Link failure protection and restoration in WDM optical networks

In a wavelength-division-multiplexing (WDM) optical network, the failure of fiber links may cause the failure of multiple optical channels, thereby leading to large data loss. Therefore the survivable WDM optical networks where the affected traffic under link failure can be restored, have been a matter of much concern. On the other hand, network operators want options that are more than just survivable, but more flexible and more efficient in the use of capacity. In this thesis, we propose our cost-effective approaches to survive link failures in WDM optical networks. Dynamic establishment of restorable connections in WDM networks is an important problem that has received much study. Existing algorithms use either path-based method or link-based method to protect a dynamic connection; the former suffers slow restoration speed while the latter requires complicated online backup path computation. We propose a new dynamic restorable connection establishment algorithm using p-cycle protection. For a given connection request, our algorithm first computes a working path and then computes a set of p-cycles to protect the links on the working path so that the connection can survive any single link failure. The key advantage of the proposed algorithm over the link-based method is that it enables faster failure restoration while requires much simpler online computation for connection establishment. Tree-based schemes offer several advantages such as scalability, failure impact restriction and distributed processing. We present a new tree-based link protection scheme to improve the hierarchical protection tree (p-tree) scheme [31] for single link failure in mesh networks, which achieves 100% restorability in an arbitrary 2-connected network. To minimize the total spare capacity for single link failure protection, an integer linear programming (ILP) formulation is provided. We also develop a fast double-link failure restoration scheme by message signaling to take advantage of the scalable and distributed processing capability of tree structure

Providing Survivability In Optical Wdm Mesh Networks Considering Adaptation

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2007Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2007Internet kullanımının artışı ile birlikte, hızla büyüyen bant genişliği isteklerini karşılayabilecek olan optik WDM ağları, gelecekteki en uygun Internet omurgaları haline gelmiştir. Oluşabilecek herhangi bir bağlantı hatası, o bağlantı üzerinden geçen tüm ışık yollarının başarısızlığına yol açabilir. Bu yüzden, optik WDM ağları etkili hata bağışıklığı yöntemlerine ihtiyaç duymaktadır.Optik WDM ağlarındaki hata bağışıklığı problemini etkili bir şekilde giderebilmek için son günlerde bir çok yöntem sunulmuştur. Bu yöntemler arasında paylaşılan yol ile koruma yöntemi etkin kaynak kullanımı sağlayabildiğinden, en umut verici yöntemlerden biri olarak görülmektedir. Bu yöntemde yedek ışık yolları, eğer ilişkili birincil ışık yolları karşılıklı olarak farklı ise yani ortak bağ kullanmıyor iseler, dalga boyu paylaşımı yapabilemekdirler. Bu özelliğinden dolayı paylaşılan yol ile koruma yöntemi, yedek ışık yollarına daha az kaynak ayrılmasını sağlar ve diğer koruma yöntemlerinden daha iyi performans gösterir. Bu çalışmada, bir optik WDM ağına dinamik olarak gelen bağlantı isteklerine cevap verilirken, paylaşılan yol ile koruma ve yeniden yönlendirme özelliğini kullanan etkili bir yöntem geliştirilmiştir. Adaptasyon sağlayan paylaşılan yol ile koruma yöntemi olarak adlandıralan yeni yaklaşım, dinamik trafik akışında yedek yolların yol açtığı fazla kaynak tüketimini azaltmak için zaman içinde ağı yeni durumlara adapte edebilen, etkili yani daha çok isteğe cevap verilebilen bir servis sağlayabilmektedir. Bağlantıların öncelik beklentisine göre yeniden yönlendirme yapma özelliğinden dolayı servis seviyesinde anlaşma sağlayabilen bir yaklaşımdır.WDM optical networks are able to meet the rapid growth of bandwidth demands and are considered to be the most appropriate choice of future Internet backbone. However, the failure of a network component such as a fiber link can lead to the failure of all the lightpaths that traverse the failed link. Therefore, the huge bandwidth of WDM also requires efficient survivability mechanisms. Recently, new techniques have been proposed to efficiently deal with this problem in mesh networks. Among them, shared-path protection is a promising candidate because of its desirable resource efficiency, which is a result from effective backup sharing. Backup paths can share wavelength channels, when their corresponding working paths are mutually diverse. Therefore, shared-path protection can outperform other protection techniques based on the dedicated reservation of backup capacity. In this work, we focus on rerouting feature to design an efficient algorithm, called Adaptable Shared Path Protection (ASPP), for dynamic provisioning of shared-path-protected connections in optical mesh networks employing WDM. In particular, backup-channel capacity reservation in shared-protection causes too much resource consumption parallel to network load. ASPP provides the adaptation of network against dynamic traffic, and decreases blocking probability thanks to rerouting capability of paths. Also, ASPP can present SLA by providing an uninterrupted traffic flow for connection requests come with a high priority.Yüksek LisansM.Sc

