A Spectrum Defragmentation Algorithm Using Jellyfish Optimization Technique in Elastic Optical Network (EON)
Description
Abstract The rapid growth of the technologies, high bandwidth applications and cloud data centers consume heavy internet service. So, the consumer of the internet expects a high capacity medium for communication. The Elastic Optical Network (EON) provides a flexible and reliable transmission service for the consumers. The spectrum fragmentation is a key challenge in EON. In simple terms, unaligned Frequency Slots (FSs) in the network are referred to as fragmented spectrum, while in defragmentation, the available FSs need to be rearranged to create room for the new connection requests. The problem in defragmentation occurs due to the lack of a continuous spectrum and it leads to depreciation in spectrum usage and simultaneously increasing the Blocking Probability (BP) which disrupts the majority of the existing connections in the network. Several techniques and approaches were suggested to reduce the possibility of disruption and reconfiguration in the network while defragmenting the frequency slots. This paper proposes a new algorithm to overcome the drawbacks and improvement in the quality of service of the network. The proposed algorithm holds the approach of proactive and reactive along with the meta-heuristic nature-inspired optimization technique called Jellyfish Search Optimization (JSO). The proposed combination, PR-DF-JFSO outperforms well in terms of spectrum utilization, network efficiency, and quality of service offered when compared to the state-of-the-art spectrum defragmentation algorithms according to the results of experiments done using standard quality metrics.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الخلاصة يستهلك النمو السريع للتقنيات وتطبيقات النطاق الترددي العالي ومراكز البيانات السحابية خدمة الإنترنت الثقيلة. لذلك، يتوقع مستهلك الإنترنت وسيلة اتصال عالية السعة. توفر الشبكة البصرية المرنة (EON) خدمة إرسال مرنة وموثوقة للمستهلكين. يعد تجزئة الطيف الترددي تحديًا رئيسيًا في EON. بعبارات بسيطة، يشار إلى فتحات التردد غير المحاذاة (FSs) في الشبكة على أنها طيف مجزأ، بينما في حالة إلغاء التجزئة، يجب إعادة ترتيب فتحات التردد غير المحاذاة المتاحة لتوفير مساحة لطلبات الاتصال الجديدة. تحدث مشكلة إلغاء التجزئة بسبب عدم وجود طيف مستمر وتؤدي إلى انخفاض في استخدام الطيف الترددي وفي الوقت نفسه زيادة احتمالية الحجب (BP) التي تعطل غالبية الاتصالات الحالية في الشبكة. تم اقتراح العديد من التقنيات والأساليب لتقليل إمكانية التعطيل وإعادة التشكيل في الشبكة أثناء إلغاء تجزئة فتحات التردد. تقترح هذه الورقة خوارزمية جديدة للتغلب على العيوب والتحسين في جودة خدمة الشبكة. تحتوي الخوارزمية المقترحة على نهج استباقي وتفاعلي جنبًا إلى جنب مع تقنية التحسين المستوحاة من الطبيعة الاستكشافية والتي تسمى تحسين البحث عن قناديل البحر (JSO). تتفوق التركيبة المقترحة، PR - DF - JFSO، بشكل جيد من حيث استخدام الطيف الترددي وكفاءة الشبكة وجودة الخدمة المقدمة عند مقارنتها بأحدث خوارزميات إلغاء تجزئة الطيف الترددي وفقًا لنتائج التجارب التي أجريت باستخدام مقاييس الجودة القياسية.Translated Description (French)
Résumé La croissance rapide des technologies, des applications à large bande passante et des centres de données en nuage consomme un service Internet lourd. Ainsi, le consommateur d'Internet s'attend à un support de communication de grande capacité. Le réseau optique élastique (EON) fournit un service de transmission flexible et fiable aux consommateurs. La fragmentation du spectre est un défi clé dans EON. En termes simples, les créneaux de fréquence (FS) non alignés dans le réseau sont appelés spectre fragmenté, tandis que dans la défragmentation, les FS disponibles doivent être réorganisés pour créer de la place pour les nouvelles demandes de connexion. Le problème de la défragmentation est dû à l'absence de spectre continu et entraîne une dépréciation de l'utilisation du