Empresa MONISTAR

[pic 1]Gestión de Operaciones II - ICN344

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Gestión de Operaciones ICN344 - 2° Semestre 2021

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Profesores        :        David Godoy - Ismael Kauak - Mónica López

Ayudantes        :        Catalina Chellew - Karen Ogalde - Sebastián Padilla - Paulina Tapia Fecha de Entrega        :        Primera Parte 12 de diciembre, hasta las 23:59 hrs.

Segunda Parte 22 de diciembre, hasta las 23:59 hrs.

INSTRUCCIONES:

Grupos: Los equipos de trabajo estarán formados por 3 personas, de cualquiera de los paralelos.[pic 4]

Contenido: El informe deberá incluir: Resumen Ejecutivo, Introducción, Desarrollo, Conclusiones y Anexos (si lo amerita), justificando cada supuesto u observación considerados en el desarrollo de la pregunta. Además, se deberán incluir los códigos de los programas utilizados junto con el informe.

Plazos: No se aceptarán tareas fuera de los plazos asignados.

Formato de Entrega: La tarea deberá ser entregada en la casilla respectiva en la plataforma[pic 5]

AULA, en formato digital *.pdf para el informe y en el formato que corresponda a los códigos utilizados. No se recibirá otro formato de documento. Quienes pongan el número de grupo erróneo se descontarán 5 puntos.

[pic 6] Consultas: En caso de poseer dudas pueden enviar un correo al equipo académico geo2.utfsm@ gmail.com o presentarlas en las sesiones semanales vía Zoom los días martes en el bloque 15-16.

Todos los archivos deberán ser enviados en formato: T1GEO2_GX.rar, donde X corresponde al número del grupo respectivo. Quienes coloquen su número de grupo de manera incorrecta se les descontará puntaje en su nota final.

La tarea será desarrollada en dos partes, donde la primera entrega corresponderá al 40% de la nota y la segunda parte del 60% de esta. Se deben entregar las DOS partes, en caso contrario la nota final será un cero. Cada pregunta deberá ser desarrollada adecuadamente y no se aceptarán resultados sin procedimientos claramente desarrollados.

Cualquier copia o similitud entre tareas de diferentes grupos será evaluada con nota cero.

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Contextualización

En el último tiempo ha habido un crecimiento significativo de la implementación de redes de alta velocidad, es decir, de fibra óptica en Chile. No obstante, este crecimiento no ha sido heterogéneo, ya que hay zonas del país en las que se ha identificado una baja penetración del servicio, lo cual ha sido un incentivo para MONISTAR, que es una de las empresas líderes en el mercado, y que en su esfuerzo de mantener su posición competitiva, se ha interesado en generar una estrategia de expansión de capacidad de su red actual de fibra óptica, la cual en su defecto, no es capaz de cubrir las demandas futuras estimadas de ancho de banda.

Tradicionalmente, la solución a la problemática de expansión de esta tecnología consistía en determinar dónde y cuanta fibra agregar a red. Sin embargo, existe una nueva tecnología que la empresa MONISTAR está utilizando. Esta corresponde a la multiplexación por división de longitud de onda (WDM) y los equipos de conexión cruzada (OXC), los cuales permiten a las empresas de telecomunicaciones ampliar la capacidad pero sin la necesidad de instalar fibra adicional. En consiguiente, la decisión que deberá tomar esta empresa es si instalar fibra física adicional o equipos WDM y OXC.

Específicamente, un sistema WDM transmite señales (láseres) de distintas longitudes de onda

(colores) en la misma dirección, lo cual crea múltiples fibras virtuales bidireccionales sobre una única fibra física. De esta manera, WDM entrega flexibilidad y escalabilidad para aumentar capacidad dónde y cuándo sea necesario.

Los sistemas WDM están equipados con amplificadores que permiten la transmisión en canales, es decir, por donde se transmite la información, por lo que para aumentar la capacidad de dicho sistema, se deben agregar tarjetas de canal según sea necesario y su costo se carga en consecuencia al diseño de la red. Lo anterior, significa que se puede instalar un sistema capaz de soportar 96 canales donde solo están activos 8, por lo que el diseño solo considera el costo de equipar dichos 8 canales activos. En otras palabras, si se opta por aumentar capacidad con sistemas WDM, se debe adquirir sistemas de este tipo y además agregar los canales respectivos. Además, se debe tener en cuenta que, cada canal WDM es bidireccional y tiene la misma capacidad que un par de fibras físicas.

