Solution for dynamic routing and wavelength assignment problem (DRWA) in optical transport networks using metaheuristics algorithms

Este proyecto aborda un problema presente en las redes de transporte óptico actuales que trabajan sobre multiplexación por división de longitudes de onda, el cual, desde hace más de una década y con el creciente tráfico de información, se ha convertido en un desafío de diseño de modelos capaces de resolverlo. El problema, denominado enrutamiento y asignación de longitudes de onda en tráfico dinámico (DRWA), nace por la necesidad de establecer un camino de luz para una solicitud de conexión presente en una topología formada por nodos y enlaces físicos. Para solucionarlo se proponen tres algoritmos de búsqueda metaheurísticos bio-inspirados por leyes físicas y comportamientos de animales en la naturaleza, con base en modelados de optimización numérica: el algoritmo de búsqueda gravitacional (GSA), el algoritmo de optimización de ballena (WOA) y el algoritmo por búsqueda de cuervos (CSA); siendo modificados añadiendo el paradigma multi-objetivo, una búsqueda inicial estocástica y operadores discretos combinatorios. Los tres algoritmos propuestos son simulados bajo un modelo de tráfico dinámico y sobre las topologías existentes en Estados Unidos y Japón, NTT y NSFNET. Encontrando que todos resuelven el problema DRWA en cortos tiempos de convergencia y al compararlos con otros, presentes en la literatura, muestran mejor capacidad de resolver el problema en términos de probabilidad de bloqueo.This project approach a current problem in optical transport networks working over wavelength division multiplexing, which for more than a decade with the growing information traffic, has become a design challenge of models to solve it. The problem, named dynamic routing and wavelength assignment (DRWA), born for the necesity of lightpath stablishment for a conection request in a topology formed by nodes and links. Three novel metaheuristic search algorithms bio-inspired by physical laws and animal behaviors are proposed based on numerical optimization models: the gravitational search algorithm (GSA), the whale optimization algorithm (WOA) and the crow search algorithm (CSA); being modified by adding the multiobjective context, an stochastic initial search, and discrete combinatorial operators. All three proposed algorithms are simulated with a dynamic traffic model over real topologies, NTT in Japan and NSFnet in United States. Demostrating hight capability to solve DRWA problem in short convergence times and compared with other models in literature, showing better behavior in terms of blocking probability