Lightpath routing with survivability requirements in WDM optical mesh networks

Ph.DDOCTOR OF PHILOSOPH

Spare capacity allocation using shared backup path protection for dual link failures

This paper extends the spare capacity allocation (SCA) problem from single link failure [1] to dual link failures on mesh-like IP or WDM networks. The SCA problem pre-plans traffic flows with mutually disjoint one working and two backup paths using the shared backup path protection (SBPP) scheme. The aggregated spare provision matrix (SPM) is used to capture the spare capacity sharing for dual link failures. Comparing to a previous work by He and Somani [2], this method has better scalability and flexibility. The SCA problem is formulated in a non-linear integer programming model and partitioned into two sequential linear sub-models: one finds all primary backup paths first, and the other finds all secondary backup paths next. The results on five networks show that the network redundancy using dedicated 1+1+1 is in the range of 313-400%. It drops to 96-181% in 1:1:1 without loss of dual-link resiliency, but with the trade-off of using the complicated share capacity sharing among backup paths. The hybrid 1+1:1 provides intermediate redundancy ratio at 187-310% with a moderate complexity. We also compare the passive/active approaches which consider spare capacity sharing after/during the backup path routing process. The active sharing approaches always achieve lower redundancy values than the passive ones. These reduction percentages are about 12% for 1+1:1 and 25% for 1:1:1 respectively

Availability Constrained Routing And Wavelength Assignment And Survivability In Optical Wdm Networks

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2009Bu çalışmada, optik ağlarda kullanılabilirlik kısıtı altında yol ve dalgaboyu atama konusu farklı sürdürülebilirlik politikaları altında çalışılmış ve elde edilen sonuçlar benzetim aracılığıyla doğrulanarak sunulmuştur. Öncelikle paylaşılan yol koruması altında sınırsız kaynak bulunması durumunda kullanılabilirlik kısıtı altında yol ve dalgaboyu atamaya yönelik planlama amaçlı bağlantı kurma yöntemleri sezgisel ve optimizasyona dayalı olarak önerilmiştir. Sonrasında bu teknikler kısıtlı kaynak altında ve farklılaştırılmış kullanılabilirlik düzeyi gereksinimleri ile gelen bağlantı isteklerinin olması koşulu altında çalışabilecek şekilde adapte edilmiş ve başarımları sınanmıştır. Önerilen tekniklerin literatürde yaygın olarak bilinen bağlantı kurma tekniklerinin başarımını bağlantı düşürme olasılığı ve bağlantı kullanılabilirliği açısından yükselttiği, bunun yanında yedek kaynak tüketim fazlasını da gözeterek kabul edilir bir düzeyde tuttuğu gözlenmiştir. Özellikle optimizasyon tabanlı bağlantı kurma tekniğinin, farklılaştırılmış bağlantı isteklerinin bulunduğu ortamda kaynak tüketimini de düşürdüğü gösterilmiştir. Son olarak da, segmanlı koruma için önceden önerilmiş bir kullanılabilirlik analizine rastlanamadığı için, paylaşılan segmanlı koruma için kullanılabilirlik analizi yöntemi önerilerek benzetim aracılığıyla doğrulanmıştır. Bu analiz kullanılarak da segmanlı koruma altında kullanılabilirliği gözeten yol ve dalgaboyu atama yöntemleri oluşturularak başarımları kaynak kısıtlı ve kaynakça zengin ortamlarda denenerek uygulanabilirlikleri belirlenmiştir.In this study, we have proposed availability aware routing and wavelength assignment schemes for optical networks under different survivability policies. The proposed techniques are evaluated by simulation. First, we have proposed heuristic and optimization driven connection provisioning schemes under shared backup path protection in resource plentiful environment. Then, the proposed schemes are modified to work in resource limited environment where connections arrive with differentiated availability requirements. The proposed techniques are compared to a conventional reliable connection provisioning algorithm. The simulation results show that the proposed techniques lead to lower connection blocking probability and better connection availability. Besides this, it is also shown that the proposed techniques also keep the resource overbuild due to protection in a feasible range. Moreover, the experimental results also show that the optimization driven technique leads to a decreased resource overbuild under resource limited environment for connection arrivals with differentiated availability requirements. The last part of this work deals with shared segment protection. Since there is no specific availability analysis method for shared segment protection, an availability analysis method for this protection scheme is proposed and validated by simulation. Based on this analysis, availability aware connection provisioning schemes are constructed, their performance is evaluated in resource plentiful and resource scarce environments, and the applicability of the schemes are determined in terms of environmental constraints.DoktoraPh

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

Resource Allocation, and Survivability in Network Virtualization Environments

Network virtualization can offer more flexibility and better manageability for the future Internet by allowing multiple heterogeneous virtual networks (VN) to coexist on a shared infrastructure provider (InP) network. A major challenge in this respect is the VN embedding problem that deals with the efficient mapping of virtual resources on InP network resources. Previous research focused on heuristic algorithms for the VN embedding problem assuming that the InP network remains operational at all times. In this thesis, we remove that assumption by formulating the survivable virtual network embedding (SVNE) problem and developing baseline policy heuristics and an efficient hybrid policy heuristic to solve it. The hybrid policy is based on a fast re-routing strategy and utilizes a pre-reserved quota for backup on each physical link. Our evaluation results show that our proposed heuristic for SVNE outperforms baseline heuristics in terms of long term business profit for the InP, acceptance ratio, bandwidth efficiency, and response time