spectre tout en augmentant la probabilité de blocage (BP), ce qui perturbe la majorité des connexions existantes dans le réseau. Plusieurs techniques et approches ont été suggérées pour réduire la possibilité de perturbation et de reconfiguration dans le réseau tout en défragmentant les créneaux de fréquence. Cet article propose un nouvel algorithme pour pallier les inconvénients et améliorer la qualité de service du réseau. L'algorithme proposé repose sur l'approche proactive et réactive ainsi que sur la technique d'optimisation méta-heuristique inspirée de la nature appelée Jellyfish Search Optimization (JSO). La combinaison proposée, PR-DF-JFSO, surperforme bien en termes d'utilisation du spectre, d'efficacité du réseau et de qualité de service offerte par rapport aux algorithmes de défragmentation du spectre de pointe selon les résultats d'expériences effectuées à l'aide de mesures de qualité standard.Translated Description (Spanish)
Resumen El rápido crecimiento de las tecnologías, las aplicaciones de gran ancho de banda y los centros de datos en la nube consumen un servicio pesado de Internet. Entonces, el consumidor de internet espera un medio de comunicación de alta capacidad. La Red Óptica Elástica (EON) proporciona un servicio de transmisión flexible y fiable para los consumidores. La fragmentación del espectro es un desafío clave en EON. En términos simples, las ranuras de frecuencia (FS) no alineadas en la red se denominan espectro fragmentado, mientras que en la desfragmentación, las FS disponibles deben reorganizarse para crear espacio para las nuevas solicitudes de conexión. El problema en la desfragmentación ocurre debido a la falta de un espectro continuo y conduce a la depreciación en el uso del espectro y al mismo tiempo aumenta la Probabilidad de Bloqueo (BP) que interrumpe la mayoría de las conexiones existentes en la red. Se sugirieron varias técnicas y enfoques para reducir la posibilidad de interrupción y reconfiguración en la red mientras se desfragmentan las ranuras de frecuencia. En este trabajo se propone un nuevo algoritmo para superar los inconvenientes y mejorar la calidad de servicio de la red. El algoritmo propuesto mantiene el enfoque de proactivo y reactivo junto con la técnica de optimización metaheurística inspirada en la naturaleza llamada Jellyfish Search Optimization (JSO). La combinación propuesta, PR-DF-JFSO, tiene un buen rendimiento en términos de utilización del espectro, eficiencia de la red y calidad del servicio ofrecido en comparación con los algoritmos de desfragmentación de espectro de última generación de acuerdo con los resultados de los experimentos realizados utilizando métricas de calidad estándar.Files
      
        latest.pdf.pdf
        
      
    
    
      
        Files
         (1.4 MB)
        
      
    
    | Name | Size | Download all | 
|---|---|---|
| md5:19d6d452baa1882da76d91e889818737 | 1.4 MB | Preview Download | 
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- خوارزمية إلغاء تجزئة الطيف باستخدام تقنية تحسين قناديل البحر في الشبكة البصرية المرنة (EON)
- Translated title (French)
- Un algorithme de défragmentation du spectre utilisant la technique d'optimisation des méduses dans un réseau optique élastique (EON)
- Translated title (Spanish)
- Un algoritmo de desfragmentación del espectro que utiliza la técnica de optimización de medusas en una red óptica elástica (EON)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4240171928
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-207934/v1
            
              References
            
          
        - https://openalex.org/W1558395908
- https://openalex.org/W2014853889
- https://openalex.org/W2385078493
- https://openalex.org/W2765601440
- https://openalex.org/W2792295283
- https://openalex.org/W2944130523
- https://openalex.org/W3010770998