ETD

• Optic, EON, SDN

Flexible-grid optical networks improve spectrum efficiency but introduce additional challenges for Routing and Spectrum Allocation (RSA). These constraints become even more critical in the presence of parallel links between network nodes, where multiple links interconnect the same pair of nodes, causing a combinatorial growth of feasible routing options and making conventional path computation inefficient.
This is further complicated by spectrum continuity and contiguity constraints requiring fine-grained slot management. This thesis presents the ParallelOpticalController, a microservice integrated into TeraFlow SDN ecosystem to address both routing scalability and spectrum allocation complexity. The solution models the network as a multi-directed graph and employs a bitwise algorithm to rapidly identify contiguous spectrum slots across end-to-end paths.
With respect to solutions adopted in other SDN controllers, the proposed approach reduces computational overhead while improving resource utilization, enabling scalable control of topologies with parallel links. The work investigates key design parameters, such as the number of candidate paths and spectrum assignment policies, to identify the trade-offs that provide the best balance between scalability and resource utilization.

Le reti ottiche a griglia flessibile (flexible-grid) migliorano l'efficienza spettrale, ma introducono ulteriori sfide per il Routing e l'Allocazione dello Spettro (RSA). Questi vincoli diventano ancora più critici in presenza di collegamenti paralleli tra i nodi della rete, dove più collegamenti interconnettono la stessa coppia di nodi. Ciò causa una crescita combinatoria delle opzioni di instradamento possibili, rendendo inefficiente il calcolo convenzionale dei percorsi. Questa situazione è ulteriormente complicata dai vincoli di continuità e contiguità dello spettro, che richiedono una gestione estremamente precisa degli slot.

Questa tesi presenta il ParallelOpticalController, un microservizio integrato nell'ecosistema TeraFlow SDN per affrontare sia la scalabilità dell'instradamento che la complessità dell'allocazione dello spettro. La soluzione modella la rete come un multigrafo orientato e utilizza un algoritmo bitwise (basato su operazioni bit a bit) per identificare rapidamente gli slot di spettro contigui lungo i percorsi end-to-end.

Rispetto alle soluzioni adottate in altri controller SDN, l'approccio proposto riduce il carico computazionale e migliora l'utilizzo delle risorse, consentendo un controllo scalabile delle topologie con collegamenti paralleli. Il lavoro esamina alcuni parametri chiave di progettazione, come il numero di percorsi candidati e le politiche di assegnazione dello spettro, al fine di identificare i compromessi (trade-off) che offrono il miglior equilibrio tra scalabilità e utilizzo delle risorse.