Multiple Failure Survivability in WDM Mesh Networks

Coordinated Science Laboratory was formerly known as Control Systems LaboratoryNational Science Foundation (NSF) / ANI 01-21662 ITR and ACI 99-84492 CAREE

Efficiency Of Using Partial Path Protection Method In Optical Wdm Mesh Networks

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2006Bu çalışmada, dalga boyu bölümlemeli çoklama yöntemine dayalı optik ağlarda oluşan bağ aksaklıklarının önüne geçebilmek ve ağın kalımlığını sağlayabilmek için, her bir ana yolun her bir bağı için bir koruyucu onarım yolu belirleyen kısmi yol koruma yöntemi kullanılarak, korumanın etkinliğinin arttırılması sağlanmıştır. Bağlantıları koruyucu yolları oluşturan bağların dalga boylarının, farklı bağlantılar için oluşturulmuş koruyucu yollar ile paylaşılmasına izin verilip verilmemesine dayalı olan, adanmış ve paylaşımlı kısmi yol koruma yöntemleri de dikkate alınarak, paylaşımlı kısmi yol koruma yönteminin, adanmış kısmi yol koruma yöntemine olan üstünlüğü belirlenmiştir. Paylaşım oranı adı verilen, aynı linkte bulunan bir kaynağı paylaşabilen, aktif yolları koruma amaçlı kurulan koruyucu yolların sayısını belirleyen terimin de, başarımı nasıl etkilediği incelenmiştir. En yüksek paylaşım oranı değerine ve kaynağa sahip paylaşımlı kısmi yol korumanın en iyi başarıma sahip olduğu gözlemlenmiştir. Etkinlik başarım ölçüleri olarak, bağlantı isteklerine göre ağda kullanılan dalga boyu-link sayısı ve bağlantı isteklerinin bloke edilme oranı göz önünde bulundurulmuştur.In this study, the increase on the efficiency of protection, which is used to avoid link failures in Optical Wavelength-Division Multiplexed Networks and to ensure survivability for these networks, is provided by using the Partial Path Protection scheme, in which a different restoration path for every link of every primary path is determined. Dedicated Partial Path Protection and Shared Partial Path Protection, which are based on allowance of sharing the wavelengths of the links, which are used on the protection paths, by protection paths are considered. It is observed that Shared Partial Path Protection outperforms the Dedicated Partial Path Protection scheme. Sharing Ratio is the number of protection paths, which share the same resource of the link for protecting the active paths against failures is also analyzed. The simulations confirm that as the value of the sharing ratio increases, the performance of the network increases. Simulation results show that the Shared Partial Path Protection with the highest Sharing Ratio value and the number of wavelengths, has the best performance. The performance metrics used in simulations are, number of wavelength-links occupied per link and blocking probability, according to the number of connection requests in the network.Yüksek LisansM.Sc

Survivable mesh-network design & optimization to support multiple QoP service classes

Every second, vast amounts of data are transferred over communication systems around the world, and as a result, the demands on optical infrastructures are extending beyond the traditional, ring-based architecture. The range of content and services available from the Internet is increasing, and network operations are constantly under pressure to expand their optical networks in order to keep pace with the ever increasing demand for higher speed and more reliable links