Survivable Logical Topology Design in IP-over-WDM Optical Networks

1. Survivable Logical Topology Design in IP-over-WDM Optical Networks Ngườitrìnhbày: ĐoànHữuHiệp

2. Nội dung trìnhbày • Cáckháiniệmcơbản • Phátbiểubàitoán • Cáchướngnghiêncứutrước

3. 1. Cáckháiniệmcơbản • Physical and logical topology • Survivable network • Protection • Restoration

4. Physical topology • WDM: Wavelength Division Multiplexing • Quangphổđược chia thànhnhiềubướcsóng. • Mỗibướcsónglàmộtkênh. • Mỗinútmạngkếtnối point-to-point vớinhau, gọilà physical link. • Mỗinútmạnglàmộtthiếtbị OXC (Optical cross-connect), gọilànút physical.

5. Môhình OXC

6. Logical topology • Được “nhúng” trong physical topology. • Kếtnối logical đượcxácđịnhbằng all-optical path giữanguồnvàđích, vàbướcsóngcho path đó. • Mộtkếtnốinhưvậyđượcgọilàlightpath. • Mộtlighpathcóthểđi qua nhiều physical link nhưngkhôngyêucầulưutrữhoặcxửlítạicácnút physical trunggian.

7. Vídụ IP router OXC 1 2 1 2 3 6 4 6 5 4 Logical topology Physical topology 1 2 3 6 5 4 Lighpath

8. Physical vs. Logical • Mạng WDM • OXC lànút physical • Cácnút physical nốivớinhaubởi physical link • Nút physical cóthểkhôngxuấthiệntrong logical topology • Mạng IP • IP router lànút logical • Cácnút logical nốivớinhaubởi logical link • Nút logical luônluônlàmộtnúttrong physical Physical Logical

9. Mapping • Việcnhúngmột logical link vào physical topology nhưmộtlighpathđượcgọilà mapping (ánhxạ). • Việcánhxạtấtcảcác logical link cóthểđượcgọilàánhxạ logical topology vào physical topology

10. Vídụ IP router OXC 1 2 1 2 3 6 4 6 5 4 Logical topology Physical topology 1-2 1 2 3 1-6 2-4 2-6 2-4 2-6 6 5 4 4-6 4-6 Mapping

11. Survivable network • Mạngvẫncóthểđápứngđượccácyêucầukếtnốikhigặpsựcố • Cápquanglỗi: link survivable network • OXC lỗi: node survivable nework • Đểkhắcphụcnútlỗi ta sửdụngcácthiếtbịdựphòngđểthaythể. • Đểkhắcphụccáplỗithì ta có 2 phươngphápsau.

12. Cơchếkhắcphục link lỗi • Protection: ápdụng ở physical topology. • Restoration: ápdụng ở logical topology.

13. Protection • Đượcthựchiệnngay ở bướcthiếtkế physical topology. • Luônluônthiếtkế 2 đườngkếtnối: • Đườngthứnhất: thiếtkếbìnhthường, thườnglàđườngđingắnnhất. • Đườngthứhai: chỉcầnkhôngđi qua bấtkì physical link nàocủađườngthứnhất. • Khiđường 1 lỗithìchuyển sang đường 2.

14. Protection • Khônghiệuquảvìyêucầutàinguyênlớn. • Tuynhiênhiệuquảchịulỗitốtvìviệcchuyểntừđường 1 sang đường 2 làrấtnhanh.

15. Restoration • Thêmmộtsốkếtnốivào logical topology saochokhicólỗithì IP router cóthểtìmđượclighpathkhácthaythếchocáitrước. • Sửdụngtàinguyênhiệuquảhơnnhưngchậm. • Tuynhiên IP router chỉtìmđượcđườngphụkhi logical topology đượcánhxạvào physical topology saocho logical topology vẫnliênthôngkhilỗi.

16. Restoration • Điềuđóyêucầu logical topology và physical topology phảilà 2-liên thôngcạnhvàtìmđược link disjoint mapping chotấtcảhoặcmộttậpthíchhợpcác logical link. • Link disjoint mapping: haiđườngđitrênmột physical link phảicóhaibướcsóngkhácnhau.

17. Link survivable mapping • Việcánhxạ logical topology vào physical topology màkhônglàm logical topology mấttínhliênthôngkhimột physical link bịlỗi.

18. 2. Phátbiểubàitoán • Input: • GP : physical topology 2-liên thôngcạnh. • GL : logical topology 2-liên thôngcạnh. • Output: • Link survivable mapping.

19. Vídụ 1 2 1 2 3 6 4 6 5 4 Logical topology Physical topology 1-2 2-4 1-2 1 2 3 1 2 3 2-4 2-6 1-6 2-4 2-6 1-6 2-4 2-6 2-6 6 5 4 6 5 4 4-6 4-6 4-6 4-6 Cách 1 Cách 2

20. 3. Cáchướngnghiêncứutrước • Interger Linear Program • Comprehensive framework • SMART framework

21. Interger Linear Program • Năm 2002, ModianovàNarula-Tam đãchỉrabàitoántìm link survivable mapping là NP đầyđủ. • Họđềxuấtsửdụngquyhoạchtuyếntínhnguyênnhờnhậnxétsau: • Logical topology mấttínhliênthôngsaukhilỗimột physical link chỉkhi physical link chứahoàntoànmộtlátcắtcủa logical topology. • Every cut of the logical topology must contain at least a pair of edges with pair-wise disjoint mappings in order for the mappings to be survivable.

22. Interger Linear Program • Phươngpháptrênkhôngcókhảnăngmởrộngvìviệckiểmtratấtcảcáclátcắtlàkhôngthể. • Năm 2007, Todimalavà Ramamurthy dựavàonghiêncứutrênđãnângcấp ILP nhưngvẫnkhôngcókhảnăngmởrộng.

23. Comprehensive framework • Năm 2000, Crochatđềracomprehensive framework đểthiếtkếmạng IP-over-WDM chịulỗivàđịnhnghĩa 3 ràngbuộcphảiđượcxemxétbởimỗilờigiải. • Họsửdụnggiảithuật heuristic dựatrêntìmkiếmTabu. • ShenaivàSivalingamđềxuấtcáchtiếpcậnlai, dùngcả protection và restoration.

24. SMART framework • SMART: Survivable Mapping Algorithm by Ring Trimming. • Năm 2007, KurantvàThiranđềra SMART framework sửdụngmộtchutrìnhđểtìm survivable mapping. • Chu trìnhđónhưsau:

25. SMART framework • Framework lặpđilặplạiviệcchọnmộtđồthị con liênthôngtrên logical topology rồitìm survivable mapping trênđó. • Nếutìmđượcthìcoinólàmộtnútrồilạichọnmộtđồthị con liênthôngkhác. • Dừnglạikhi logical topology chỉcònlà 1 nút(tìmđược survivable mapping) hoặckhôngtìmđược survivable mapping trênmộtđồthị con liênthôngnàođó (survivable mapping khôngtồntại).

26. SMART framework • Năm 2009, KrishnaiyanThulasiraman,Muhammad S. Javed, GuoliangXueápdụng framework nàyđềra 7 giảithuậtchokếtquảtốtvới physical topology 200 nút, logical topology 150 nút.

27. Thank you!