Optical network design considering fault tolerance to any set of link failures

L'augmentation rapide de la demande en bande passante dans les réseaux de télécommunication d'aujourd'hui a provoqué une augmentation correspondante de l'utilisation de technologies basées dans les réseaux optiques de type WDM. Ceci étant, la recherche a identifié une limite forte dans la capacité de croissance de ces infrastructures, du point de la vitesse de transmission, limite qui sera atteinte bientôt. Cette situation conduit à des efforts de recherche pour faire évoluer les architectures courantes vers de nouvelles solutions capables d'absorber cette croissance dans la demande. Par exemple, les réseaux d'aujourd'hui sont opérés de façon statique. Ceci est inefficace dans l'utilisation des ressources, et la nécessité d'améliorer cet état de fait est reconnue par la recherche ainsi que par l'industrie. Plusieurs solutions ont été proposées pour passer à des modes de fonctionnement dynamiques, mais les diminutions des coûts qu'ont été obtenues n'ont pas encore convaincu les industriels. Cette thèse fait une nouvelle proposition de cette nature, qui inclut une nouvelle et très rapide méthodologie pour évaluer la probabilité de blocage dans ce type de système, qui est le cœur de notre procédure de conception. Le travail réalisé a conduit à la découverte de solutions pour l'ensemble des problèmes principaux d'une architecture de transmission optique. Il s'agit de décider chemins à utiliser par chaque utilisateur et la longueur d'onde (Wavelength Assignment Problem). Ensuite, il faut choisir le nombre total de longueurs d'onde qui sera nécessaire (Wavelength Dimensioning Problem). Enfin, il faut proposer les procédures à suivre en cas de défaillance d'un ou de plusieurs liens du réseau (Fault Tolerance Problem). La thèse propose une solution globale à cet ensemble de problèmes, et montre que les gains que l'on peut espérer dans l'opération de ces réseaux sont significativement plus importants qu'avec les autres propositions existantes.The rapid increase in demand for bandwidth from existing networks has caused a growth in the use of technologies based on WDM optical networks. Nevertheless, this decade researchers have recognized a “Capacity Crunch” on optical networks, i.e. transmission capacity limit on optical fiber is close to be reached in the near future. This situation claims to evolve the current WDM optical networks architectures. For example, optical networks are operated statically. This operation is inefficient in the usage of network resources. To solve this problem Dynamic optical networks solve this inefficiences, but it has not been implemented since network cost savings are not enough to convince enterprises. The design of dynamic optical networks decomposes into different tasks, where the engineers must organize the way the main system's resources are used. All of these tasks, have to guarantee certain level of quality of service pre-established on the Service Level Agreement. Then, we propose a new fast and accurate analytical method to evaluate the blocking probability in these systems. This evaluation allows network designers to quickly solve higher order problems. More specifically, network operators face the challenge of solving: which wavelength is going to be used by each user (known as Wavelength Assignment), the number of wavelengths needed on each network link (called as Wavelength Dimensioning), the set of paths enabling each network user to transmit (known as Routing) and how to deal with link failures when the network is operating (called as Fault Tolerance capacity). This thesis proposes a joint solution to these problems, and it may provide sufficient network cost savings to foster telecommunications companies to migrate from the current static operation to a dynamic one