Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2023 - zeszyt 10

IP-over-EON survivability against a router outage using spectrum management strategies

Przetrwanie IP-over-EON w przypadku awarii routera przy użyciu strategii zarządzania widmem

10.15199/48.2023.10.36

nr katalogowy: 145801
10.15199/48.2023.10.36

Streszczenie

A single instance of a router outage in IP over elastic optical networks affects multiple traffic. This traffic can be recovered using the spare capacities of unaffected flows. When the spare capacities do not suffice for grooming affected traffic, spectrum expansion is possible as long as there is no interference from the neighboring spectrum. However, a new lightpath must be prepared if that is the case. Such a condition leads to increased operator’s operating expense (OPEX). To deal with this issue, we propose an algorithm that combines the spectrum expansion technique with reactive hitless defragmentation, where spectrum defragmentation is carried out to obtain a sufficient number of free frequency slots, allowing the processing of spectrum expansion. Based on the results of simulations, our proposed algorithm, in comparison to the benchmark algorithm, can successfully minimize the number of new lightpaths, which includes reducing the number of lightpath reconfigurations and minimizing additional power consumption to decrease the total cost of additional OPEX

Abstract

Pojedyncze wystąpienie awarii routera w protokole IP w elastycznych sieciach optycznych wpływa na ruch wielokierunkowy. Ruch ten można odzyskać, korzystając z wolnych mocy przepływów, na które nie ma on wpływu. Gdy wolne moce przepustowe nie wystarczą do oczyszczenia ruchu, na który ma to wpływ, rozszerzenie widma jest możliwe, o ile nie ma zakłóceń z sąsiedniego widma. Jednak w takim przypadku należy przygotować nową ścieżkę świetlną. Taki stan prowadzi do wzrostu kosztów operacyjnych operatora (OPEX). Aby poradzić sobie z tym problemem, proponujemy algorytm łączący technikę rozszerzania widma z reaktywną defragmentacją bez trafień, w której defragmentacja widma jest przeprowadzana w celu uzyskania wystarczającej liczby wolnych szczelin częstotliwości, umożliwiających przetwarzanie rozszerzenia widma. Na podstawie wyników symulacji zaproponowany przez nas algorytm, w porównaniu z algorytmem wzorcowym, może z powodzeniem zminimalizować liczbę nowych ścieżek świetlnych, co obejmuje zmniejszenie liczby rekonfiguracji ścieżek świetlnych i zminimalizowanie dodatkowego zużycia energii w celu zmniejszenia całkowitego kosztu dodatkowego OPEX

