Αλγόριθμοι Σχεδιασμού Ενεργειακά Αποδοτικών Οπτικών Δικτύων Κορμού Ανθεκτικών σε Σεισμούς
Creators: name: Τσικαλάς, Παύλος Δημήτρη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2025
Subjects: Φυσικές Καταστροφές (Σεισμοί)
Ενεργειακή Αποδοτικότητα
Ελληνικό IP Over WDM δίκτυο
Natural Disasters (Earthquakes)
Energy Efficiency
Greek IP Over WDM Network

description: Η συνεχώς κλιμακούμενη χρήση των σύγχρονων δικτύων επικοινωνιών έχει οδηγήσει σε εκθετική αύξηση των ενεργειακών απαιτήσεων, γεγονός που δημιουργεί πιεστικές ανάγκες για ανάπτυξη αποδοτικών τεχνολογιών. Παράλληλα, οι υποδομές των δικτύων αυτών βρίσκονται συχνά αντιμέτωπες με απειλές από φυσικές καταστροφές, όπως σεισμοί και ανθρώπινες επιθέσεις, οι οποίες μπορούν να επηρεάσουν τη διαθεσιμότητα και την ακεραιότητα της λειτουργίας τους. Η εξισορρόπηση μεταξύ ενεργειακής αποδοτικότητας και ανθεκτικότητας αποτελεί έναν από τους κύριους στόχους της σύγχρονης έρευνας στα δίκτυα επικοινωνιών. Στο πλαίσιο αντιμετώπισης αυτών των προβλημάτων, η παρούσα μελέτη εστιάζει στο δίκτυο IP Over WDM ως μοντέλο για προσομοίωση και ανάλυση και πιο συγκεκριμένα στο ελληνικό IP Over WDM δίκτυο. Αρχικά, παρουσιάζεται ο υλοποιημένος αλγόριθμος EAFFB, ο οποίος χρησιμοποιεί δεδομένα σεισμικών καταλόγων από το 1/1/1964 έως 1/1/2024 από το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο επιτυγχάνοντας σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας και ενίσχυση της προστασίας από φυσικές καταστροφές. Ωστόσο, δεν λαμβάνει υπόψη την απενεργοποίηση συνδέσμων που δεν είναι απαραίτητοι, κάτι που θα μπορούσε να βελτιστοποιήσει περαιτέρω την ενεργειακή αποδοτικότητα. Για την αντιμετώπιση αυτού του περιορισμού, εισάγεται ο προτεινόμενος αλγόριθμος Proposed EAFFB με χρήση προσομοιωτή ο οποίος υλοποιείται με την χρήση της γλώσσας προγραμματισμού JAVA και το πρόγραμμα IntelliJ IDEA. Η μελέτη αυτή παρέχει λεπτομερή ανάλυση της λειτουργίας του, παρουσιάζοντας τόσο αποτελέσματα όσο και συγκριτικές αξιολογήσεις για το ελληνικό δίκτυο με χρήση στιγμιότυπων από τον προσομοιωτή στην εκάστοτε περίπτωση. Τα ευρήματα επιβεβαιώνουν ότι ο Proposed EAFFB επιτυγχάνει επιπλέον μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης κατά 6,5 τοις εκατό, ενώ διατηρεί υψηλή ανθεκτικότητα σε φυσικές καταστροφές. Σημαντικό είναι ότι εξασφαλίζεται πως η αφαίρεση συνδέσμων δεν καθιστά κανέναν κόμβο μη προσβάσιμο, διατηρώντας τη συνδεσιμότητα και τη λειτουργικότητα του δικτύου. Τα αποτελέσματα αυτά υπογραμμίζουν την αποτελεσματικότητα του Proposed EAFFB στην επίτευξη βελτιωμένης ενεργειακής αποδοτικότητας και προετοιμασίας για καταστροφές στα σύγχρονα δίκτυα επικοινωνιών.
description: The continuously escalating use of modern communication networks has led to an exponential increase in energy demands, creating urgent needs for the development of efficient technologies. At the same time, the infrastructures of these networks are often confronted with threats from natural disasters, such as earthquakes, and human-induced attacks, which can affect their availability and operational integrity. Balancing energy efficiency and resilience is one of the primary goals of contemporary research in communication networks. In the context of addressing these challenges, the present study focuses on the IP Over WDM network as a model for simulation and analysis, and more specifically on the Greek IP Over WDM network. Initially, the implemented EAFFB algorithm, which uses seismic catalog data from 1/1/1964 to 1/1/2024 from the Geodynamic Institute, achieves significant energy savings and enhanced protection against natural disasters. However, it does not take into account the deactivation of non-essential links, something that could further optimize energy efficiency. To address this limitation, the proposed algorithm, Proposed EAFFB, is introduced using a simulator implemented with the JAVA programming language and the IntelliJ IDEA software. This study provides a detailed analysis of its operation, presenting both results and comparative evaluations for the Greek network using snapshots from the simulator in each case. The findings confirm that the Proposed EAFFB achieves an additional 6.5 percent reduction in energy consumption while maintaining high resilience to natural disasters. Importantly, it ensures that the removal of links does not render any node inaccessible, preserving the connectivity and functionality of the network. These results highlight the effectiveness of the Proposed EAFFB in achieving improved energy efficiency and disaster preparedness in modern communication networks.