Routage multicast tout optique dans les réseaux WDM

All-Optical Multicast Routing in Wavelength Routed WDM Networks

• Auteur / Autrice : Fen Zhou
• Direction : Bernard Cousin, Miklós Molnár
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Rennes, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Multiplexage

Résumé

Dans cette thèse, nous étudions le routage multicast tout optique (AOMR) dans les réseaux WDM. En ce qui concerne l’AOMR qui tient compte à la fois du délai et du stress des liens, un algorithme efficace évitant les nœuds de branchement ne pouvant pas dupliquer la lumière dans des arbres optiques est proposé. Cet algorithme trouve un bon compromis entre le délai, le coût total et le stress des liens. En ce qui concerne l’AOMR qui considère la puissance, un nouveau modèle plus précis et plus réaliste de la perte de puissance est introduit lors de la mise en œuvre d’une session multicast. Basé sur ce nouveau modèle, nous proposons un calcule des arbres optiques optimisant la puissance de l’émetteur réalisé à partir d’une programmation linéaire mixte en nombres d’entiers (MILP). Pour y parvenir, un ensemble d’équations linéaires est introduit pour remplacer les équations non-linéaires induites par les coupleurs optiques. Pour analyser les algorithmes heuristiques de l’AOMR et évaluer leur performance, nous proposons une analyse mathématique des résultats. Dans notre analyse, nous établissons les limites de coûts des routes et les ratios d’approximation des algorithmes dans les réseaux maillés WDM pondérés et non-pondérés. Pour le routage multicast optique de coût minimal, une nouvelle structure appelée hiérarchie optique est proposée. Il est prouve que la structure optimale n’est pas toujours un arbre optique, mais une hiérarchie optique. Les résultats de simulation justifient l’emploi de la hiérarchie optique pour l’AOMR dans les réseaux WDM avec capacité clairsemée de duplication.

In this thesis, we studied the all-optical multicast routing (AOMR) problem in wavelength-routed WDM networks. With respect to the delay and link stress sensitive AOMR, an efficient algorithm based on avoiding multicast incapable branching nodes in light-trees is proposed. This algorithm is shown to be able to find a good tradeoff among the end-to-end delay, the link stress and the total cost. Regarding the power-aware AOMR, a more accurate and realist power loss model is defined for all-optical multicasting. Based on this new model, the power optimal design of light-trees is formulated by a mixed-integer programming (MILP). To achieve so, a set of novel linear equations is introduced to replace the nonlinear ones induced by the light splitters. In order to analyze the AOMR heuristic algorithms and assess their performances, the cost bounds of multicast light-trees and the approximation ratios of heuristic algorithms are derived mathematically in both unweighted and non-equally weighted WDM mesh networks. Concerning the cost optimal AOMR, a new structure called light-hierarchy is proposed. It is proven that the optimal structure is not the light-tree but the proposed light-hierarchy. Simulation results strongly suggest the employment of light-hierarchy for AOMR in WDM networks with sparse splitting.