Optimización de tráfico en redes multiservicios aplicando técnicas heurísticas

Abstract

El abrupto crecimiento del tráfico presente en las redes convergentes actuales, trae como consecuencia la implementación de nuevas tecnologías que permiten ofrecer a los usuarios mayores anchos de banda para lo cual es necesario realizar una distribución óptima del tráfico, tomando algún criterio de desempeño y teniendo en cuenta la elasticidad del flujo que involucra atender tráficos tan disímiles como voz, video, sonido, datos, entre otros. Optimizar la distribución de distintos requerimientos considerando estos aspectos en redes multiservicios permite garantizar la disponibilidad de la red para los requerimientos de tráfico, cuando las demandas modernas ponen en riesgo de congestión a las redes que utilizan las técnicas tradicionales de conmutación. MPLS (conmutación de etiquetas multiprotocolo) se ha convertido en una tecnología eficaz en la solución a estos inconvenientes, aunque el problema de la selección de la mejor ruta y de la distribución de tráfico no solo sigue existiendo, sino que exige nuevas propuestas de optimización del enrutamiento. En muchos casos, la planificación óptima de distribución de tráfico en redes MPLS, conlleva la necesidad de resolver un problema de optimización combinatorio de características tales que, para instancias medias o grandes del problema, los métodos determinísticos no son adecuados desde el punto de vista del tiempo de ejecución necesario para obtener el óptimo. En este punto las heurísticas, constituyen una alternativa válida para proporcionar buenas soluciones en tiempos aceptables. En esta tesis se presenta una taxonomía de estrategias heurísticas y metaheurísticas con el objetivo de distribuir los requerimientos en los enlaces disponibles de una red minimizando el costo de enrutamiento, al tiempo que se satisfacen restricciones en cuanto a demanda y capacidad de cada enlace. Se presenta el desarrollo, descripción y modelado del problema, se diseñan diferentes algoritmos bio-inspirados en el comportamiento de enjambres que brindan una solución de configuración fuera de línea, a este problema tradicional de la ingeniería de tráfico en redes con alta interconectividad. Se implementan cinco algoritmos inspirados en bandadas de pájaros, colonias de hormigas y el comportamiento de quirópteros, que permiten determinar una solución óptima explorando el espacio de búsqueda desde diferentes estrategias. Se ejecutan los algoritmos sobre cuatro redes de ensayo de diferentes tamaños, con lo que se determina la aplicabilidad de los algoritmos, y los parámetros óptimos de funcionamiento en cada caso, se presenta el análisis comparativo de los resultados obtenidos y se dejan planteadas distintas opciones de trabajos e investigaciones a futuro.