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] O. Gerstel, M. Jinno, A. Lord, and S. J. Ben Yoo, “Elastic Optical Networking: A New Dawn for the Optical Layer?,” IEEE Commun. Mag., vol. 50, no. 2, pp. s12–s20, Feb. 2012.
[2] I. Olszewski, “Routing and Spectrum Assignment for Constant Bit Rate Connections in Spectrum Sliced Elastic Optical Path Networks,” Prz. Elektrotechniczny, vol. 91, no. 7, pp. 124–128, 2015.
[3] M. Jinno, H. Takara, B. Kozicki, Y. Tsukishima, Y. Sone, and S. Matsuoka, “Spectrum-Efficient and Scalable Elastic Optical Path Network: Architecture, Benefits, and Enabling Technologies,” IEEE Commun. Mag., vol. 47, no. 11, pp. 66– 73, Nov. 2009.
[4] N. Sambo et al., “Next Generation Sliceable Bandwidth Variable Transponders,” IEEE Commun. Mag., vol. 53, no. 2, pp. 163–171, Feb. 2015.
[5] D. Batham, D. S. Yadav, and S. Prakash, “Survivability using Traffic Balancing and Backup Resource Reservation in MultiDomain Optical Networks,” Int. J. Commun. Syst., vol. 31, no. 15, pp. 1–22, Oct. 2018.
[6] P. Papanikolaou, K. Christodoulopoulos, and E. Varvarigos, “Joint Multi-Layer Survivability Techniques for IP-over-ElasticOptical-Networks,” J. Opt. Commun. Netw., vol. 9, no. 1, pp. A85–A98, Jan. 2017.
[7] M. Ghobadi and R. Mahajan, “Optical Layer Failures in A Large Backbone,” in Proceedings of the 2016 Internet Measurement Conference, 2016, pp. 461–467.
[8] R. Govindan, I. Minei, M. Kallahalla, B. Koley, and A. Vahdat, “Evolve or Die: High-Availability Design Principles Drawn from Google’s Network Infrastructure,” in Proceedings of the 2016 ACM SIGCOMM Conference, 2016, pp. 58–72.
[9] W. Lu, X. Yin, X. Cheng, and Z. Zhu, “On Cost-Efficient Integrated Multilayer Protection Planning in IP-Over-EONs,” J. Light. Technol., vol. 36, no. 10, pp. 2037–2048, May 2018.
[10] M. Kodialam, T. V. Lakshman, J. B. Orlin, and S. Sengupta, “Preconfiguring IP-over-Optical Networks to Handle Router Failures and Unpredictable Traffic,” IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 25, no. 5, pp. 934–948, Jun. 2007.
[11] M. Ruiz, O. Pedrola, L. Velasco, D. Careglio, J. FernándezPalacios, and G. Junyent, “Survivable IP/MPLS-Over-WSON Multilayer Network Optimization,” J. Opt. Commun. Netw., vol. 3, no. 8, pp. 629–640, Aug. 2011.
[12] A. Mayoral, V. López, O. Gerstel, E. Palkopoulou, Ó. González de Dios, and J. P. Fernández-Palacios, “Minimizing Resource Protection in IP Over WDM Networks: Multi-Layer Shared Backup Router,” J. Opt. Commun. Netw., vol. 7, no. 3, pp. A440–A446, Mar. 2015.
[13] S. Liu et al., “DL-Assisted Cross-Layer Orchestration in Software-Defined IP-over-EONs: From Algorithm Design to System Prototype,” J. Light. Technol., vol. 37, no. 17, pp. 4426–4438, Sep. 2019.
[14] S. Liu, W. Lu, and Z. Zhu, “On the Cross-Layer Orchestration to Address IP Router Outages with Cost-efficient Multilayer Restoration in IP-over-EONs,” J. Opt. Commun. Netw., vol. 10, no. 1, pp. A122–A132, 2018.
[15] F. Pederzolli, D. Siracusa, A. Zanardi, G. Galimberti, D. La Fauci, and G. Martinelli, “Path-Based Fragmentation Metric and RSA Algorithms for Elastic Optical Networks,” J. Opt. Commun. Netw., vol. 11, no. 3, pp. 15–25, Mar. 2019.
[16] E. Oki, T. Sato, and B. C. Chatterjee, “Spectrum Fragmentation Management in Elastic Optical Networks,” in 21st International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON), 2019, pp. 1–4.
[17] F. Cugini et al., “Push-Pull Defragmentation Without Traffic Disruption in Flexible Grid Optical Networks,” J. Light. Technol., vol. 31, no. 1, pp. 125–133, Jan. 2013.
