1 / 41

Survivable Mapping Algorithm by Ring Trimming (SMART) for large IP-over-WDM networks.

Survivable Mapping Algorithm by Ring Trimming (SMART) for large IP-over-WDM networks. Trình bày : Đào Thanh Tùng. Nội dung. Giới thiệu tổng quan Các định nghĩa và phát biểu bài toán Giải thuật SMART Các phiên bản mở rộng của SMART So sánh kết quả mô phỏng của một số giải thuật

eavan
Download Presentation

Survivable Mapping Algorithm by Ring Trimming (SMART) for large IP-over-WDM networks.

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Survivable Mapping Algorithm by Ring Trimming (SMART) for large IP-over-WDM networks. Trìnhbày: Đào Thanh Tùng

  2. Nội dung Giớithiệutổngquan Cácđịnhnghĩavàphátbiểubàitoán Giảithuật SMART Cácphiênbảnmởrộngcủa SMART So sánhkếtquảmôphỏngcủamộtsốgiảithuật Kếtluậnvàhướngnghiêncứu

  3. 1. Giớithiệutổngquan MạngIP-over-WDM PhânloạilỗitrongmạngIP-over-WDM Cáccơchếxửlýlỗi Cácgiảithuật Tưtưởngvàcácưuthếcủa SMART

  4. MạngIP-over-WDM Physical Layer Logical Layer • Mạng WDM • OXC lànútvậtlý • Cácnútvậtlýnốivớinhaubởicácliênkếtvậtlý • Nútvậtlýcóthểkhôngxuấthiệntrongtopo logic (IP) • Mạng IP • IP router lànútlogic • Cácnútlogic nốivớinhaubởicácliênkết logic • Nútlogic luônluônlàmộtnúttrongtopovậtlý

  5. Phânloạilỗimạng Lỗiliênkếtvậtlýđơn (single physical link failure) Lỗinhịp (span failure) Lỗinút (node failure) Lỗiliênkếtđôi (double-link failure)

  6. Phânloạilỗimạng

  7. Cáccơchếxửlýlỗi Protection Restoration • Thựchiệntừbướcthiếtkế, chuẩnbịsẵncácđườngdựphòng • Tiếnhànhtrêncả 2 lớpnhưngthườngcungcấp ở lớpvậtlý • Tốntàinguyênnhưngnhanhhơn • Tựtìmcácđườngmớikhicólỗixảyra • Tiếnhànhtrêncả 2 lớpnhưngthườnglàở lớp logic (sửdụngcác IP router đểpháthiệnlỗivàtìmđườngmới) • Hiệuquảhơnvềtàinguyênnhưngchậmhơn

  8. Cácgiảithuật Nhóm 1: Quyhoạchtuyếntínhnguyên– ILP (Integer Linear Program ) Nhóm 2: Sửdụngcác Heuristics. VD: TabuSearch, Simulated Annealing, Simple Layout, … Nhóm 3: SMART

  9. Tưtưởngvàưuthếcủa SMART • Tưtưởng: Chia đểtrị- Chia bàitoán ban đầuthànhnhữngbàitoán con độclập, đơngiảnvàdễgiảiquyết. Sauđótổnghợpcácgiảiphápđểthuđượckếtquảcuốicùng • Ưuthế : • Tốcđộnhanhhơngấp 100-1000 lần so vớicácgiảithuậttrước • Ápdụngđượcchonhữngmạngcótopolớn (hàngtrămđếnhàngngànnút), độphứctạpnhỏ, thờigianchạyhợplý. • Giảiquyếtđượcnhiềutrườnghợplỗikhácnhau (đơn/nhịp/nút/kép)

  10. 2. Cácđịnhnghĩavàphátbiểubàitoán Địnhnghĩa 1 (Ánhxạ):Cho làmộttậptấtcảcáclightpathscóthể (đườngdẫnvậtlý) trongtopovậtlý, vàcho A ⊂ làmộttậpcácliênkết logic. Mộtánhxạlà 1 hàm: A → liênkếtmỗi logical link từtâp A đếnmộtlightpathtươngứngtrongtopovậtlý. Lightpath:

  11. Ánhxạ Hình1: Mộtánhxạcủatopo logic = (V, ) trêntopovậtlý = (V, ) . Miền A đượcánhxạ A = {a,b,c} ⊂ (in đậm) tronghình (a) và A = (tậptấtcảcáccạnh logic) tronghình (b). Trong cả 2 hìnhcáclightpathschỉđịnhchocác logical links a, b và c là(a) = {,} , (b) = {} và(c) = {} tươngứng.