Por otra parte, los OXC son pequeños interruptores divisores de espacio que pueden cambiar la señal de ancho de banda de una longitud de onda a otra en sistemas WDM multifibra o en una sola fibra. De esta forma, enrutan la señal desde un puerto de entrada a uno más puertos de salida. Los proveedores ofrecen distintos tamaños de OXC, como por ejemplo 16x16 (es decir, 16 longitudes de onda entrantes que se pueden cambiar completamente en otras 16 longitudes de onda salientes), así como también, 64x64, 512x512, 1024x1024 o incluso tamaños más grandes. Lo importante de estos equipos, es que cada WDM debe originarse y terminar en un puerto del sistema OXC. De esta manera, la capacidad del sistema OXC como tal, se mide en la cantidad de puertos OXC que permiten agregar o eliminar tráfico, en el origen y destino de cada demanda, en unidades de OC-48 transportada por la red, ya sea esta proveniente de un canal de WDM o de fibra de vidrio. La cantidad de puertos OXC presentes en un nodo deben ser coherentes con la cantidad de canales con WDM y fibra que llegan a este de a cuerdo a todos los segmentos que pasan por él. Es decir, se deben considerar todos los segmentos dentro de su vecindad.

Considerando lo anterior, a continuación se presenta la descripción del problema de optimización al que se enfrenta MONISTAR, es decir, la formulación de una trayectoria de arco para el problema de localización y dimensionamiento de equipos WDM y OXC en una red de fibra óptica.

Descripción del Problema

Como fue expuesto en la contextualización, se requiere ampliar la capacidad de la red para hacer frente a la creciente demanda. Para ello, la tecnología WDM podría presentar grandes ventajas en comparación a la tecnología tradicional para lograr este objetivo. El problema por ende, consistirá en cómo aumentar la capacidad de una red a un costo mínimo, siendo necesario decidir:

1. Dónde colocar los sistemas WDM y OXC
2. Cómo enrutar el tráfico dentro de la red resultante.

Se trabajará con una red definida con N nodos, que ya tienen sus segmentos determinados. El problema, entonces, consiste en agregar capacidad a la red actual para poder soportar un conjunto de demandas mientras se satisfacen las limitaciones tecnológicas. El conjunto D contiene las demandas para los segmentos, en los cuales hay un nodo de origen s, un nodo de destino t y un requisito de ancho de banda d, expresado en unidades OC-48. Los pares de nodos de unión de fibra óptica se utilizan para enrutar las demandas a través de la red. Cada demanda se puede enrutar y satisfacer completamente en una o más fibras desnudas, a través de uno o más canales de un sistema WDM o se puede cambiar de un WDM a otro a través de OXC. El objetivo del planificador de redes es minimizar el costo total, es decir, el costo de fibra adicional, sistemas

WDM y equipos OXC.

Para satisfacer la demanda, cada unidad de OC-48 utiliza dos fibras desnudas o un canal de un sistema WDM. Por temas de simplicidad, se considera que la capacidad requerida por una unidad de OC-48 se mide como un canal, independiente de si se utiliza un par de fibras o un canal de

WDM.

Se definirá que un segmento corresponde a la representación de conexión directa entre nodos consecutivos. La ruta para satisfacer la demanda será conformada por segmentos que vayan desde el nodo de origen hasta el nodo de destino, uniéndose entre sí. Todos los segmentos considerados en la ruta deben ser capaces de transportar la misma cantidad de tráfico para satisfacer la demanda desde su origen hasta su destino. Cada segmento debe tener suficiente capacidad de canal para cubrir todas las demandas enrutadas que lo utilizan. Se debe tener en cuenta que, para cada segmento con sistema WDM, la capacidad máxima disponible se encuentra dada por el número de canales que es capaz de cubrir cada unidad de equipo WDM (MW) y los canales de repuesto que se disponen en dicho segmento e (ge).

Para el desarrollo del modelo de optimización, se considera el grafo G= (N, E), donde N denota el conjunto de nodos y E ⊆ NxN denota el conjunto de enlaces. En la Sección Generación de Grafo, se describe en más detalle como se abordará la obtención de este esquema. Dentro de este, se debe considerar que se tiene infraestructura existente, la cual se utiliza como repuesto, tanto de puertos OXC en el nodo n (hn), como de canales de WDM (ge) como se mencionó anteriormente.

La cantidad de puertos de OXC disponibles en un nodo debe ser coherente con la capacidad de cada equipo OXC que se instale en dicho nodo (MO) y los puertos ya existentes de repuesto en cada nodo (hn). Recordar que, toda fibra o canal WDM debe estar conectado a puertos OXC en cada nodo.

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