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Doutoramento em Telecomunicações Submitted by Patrícia Correia (patriciacorreia@ua.pt) on 2015-06-22T13:57:35Z No. of bitstreams: 1 Análise estatística e modelação de redes de transporte óptico.pdf: 1882208 bytes, checksum: a3d7d0d1d4c5969d98a277a14587bf5c (MD5) Made available in DSpace on 2015-06-22T13:57:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Análise estatística e modelação de redes de transporte óptico.pdf: 1882208 bytes, checksum: a3d7d0d1d4c5969d98a277a14587bf5c (MD5) Previous issue date: 2015

Doutoramento em Telecomunicações Statistical analysis and modeling of networks is now an integral part of network science and engineering. In case of optical transport networks (OTNs), it can be used for the planning and dimensioning when the complete information is not available or is difficult to process. The core networks around the world today are almost optical and they form the backbone of the Internet. Therefore, the statistical characteristics of these networks must be studied to understand their nature and to estimate their parameters. In science and technology, network analysis and modeling are used for several purposes such as the analysis of their stability, reliability and long term evolution. Knowledge of the statistical models helps in the estimation of several critical parameters of the networks. The work presented in this thesis is focused on the analysis and modeling of link lengths and shortest path lengths in OTNs. The parameters used in the models presented in this thesis can be estimated from the very basic information of the networks such as the coverage area and the number of nodes, both of which can be found from the node locations. These models can be applied to estimate key parameters of the networks. In this thesis, we have shown that the link lengths of the OTNs follow general extreme value distribution. The parameters of the proposed distribution can be estimated from the average link lengths of the networks. We develop expressions for the average link lengths of OTNs which can be estimated with an average error of just 11%. We apply the developed model to estimate link length dependent parameters in OTNs. We show that the shortest path lengths of the OTNs follow Johnson SB distribution. We estimate the parameters of the developed model from the convex area and the number of nodes of the network. We also apply this model to estimate several shortest path-dependent parameters in OTNs. A análise estatística e modelação de redes é atualmente uma parte integrante da ciência e engenharia de redes. No caso das redes óticas de transporte (OTN), a modelação estatistica pode ser usada para o planeamento e dimensionamento quando a informação completa não está disponível ou o seu processamento é muito demorado. As redes óticas constituem atualmente o núcleo central das redes que suportam a Internet. Portanto, as características estatísticas dessas redes devem ser estudadas por forma a compreender sua natureza e estimar os seus parâmetros. Em ciência e tecnologia, a análise e modelação de redes é usada para vários fins, tais como análise de estabilidade, fiabilidade e evolução a longo prazo. O conhecimento dos modelos estatísticos ajuda na estimativa de vários parâmetros críticos das redes. O trabalho apresentado nesta tese está focado na análise e modelação dos comprimentos das ligaçães e dos caminhos mais curtos em OTN. Os parâmetros usados nos modelos apresentados nesta tese podem ser estimados a partir de informação muito simples das redes, tais como a sua área de cobertura e o número de nós, sendo que ambas podem ser obtidas a partir da localização dos nós. Estes modelos podem ser aplicados para estimar parâmetros-chave das redes. Nesta tese, demonstramos que o comprimento dos ligações em OTN segue uma distribuição do tipo general extreme value. Os parâmetros da distribuição podem ser estimados a partir do comprimento médio das ligações. Por sua vez mostramos que o comprimento médio das ligações pode ser estimado com um erro médio de 11% sendo apenas conhecida a área de cobertura da rede. Mostramos como é possivel aplicar o modelo desenvolvido à estimação de parâmetros dependentes do comprimento das ligações. Mostramos também que o comprimento dos caminhos mais curtos segue uma distribuição do tipo Johnson SB. Os parâmetros usados neste modelo podem ser estimados a partir da área convexa e do número de nós da rede. Aplicamos ainda este modelo para estimar diversos parâmetros dependentes do caminho mais curto.

Doutoramento em Engenharia Electrónica Este trabalho apresenta um estudo sobre o dimensionamento de redes ópticas, com vistas a obter um modelo de dimensionamento para redes de transporte sobreviventes. No estudo utilizou-se uma abordagem estatística em detrimento à determinística. Inicialmente, apresentam-se as principais tecnologias e diferentes arquitecturas utilizadas nas redes ópticas de transporte. Bem como os principais esquemas de sobrevivência e modos de transporte. São identificadas variáveis necessárias e apresenta-se um modelo dimensionamento para redes de transporte, tendo-se dado ênfase às redes com topologia em malha e considerando os modos de transporte opaco, transparente e translúcido. É feita uma análise rigorosa das características das topologias de redes de transporte reais, e desenvolve-se um gerador de topologias de redes de transporte, para testar a validade dos modelos desenvolvidos. Também é implementado um algoritmo genético para a obtenção de uma topologia optimizada para um dado tráfego. São propostas expressões para o cálculo de variáveis não determinísticas, nomeadamente, para o número médio de saltos de um pedido, coeficiente de protecção e coeficiente de restauro. Para as duas últimas, também é analisado o impacto do modelo de tráfego. Verifica-se que os resultados obtidos pelas expressões propostas são similares às obtidas por cálculo numérico, e que o modelo de tráfego não influencia significativamente os valores obtidos para os coeficientes. Finalmente, é demonstrado que o modelo proposto é útil para o dimensionamento e cálculo dos custos de capital de redes com informação incompleta. This work presents a study on the dimensioning of optical networks, aiming to obtain a dimensioning model for survivable optical transport networks. The study relies on a statistical approach rather than a deterministic approach. Initially, enabling technologies and different architectures usually employed in optical transport networks are presented. The main survivability schemes and transport modes are also presented. Useful variables are identified and a transport network dimensioning model is presented, with emphasis on mesh-based network topologies, and considering opaque, transparent and translucent transport modes. A rigorous analysis on the characteristics of real-world transport networks is done, and a topology generator is developed. The topology generator is used for testing and validating the developed models. A genetic algorithm for obtaining an optimized topology for a given traffic load is implemented as well. Expressions for calculating non-deterministic variables are proposed, namely for the average number of hops per demand, protection and restoration coefficient. For the last two, the impact of the traffic model was analyzed. It is shown that results obtained from the proposed expressions are quite similar to the ones obtained from numeric calculation. Moreover, the traffic model does not influence significantly the values obtained for the coefficients. Finally, it is shown that the proposed model is useful for the dimensioning and calculation of capital expenditures of networks in absence of complete information. FCT - SFRH/BD/27545/2006

Doutoramento em Engenharia Electrónica Submitted by Nuno Cruz (nuno@ua.pt) on 2011-06-28T10:35:42Z No. of bitstreams: 1 pavan-Thesis-Final.pdf: 3501847 bytes, checksum: 8b3c92e9e6dd6131d46bebbaed171bc5 (MD5) Made available in DSpace on 2011-06-28T10:35:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pavan-Thesis-Final.pdf: 3501847 bytes, checksum: 8b3c92e9e6dd6131d46bebbaed171bc5 (MD5) Previous issue date: 2007 FCT - SFRH/BD/27545/2006