[18] T. Takagi, H. Hasegawa, K. Sato, Y. Sone, A. Hirano, and M. Jinno, “Disruption Minimized Spectrum Defragmentation in Elastic Optical Path Networks that Adopt Distance Adaptive Modulation,” in 37th European Conference and Exposition on Optical Communications, 2011, pp. 1–3.
[19] A. Castro, L. Velasco, M. Ruiz, M. Klinkowski, J. P. FernándezPalacios, and D. Careglio, “Dynamic Routing and Spectrum (re)allocation in Future Flexgrid Optical Networks,” Comput. Networks, vol. 56, no. 12, pp. 2869–2883, 2012.
[20] S. Fernandez-Martínez, B. Baran, and D. P. Pinto-Roa, “Spectrum Defragmentation Algorithms in Elastic Optical Networks,” Opt. Switch. Netw., vol. 34, pp. 10–22, 2019.
[21] R. Wang and B. Mukherjee, “Provisioning in Elastic Optical Networks with Non-Disruptive Defragmentation,” J. Light. Technol., vol. 31, no. 15, pp. 2491–2500, 2013.
[22] I. Stiakogiannakis, E. Palkopoulou, D. Klonidis, O. Gerstel, and I. Tomkos, “Dynamic Cooperative Spectrum Sharing and Defragmentation for Elastic Optical Networks,” J. Opt. Commun. Netw., vol. 6, no. 3, pp. 259–269, 2014.
[23] D. S. Yadav, “RDRSA: A Reactive Defragmentation based on Rerouting and Spectrum Assignment (RDRSA) for Spectrum Convertible Elastic Optical Network,” Opt. Commun., vol. 496, pp. 1–8, 2021.
[24] I. G. . Santos, J. A. . Monteiro, A. C. . Soares, A. . Fontinelle, and D. . Campelo, “A Spectrum Spacing Mechanism to Enhance Traffic Grooming in Elastic Optical Networks,” Photonic Netw. Commun., vol. 42, pp. 49–59, 2021.
[25] D. R. Din, “Spectrum Expansion/Contraction and Survivable Routing and Spectrum Assignment Problems on EONs with Time-Varying Traffic,” Comput. Commun., vol. 148, pp. 152– 164, 2019.
[26] D. Amar, E. Le Rouzic, N. Brochier, and C. Lepers, “Multilayer Restoration in Elastic Optical Networks,” in International Conference on Optical Network Design and Modeling (ONDM), 2015, pp. 239–244.
[27] J. Zhao, Y. Xu, D. Ren, and J. Hu, “A Cross-Layer Traffic Grooming Algorithm in Joint Optimization of the IP over Elastic Optical Network,” J. Opt. Commun., vol. 41, no. 1, pp. 73–82, 2020.
[28] Y. Zhang, Y. Zhang, Y. Li, G. Shen, Y. Yan, and W. Chen, “Cross-Layer Spectrum Defragmentation for IP over Elastic Optical Network,” in Asia Communications and Photonics Conference (ACP), 2018, pp. 1–4.
[29] A. Agrawal, V. Bhatia, and S. Prakash, “Spectrum Efficient Distance-Adaptive Paths for Fixed and Fixed-Alternate Routing in Elastic Optical Networks,” Opt. Fiber Technol., vol. 40, pp. 36–45, 2018.
[30] B. C. Chatterjee, S. Ba, and E. Oki, “Fragmentation Problems and Management Approaches in Elastic Optical Networks : A Survey,” IEEE Commun. Surv. Tutorials, vol. 20, no. 1, pp. 183–210, 2018.
[31] M. Zhang, C. You, H. Jiang, and Z. Zhu, “Dynamic and Adaptive Bandwidth Defragmentation in Spectrum-Sliced Elastic Optical Networks With Time-Varying Traffic,” J. Light. Technol., vol. 32, no. 5, pp. 1014–1023, 2014.
[32] B. C. Chatterjee, N. Sarma, and E. Oki, “Routing and Spectrum Allocation in Elastic Optical Networks: A Tutorial,” IEEE Commun. Surv. Tutorials, vol. 17, no. 3, pp. 1776–1800, 2015.
[33] S. Liu, W. Lu, and Z. Zhu, “Multi-Layer Restoration to Address IP Router Outages in IP-over-EONs,” in Asia Communications and Photonics Conference (ACP), 2017, pp. 1–3.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2023-10 , nr katalogowy 145801 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2023-10 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	70.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2023-10

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma