[論文レビュー] A Reliable and Fault Tolerant Routing for Optical WDM Networks

Gajula Ramesh, SundaraVadivelu, S.|ArXiv.org|Dec 3, 2009

Advanced Optical Network Technologies参考文献 3被引用数 14

ひとこと要約

本稿では、動的リンクコスト指標に基づく負荷分散型プライマリ経路選択とプローブベースのブロッキング確率推定を用いた、信頼性が高く故障に強い光WDMネットワーク向けルーティングアルゴリズムを提案する。シミュレーション結果から、従来手法と比較してブロッキング確率が低減され、遅延が低下し、スループットとチャネル利用効率が向上していることが示された。

ABSTRACT

In optical WDM networks, since each lightpath can carry a huge mount of traffic, failures may seriously damage the end user applications. Hence fault tolerance becomes an important issue on these networks. The light path which carries traffic during normal operation is called as primary path. The traffic is rerouted on a backup path in case of a failure. In this paper we propose to design a reliable and fault tolerant routing algorithm for establishing primary and backup paths. In order to establish the primary path, this algorithm uses load balancing in which link cost metrics are estimated based on the current load of the links. In backup path setup, the source calculates the blocking probability through the received feedback from the destination by sending a small fraction of probe packets along the existing paths. It then selects the optimal light path with the lowest blocking probability. Based on the simulation results, we show that the reliable and fault tolerant routing algorithm reduces the blocking probability and latency while increasing the throughput and channel utilization.

研究の動機と目的

• 単一リンク障害が大容量のライトパスを遮断する可能性がある光WDMネットワークにおける故障耐性の重要な課題に対処すること。
• プライマリおよびバックアップ経路プロビジョニングにおけるブロッキング確率とネットワーク遅延を低減すること。
• 知的な経路選択メカニズムを通じて、ネットワークスループットとチャネル利用効率を向上させること。
• リアルタイムのネットワーク負荷および障害状態に適応可能な動的ルーティングアルゴリズムを設計すること。

提案手法

• プライマリ経路確立では、現在のリンク負荷に基づく動的リンクコスト指標を用い、ネットワーク全体にわたる負荷分散を実現する。
• バックアップ経路選択では、送信元から受信先へ少数のプローブパケットを送信し、候補経路におけるブロッキング確率を推定する。
• 送信元は、推定ブロッキング確率が最小となるバックアップ経路を選択することで、信頼性を最大化する。
• 受信先からのフィードバックを活用してブロッキング確率推定値を精緻化し、最適なバックアップ経路選択を支援する。
• 故障耐性を確保するために、プライマリおよびバックアップ経路プロビジョニングを統合的に管理する。
• 過剰なシグナリングオーバーヘッドを回避するため、既存のネットワークフィードバックメカニズムを活用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 WDM光ネットワークにおける負荷分散と混雑低減を実現するため、プライマリ経路ルーティングをどのように最適化できるか。
• RQ2 顕著なシグナリングオーバーヘッドを伴わずに、潜在的バックアップ経路におけるブロッキング確率を効果的に推定する方法は何か。
• RQ3 プローブベースのフィードバックは、動的ネットワーク環境下でのバックアップ経路選択の信頼性をどのように向上させるか。
• RQ4 従来のルーティング戦略と比較して、提案アルゴリズムはブロッキング確率と遅延をどの程度低減できるか。
• RQ5 提案されたルーティング方式は、ネットワークスループットとチャネル利用効率にどのような影響を与えるか。

主な発見

• 提案アルゴリズムは、従来のルーティング手法と比較して、ブロッキング確率を顕著に低減した。
• リアルタイムフィードバックに基づく最適化されたプライマリおよびバックアップ経路選択により、ネットワーク遅延が低減した。
• より良い負荷分散と効率的なバックアップ経路プロビジョニングのおかげで、スループットが向上した。
• 高負荷リンクの過剰利用を回避するため、チャネル利用効率が向上した。
• 信頼性、パフォーマンス、シグナリングオーバーヘッドの間で良好なトレードオフを達成した。
• シミュレーション結果から、プローブベースのフィードバックが低ブロッキング確率のバックアップ経路を特定するのに有効であることが確認された。