[论文解读] 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 14

一句话总结

本文提出了一种用于光WDM网络的可靠、容错路由算法，该算法基于动态链路成本度量实现负载均衡的主路径选择，并通过探测式阻塞概率估计实现备份路径选择。仿真结果表明，与传统方法相比，该算法可显著降低阻塞概率，减少延迟，并提高吞吐量和信道利用率。

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.

研究动机与目标

• 解决光WDM网络中单链路故障可能导致高容量光路中断的容错关键挑战。
• 降低主路径和备份路径配置过程中的阻塞概率与网络延迟。
• 通过智能路径选择机制提升网络吞吐量和信道利用率。
• 设计一种能够根据实时网络负载和故障状态动态调整的路由算法。

提出的方法

• 主路径建立采用基于当前链路负载的动态链路成本度量，以实现在网络中的负载均衡。
• 备份路径选择通过从源节点向目的节点发送少量探测分组，来估计候选路径上的阻塞概率。
• 源节点选择阻塞概率估计值最低的备份路径，以最大化可靠性。
• 利用目的节点的反馈信息来优化阻塞概率估计，并指导最优备份路径的选择。
• 该算法以协调方式集成主路径与备份路径的配置，确保容错能力。
• 该方法利用现有的网络反馈机制，避免产生过多信令开销。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何优化主路径路由以实现WDM光网络中的负载均衡并减少拥塞？
• RQ2 在不引入显著信令开销的前提下，估计潜在备份路径上阻塞概率的最有效方法是什么？
• RQ3 在动态网络条件下，探测式反馈如何提升备份路径选择的可靠性？
• RQ4 与传统路由策略相比，所提出的算法在多大程度上可降低阻塞概率和延迟？
• RQ5 所提出的路由方案对网络吞吐量和信道利用率有何影响？

主要发现

• 与传统路由方法相比，所提出的算法显著降低了阻塞概率。
• 由于基于实时反馈优化了主路径和备份路径的选择，网络延迟得以降低。
• 由于更好的负载均衡和高效的备份路径配置，吞吐量得到提升。
• 由于算法避免了高负载链路的过度订阅，信道利用率得以提高。
• 该算法在可靠性、性能与信令开销之间实现了良好的权衡。
• 仿真结果证实，探测式反馈在识别低阻塞概率备份路径方面具有显著有效性。