Survivability algorithms in MPLS and WDM optical networks

In modern ultra-wide bandwidth, high speed and high reliable communication networks, the failure of network components including equipment (such as routers) and transmission media (such as fibers) may cause a huge volume of data loss. Therefore network survivability mechanisms, by which the disrupted traffic upon failures can be restored, are crucial in network design and deserve thorough investigation. In this thesis, we propose some survivability approaches to survive failures in MPLS and WDM optical networks. MPLS is a promising technology that enables much faster failure recovery than conventional IP rerouting in IP networks. While the traditional MPLS path-based protection scheme is capacity efficient, it is relatively slow in restoration; on the other hand, while traditional MPLS link-based scheme has fast restoration speed, its capacity efficiency is low. In this thesis, we propose a new restoration scheme called UNIFR, which can provide fast restoration as link-based scheme while achieving better capacity efficiency than link-based scheme. We present a MPLS resilience framework that supports UNIFR and give two ILP formulations to solve the spare capacity optimization problem for UNIFR-based restoration model. Simulation study shows that the capacity efficiency of UNIFR-based model is much better than that of link-based model and close to that of path-based model. In WDM optical networks, although lots of pervious works have been done in both protection and restoration survivability techniques, to our best knowledge, little study focuses on improving the dynamic restoration success ratio. To address this problem, we first identify two restoration blocking types called primary holding and mutual competition. To address primary holding, we propose a dynamic routing and wavelength assignment algorithm for connection establishment that takes the future possible failures into consideration and choose route and wavelength for the working lightpath that could lead to higher chance of successful restoration for the potential failures. To address mutual competition, we present some heuristics ideas to increase restoration success ratio. Simulation shows that our algorithms can clearly reduce the restoration blocking probability while not affecting primary blocking probability and restoration speed much

Avaliação dos Serviços VoIP em Links de Baixa Capacidade com Tráfego Compartilhado de Dados

Esta dissertação descreve os resultados das medições observadas em um dos Laboratórios de uma Operadora de Telecomunicações (LOP), onde foram avaliados e analisados alguns requisitos de QoS em redes de pacotes IP (Internet Protocol). Essas medições foram feitas no âmbito do objetivo desta dissertação que é avaliar formas de prover serviços VoIP (Voice over Internet Protocol) em redes de pacotes conforme a recomendação do padrão FRF.12. Essa rede é assim, uma rede de link de 512kbps que também provê serviços VoIP compartilhados, concorrentemente com dados e serviços multimídia. Dos ítens analisados destacam-se: Análise de Codecs; QoS (Quality Of Service) Diffserv; Compressão de cabeçalho RTP (Real Time Protocol) - cRTP; Fragmentação com intercalação - LFI; Comportamento da Rede em situações diversas; a adequação do software free Multi Generator (MGEN) de geração - medição - coleta de dados, em redes. A análise foi, essencialmente, em enlace Frame Relay nos CPE (Customer Premise Equipment), passando pelo Backbone IP VPN / MPLS Multicast, pois o Frame Relay Fórum v12 (FRF.12) dá suporte à intercalação de voz entre os pacotes de dados. O FRF.12 é indispensável, pois este esta dissertação tem como objetivo realizar um conjuntos de testes e medidas que avaliam a aplicação dos serviços VoIP em links de baixa capacidades com trafego de dados compartilhados. Para oferecer esse serviço e de qualidade é necessário fragmentar e intercalar frames de voz entre os pacotes de dados usando o FRF.12. Depois do estudo teórico das recomendações, normas de padronização internacional e dos fabricantes, foram realizados testes que resultam na validação prática de toda a teoria outrora analisada através de testes específicos que comprovam em definitivo a viabilidade das aplicações VoIP em uma rede de enlace de baixa velocidade. Feitos esses testes chegou-se a conclusão de que em determinados casos não se revela necessário nem preocupante o aumento da banda para se puder prover determinados serviços. Na sequência dos testes foram também avaliados o desempenho, a ocupação da banda e a eficácia dos equipamentos - softwares. Da bancada dos testes e medições, provou-se o seguinte: que de fato consegue-se melhor otimização da banda ao realizar compressão do cabeçalho cRTP; que de fato a fragmentação de pacote FTP (File Transfer Protocol) com intercalação de pacotes VoIP faz reduzir o delay e jitter1 para as aplicações de tempo real; que de fato a habilitação de QoS Intserv provê classificação e faz diferenciação dos tráfegos, e que o CODEC G729 apresenta melhor adequação em lidar com aplicações VoIP em routers2 CISCO, disponível em CRT (Centro de referência Tecnológica) de uma LOP