ارائه يك طرح مبتني بر برنامه‌ريزي خطي صحيح براي محافظت مبتني بر قطعه‌بندي در شبكه‌هاي نوري كشسان

An Integer Linear Programming Based scheme for Segment Based Path Protection in Elastic Optical Networks

در اين مقاله، روش‌هاي محافظت مسير مشترك و محافظت قطعه مشترك در شبكه‌هاي نوري كشسان مورد بررسي و مقايسه قرار مي‌گيرد. مسأله در قالب برنامه‌ريزي خطي صحيح مدل‌سازي شده است. هدف كمينه‌كردن يك تابع وزن‌دار از ميزان كل ظرفيت يدكي و بيشينه انديس شيار فركانسي استفاده‌شده در شبكه است. در روش محافظت قطعه مشترك پيشنهادشده تمام گره‌هاي شبكه قابليت تغيير بازه فركانسي دارند. در اين حالت، مسير كاري مي‌تواند قطعه‌بندي شده و براي هر قطعه، قطعه پشتيبان در نظر گرفت. هر كدام از قطعه‌هاي يك ارتباط به‌عنوان واحد مستقل و خوددرمان عمل مي‌كند. اگر يك لينك از مسير كاري دچار اشكال شود، تنها قطعه پشتيبان متناظر با لينك آسيب‌ديده فعال مي‌شود. در حالتي كه گره‌هاي مياني شبكه قابليت تغيير طيف نداشته باشند، محافظت مسير مشترك انجام مي‌شود. به دليل اينكه در قطعه‌بندي مسير، فاصله فيزيكي هر قطعه و احتمال آسيب‌ديدن هم‌زمان جفت قطعه‌هاي كاري كمتر است، ظرفيت يدكي مورد نياز در روش مبتني بر قطعه‌بندي كمتر از روش محافظت مسير است. نتايج به‌دست‌آمده از شبيه‌سازي نشان مي‌دهد، ميزان ظرفيت يدكي كل استفاده‌شده در محافظت مسير مشترك 14.5 درصد بيشتر از محافظت قطعه مشترك است. هم‌چنين، محافظت قطعه مشترك در مقايسه با محافظت مسير مشترك مقاومت بيشتري در برابر آسيب هم‌زمان لينك‌ها دارد.

This paper considers shared backup path protection in comparison with shared segment protection for elastic optical networks. The problem is formulated in an integer linear programming framework. The objective is to minimize the weighted function of the total used spare capacity and the maximal index of frequency slots used in the network. For the proposed shared segment protection scheme we assume that the network nodes are empowered with the frequency spectrum switching capability. Using this capability, we are able to decompose the working path into smaller segments and protect that segments against possible failures. Each segment of a connection behave as a self-healing and independent unit. If one link of working path is subject to any unexpected interruption, the restoration is performed only within the corresponding protection for that segment. In the case that the nodes are not empowered with the frequency spectrum switching capability, we use shared path protection. Since the physical distance of each segment and the possibility of simultaneous failure of segments for a given path is rare, the required spare capacity in the segment based scheme is decreased compared to the path protection. Simulation results show that the total spare capacity used in the shared path protection is 14/5% greater than the proposed shared segment protection scheme. Also, shared segment protection is more resilient against the simultaneous links failure events compared to the path protection.