial fixa e roteamento adaptativo com alocação de comprimento de onda menos usado, mais usado, aleatória e busca exaustiva. O desempenho dos algoritmos de roteamento e alocação de comprimentos de onda de modo nas topologias analisadas foram comparados. / The purposes of this master\'s thesis are to analyze the properties of complex network topologies, analyze and compare the performance of free software for generating topologies and simulate traffic routing in telecommunication networks. The main topologies analyzed were the regular, random and scale-free. The topological properties include the nodal degree, the distribution degree, clustering coefficient, average path length and small-world effect. The performance of the free softwares B-A, Pajek and Netlogo were evaluated. As examples of application in telecommunication networks, especially for optical networks using wavelength division multiplexing technique, the following routing traffic algorithms were implemented: Fixed routing with first-fit wavelength assignment and adaptive routing with least used wavelength assignment, most used, random and exhaustive search. The performance of algorithms for routing and wavelength allocation employed in the analyzed topologies was compared.

Made available in DSpace on 2016-04-04T18:31:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paulo Cesar Barreto da Silva.pdf: 3934588 bytes, checksum: cbbb71074cd6c370e06fd00f5d3eabce (MD5) Previous issue date: 2014-02-05 / New optical wavelength division multiplexing (WDM) networks are expected to utilize multiple bit rate channels. Moreover, each individual channels may carry over 200 Gb/s and occupy a bandwidth that exceeds the 50-GHz WDM fixed grid. In this scenario, spectral efficiency becomes an important issue and new channel allocation schemes need to be considered. An attractive solution for this problem is the utilization of a WDM grid with variable channel spacing, in the so-called elastic optical network (EON) approach. The main goal of this work is to propose algorithms to solve the spectral efficiency issue in emerging optical WDM networks. Such proposals are divided in two classes. The first one consists of allocating different spectral blocks for channels with different bit rates; this is named as the spectrum block division (SBD) scheme. The second class of our proposals is based on EON schemes. In this case, not only the enhancement of a previously reported algorithm, the Maximize Total Link Spectrum Consecutiveness (MTLSC) algorithm, is considered but also a new algorithm, the Shortest Path with Maximum number of Free Frequency Slot Units (SPMFF) is proposed. Another contribution of this work is the development of an EON simulator, called EONSim, based on JAVA programming language. This simulator was properly tested and reproduced the results of literature papers within a very good accuracy. All of our results were obtained with the aid of EONSim and suggest that the proposed algorithms yield a bandwidth occupation gain that varies from 7 to 18% higher than the one provided by traditional first-fit (FF) algorithms. Such algorithms also provide a blocking probability that is 2 to 8% lower than in FF strategy. On the other hand, it is found that algorithms with higher spectral efficiency use an average number of hops that is up to 16% higher than those necessary for algorithms that do not take bandwidth into account in channel allocation. / Novas redes ?pticas de multiplexa??o por divis?o de comprimento de onda (Wavelength Division Multiplexing, WDM) podem utilizar v?rios canais com taxas diferentes de bits. Al?m disso, cada um dos canais individuais pode transportar mais de 200 Gb/s e ocupar uma largura de banda que excede a grade fixa de 50 GHz da rede WDM. Neste cen?rio, a efici?ncia espectral torna-se uma quest?o importante e novos esquemas de aloca??o de canais precisam ser considerados. Uma solu??o atrativa para este problema ? a utiliza??o de uma rede WDM com espa?amento de canal vari?vel, na abordagem chamada rede ?ptica el?stica (EON). O principal objetivo do presente trabalho ? propor algoritmos para resolver a quest?o da efici?ncia espectral em redes ?pticas WDM emergentes. Tais propostas s?o divididas em duas classes. A primeira consiste em alocar diferentes blocos de espectro para canais com diferentes taxas de bits, o que ? apontado como esquema de divis?o de blocos de espectro (Spectrum Block Division, SBD). A segunda classe ? baseada em esquemas de EON. Neste caso, n?o s? o aperfei?oamento de um algoritmo previamente descrito por WANG (2012), o algoritmo Maximize Total Link Spectrum Consecutiveness (MTLSC), ? considerado, mas tamb?m um novo algoritmo, o Shortest Path with Maximum number of Free Frequency Slot Units (SPMFF) ? proposto. Outra contribui??o deste trabalho ? o desenvolvimento de um simulador de EON, chamado EONSim, com base na linguagem de programa??o JAVA. Este simulador foi devidamente testado e foram reproduzidos os resultados de WANG (2012) dentro de uma precis?o muito boa. Todos os resultados foram obtidos com a ajuda de EONSim e sugerem que os algoritmos propostos produzem um ganho de ocupa??o de banda, que varia de 7 a 18% mais elevada do que a fornecida pelo tradicional algoritmo First Fit (FF). Tais algoritmos tamb?m proporcionam uma probabilidade de bloqueio, que ? de 2 a 8% mais baixa do que na estrat?gia FF. Por outro lado, verifica-se que os algoritmos de melhor ocupa??o espectral utilizam um n?mero m?dio de saltos at? 16% mais elevado do que os necess?rios para os algoritmos de menor caminho, que n?o levam em conta a largura de banda de atribui??o de canal.

Made available in DSpace on 2016-04-04T18:31:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RICARDO VICENTE FAVERO.pdf: 1635235 bytes, checksum: d51f441103ff9f2ad94576b0bdd11b9f (MD5) Previous issue date: 2015-11-13 / The wavelength division multiplexing (WDM) optical network accommodates traffic load in 100, 50 and 25 GHz fixed-grid channel. This fixed-grid condition limits the number of lightpath for each optical fiber (80 channels in c-band) and doesn t allow bit rates with bandwidth over 50 GHz. To improve these factors, the flexibly grid elastic optical network (EON) was proposed, aiming accommodate adequately bit rates demand by customers. This proposal allows efficiency bandwidth and also expands bit rates supported by network. The EON bandwidth efficiency is obtained by routing and spectrum assignment (RSA) algorithm which acts to maximize the bandwidth utilization. Even with RSA, EON still show fragmentation rates substantial. In this context, this work proposes a new elastic optical network defragmentation strategy. This defragmentation strategy selects the lightpaths from the most fragmented link. The defragmentation process is based on RSA (DF-RSA). The DF-RSA determines the new position to reallocate the connection selected and performs. Using computer simulation of EON operation, were submitted several bit rates demands with different modulations format and traffic load between 45 and 100 erlang. Two simulation scenarios were proposed. The first one, compare the performance of RSA algorithm first-fit (FF) with and without defragmentation. It was considered as defragmentation process beginning point (trigger), the number of release connections. This scenario had until 48% of relative gain on minimizing blocking probability. The second scenario compared the performance of the follows RSA algorithms: FF, Maximize Path Spectrum Consecutiveness (MPSC) and Fragmentation Aware (FA). The FF was evaluated with and without defragmentation process and the others just with defragmentation process. The trigger employed was eventual connection blocked. The second scenario reached over the 80% blocking probability relative gain in 50 erlang traffic load. We conclude that the new elastic optical network defragmentation offers substantial gain bandwidth utilization and consequently blocking probability reduction. / As redes ?pticas de multiplexa??o por divis?o de comprimento de onda (WDM) acomodam o tr?fego em canais fixos de 100, 50 e 25 GHz. Esta condi??o de grade fixa limita o n?mero de conex?es por fibra ?ptica (80 canais na banda C), e n?o permite taxas de transmiss?o com ocupa??o espectral acima de 50 GHz. Para melhorar estes fatores, foram propostas as redes ?pticas el?sticas (EON) com canais flex?veis, visando acomodar adequadamente as taxas de transmiss?o demandas pelos usu?rios. Esta proposta possibilita maior efici?ncia espectral e tamb?m amplia as taxas de transmiss?o suportadas pela rede. A efici?ncia espectral nas EONs ? obtida com os algoritmos de roteamento e atribui??o espectral (Routing and Spectrum Assignment, RSA), que atuam para maximizar seu uso espectral. Mesmo com o uso de RSAs, as EONs ainda apresentam ?ndices de fragmenta??o consider?veis. Neste contexto, este trabalho prop?e uma nova estrat?gia de desfragmenta??o espectral para EONs. Esta proposta de desfragmenta??o seleciona as conex?es do enlace mais fragmentado, para o processo de desfragmenta??o. A desfragmenta??o baseia seu processo de realoca??o de conex?es por RSA, denominado DF-RSA. O DF-RSA determina a nova posi??o e realiza a realoca??o das conex?es. Com o uso de simula??o computacional da opera??o de funcionamento da EON, foram submetidas v?rias demandas de taxas de transmiss?o com diferentes modula??es e cargas de tr?fego entre 45 e 100 erlang. Foram propostos dois cen?rios de simula??o. No primeiro, foi comparado o desempenho do algoritmo RSA First-Fit (FF) com e sem o processo de desfragmenta??o. Considerou-se como ponto de inicio das desfragmenta??es (gatilho), o n?mero de conex?es liberadas da rede. Neste cen?rio obteve-se at? 48% de ganho relativo na minimiza??o da probabilidade de bloqueio. No segundo cen?rio, foram comparados os desempenhos dos seguintes algoritmos RSAs: FF, Maximize Path Spectrum Consecutiveness (MPSC) e Fragmentation Aware (FA). O FF foi avaliado com e sem desfragmenta??o e os demais somente com desfragmenta??o. Empregou-se como gatilho o eventual bloqueio de conex?o. O segundo cen?rio alcan?ou mais de 80% de ganho relativo de probabilidade de bloqueio para carga de tr?fego de 50 erlang. Conclui-se que a nova estrat?gia de desfragmenta??o para EONs oferece ganhos consider?veis na utiliza??o espectral e, consequentemente, redu??o na probabilidade de bloqueio.