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    Resilience mechanisms for carrier-grade networks

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    In recent years, the advent of new Future Internet (FI) applications is creating ever-demanding requirements. These requirements are pushing network carriers for high transport capacity, energy efficiency, as well as high-availability services with low latency. A widespread practice to provide FI services is the adoption of a multi-layer network model consisting in the use of IP/MPLS and optical technologies such as Wavelength Division Multiplexing (WDM). Indeed, optical transport technologies are the foundation supporting the current telecommunication network backbones, because of the high transmission bandwidth achieved in fiber optical networks. Traditional optical networks consist of a fixed 50 GHz grid, resulting in a low Optical Spectrum (OS) utilization, specifically with transmission rates above 100 Gbps. Recently, optical networks have been undergoing significant changes with the purpose of providing a flexible grid that can fully exploit the potential of optical networks. This has led to a new network paradigm termed as Elastic Optical Network (EON). In recent years, the advent of new Future Internet (FI) applications is creating ever-demanding requirements. A widespread practice to provide FI services is the adoption of a multi-layer network model consisting in the use of IP/MPLS and optical technologies such as Wavelength Division Multiplexing (WDM). Traditional optical networks consist of a fixed 50 GHz grid, resulting in a low Optical Spectrum (OS) utilization. Recently, optical networks have been undergoing significant changes with the purpose of providing a flexible grid that can fully exploit the potential of optical networks. This has led to a new network paradigm termed as Elastic Optical Network (EON). Recently, a new protection scheme referred to as Network Coding Protection (NCP) has emerged as an innovative solution to proactively enable protection in an agile and efficient manner by means of throughput improvement techniques such as Network Coding. It is an intuitive reasoning that the throughput advantages of NCP might be magnified by means of the flexible-grid provided by EONs. The goal of this thesis is three-fold. The first, is to study the advantages of NCP schemes in planning scenarios. For this purpose, this thesis focuses on the performance of NCP assuming both a fixed as well as a flexible spectrum grid. However, conversely to planning scenarios, in dynamic scenarios the accuracy of Network State Information (NSI) is crucial since inaccurate NSI might substantially affect the performance of an NCP scheme. The second contribution of this thesis is to study the performance of protection schemes in dynamic scenarios considering inaccurate NSI. For this purpose, this thesis explores prediction techniques in order to mitigate the negative effects of inaccurate NSI. On the other hand, Internet users are continuously demanding new requirements that cannot be supported by the current host-oriented communication model.This communication model is not suitable for future Internet architectures such as the so-called Internet of Things (IoT). Fortunately, there is a new trend in network research referred to as ID/Locator Split Architectures (ILSAs) which is a non-disruptive technique to mitigate the issues related to host-oriented communications. Moreover, a new routing architecture referred to as Path Computation Element (PCE) has emerged with the aim of overcoming the well-known issues of the current routing schemes. Undoubtedly, routing and protection schemes need to be enhanced to fully exploit the advantages provided by new network architectures.In light of this, the third goal of this thesis introduces a novel PCE-like architecture termed as Context-Aware PCE. In a context-aware PCE scenario, the driver of a path computation is not a host/location, as in conventional PCE architectures, rather it is an interest for a service defined within a context.En los 煤ltimos a帽os la llegada de nuevas aplicaciones del llamado Internet del Futuro (FI) est谩 creando requerimientos sumamente exigentes. Estos requerimientos est谩n empujando a los proveedores de redes a incrementar sus capacidades de transporte, eficiencia energ茅tica, y sus prestaciones de servicios de alta disponibilidad con baja latencia. Es una pr谩ctica sumamente extendida para proveer servicios (FI) la adopci贸n de un modelo multi-capa el cual consiste en el uso de tecnolog铆as IP/MPLS as铆 como tambi茅n 贸pticas como por ejemplo Wavelength Division Multiplexing (WDM). De hecho, las tecnolog铆as de transporte son el sustento del backbone de las redes de telecomunicaciones actuales debido al gran ancho de banda que proveen las redes de fibra 贸ptica. Las redes 贸pticas tradicionales consisten en el uso de un espectro fijo de 50 GHz. Esto resulta en una baja utilizaci贸n del espectro 脫ptico, espec铆ficamente con tasas de transmisiones superiores a 100 Gbps. Recientemente, las redes 贸pticas est谩n experimentado cambios significativos con el prop贸sito de proveer un espectro flexible que pueda explotar el potencial de las redes 贸pticas. Esto ha llevado a un nuevo paradigma denominado Redes 脫pticas El谩sticas (EON). Por otro lado, un nuevo esquema de protecci贸n llamado Network Coding Protection (NCP) ha emergido como una soluci贸n innovadora para habilitar de manera proactiva protecci贸n eficiente y 谩gil usando t茅cnicas de mejora de throughput como es Network Coding (NC). Es un razonamiento l贸gico pensar que las ventajas relacionadas con throughput de NCP pueden ser magnificadas mediante el espectro flexible prove铆do por las redes EONs. El objetivo de esta tesis es triple. El primero es estudiar las ventajas de esquemas NCP en un escenario de planificaci贸n. Para este prop贸sito, esta tesis se enfoca en el rendimiento de NCP asumiendo un espectro fijo y un espectro flexible. Sin embargo, contrario a escenarios de planificaci贸n, en escenarios din谩micos la precisi贸n relacionada de la Informaci贸n de Estado de Red (NSI) es crucial, ya que la imprecisi贸n de NSI puede afectar sustancialmente el rendimiento de un esquema NCP. La segunda contribuci贸n de esta tesis es el estudio del rendimiento de esquemas de protecci贸n en escenarios din谩micos considerando NSI no precisa. Para este prop贸sito, esta tesis explora t茅cnicas predictivas con el prop贸sito de mitigar los efectos negativos de NSI impreciso. Por otro lado, los usuarios de Internet est谩n demandando continuamente nuevos requerimientos los cuales no pueden ser soportados por el modelo de comunicaci贸n orientado a hosts. Este modelo de comunicaciones no es factible para arquitecturas FI como es el Internet de las cosas (IoT). Afortunadamente, existe un nueva l铆nea investigativa llamada ID/Locator Split Architectures (ILSAs) la cual es una t茅cnica no disruptiva para mitigar los problemas relacionadas con el modelo de comunicaci贸n orientado a hosts. Adem谩s, un nuevo esquema de enrutamiento llamado as Path Computation Element (PCE) ha emergido con el prop贸sito de superar los problemas bien conocidos de los esquemas de enrutamiento tradicionales. Indudablemente, los esquemas de enrutamiento y protecci贸n deben ser mejorados para que estos puedan explotar las ventajas introducidas por las nuevas arquitecturas de redes. A luz de esto, el tercer objetivo de esta tesis es introducir una nueva arquitectura PCE denominada Context-Aware PCE. En un escenario context-aware PCE, el objetivo de una acci贸n de computaci贸n de camino no es un host o localidad, como es el caso en lo esquemas PCE tradicionales. M谩s bien, es un inter茅s por un servicio definido dentro de una informaci贸n de contexto
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