  12. Địnhnghĩa Địnhnghĩa 2 (Ánhxạtáchrời – Disjoint mapping): Mộtánhxạ , A ⊂ , làtáchrời (disjoint) nếutrongánhxạ(A) chotoànmiền A, mỗiliênkếtvậtlýđượcsửdụngtốiđamộtlần. Địnhnghĩa 3 (k-survivability): Mộtánhxạcủatopo logic (tấtcảcáccạnhthuộc) trêntopovậtlýđượcgọilàlà k-survivable nếu k liênkếtvậtlýtrongGφbịlỗiđồngthờikhônglàmmấttínhliênthôngcủa.

  13. Địnhnghĩa Địnhnghĩa 4 (Rútgọn - Contration [20]): Rútgọnmộtcạnh e ∈ E trongđồthị G = (V, E) làxóacạnhđóvàsápnhậpcácnútnốivớinó (end-nodes) thànhmột. Đồthịthuđượclàđồthịrútgọnvàđượcbiểudiễnbởi = G ↓ e. Tươngtự, rútgọn 1 tậpcạnh A ⊂ E tạothànhđồthịrútgọn = G↓A (xemhình 2). Chú ý rằngthứtựcáccạnhtrong A khôngảnhhưởngđếnkếtquả.

  14. Rútgọn - Contration Hình 2: Rútgọncóthểtạonêncácđacạnh – multi-edges (cáccạnhcóchungđỉnh) vàcác self-loop (cạnhchỉnối 1 đỉnh)

  15. 3. GiảithuậtSMART • Ý tưởng: • Trướctiênchọntừmộtchutrình (ring) C ⊂ vàtìmánhxạtáchrờicủanó. • Sauđó, rútgọnchutrìnhC trong (‘Trim’) vàlặplạicácquátrìnhtrênchođồthịkếtquả↓ C. • Lặplạiquátrìnhtrênchođếnkhitopo logic rútgọnhộitụvềmộtnútduynhất, điềunàysẽđảmbảotínhchịulỗi

  16. Mãgiả Khởitạo:Topo logic rútgọn: = . Ánhxạvàmiền A củanólàrỗng: = ∅, A = ∅ Bước 1:Chọnmộtchutrình C trong. Ưutiênnhữngchutrìnhngắnhơn, nhưngchúngphảilànhữngcáikhôngđượcxéttớitừbướclặpthànhcôngcuốicùng. IF khôngcóchutrìnhnàođượctìmthấy, THEN RETURN ánhxạlàkhôngchịulỗi. END

  17. Mãgiả Bước 2:TìmánhxạtáchrờicủachutrìnhC trêntopovậtlýbằngcáchsửdụnghàmDisjointMap IF khôngtìmthấyánhxạtáchrời, THEN bướclặpkhôngthànhcông; GOTO Step1 IF tìmthấyánhxạtáchrời, THEN bướclặplàthànhcông.Biểudiễnánhxạnàybởi.

  18. Mãgiả Bước 3: Mởrộngánhxạbởi, tứclà, kếthợpnhữngánhxạđóthuđược 1 ánhxạmới. Bước4: Rútgon C trong ( . := . ↓ C). IF chỉgồmcó 1 nút, THEN ánhxạcác logical link cònlại (self-loops trong GC) theo 1 cáchnàođấyvà RETURN ánhxạchịulỗi. END Bước 5: GOTO Bước 1

  19. Chú ý Lưuý, ngaycảkhimỗibướclặpcủagiảithuâtnàylàkhôngthànhcông, thuậttoánvẫnkhôngdừnglạichođếnkiểmtrahếttấtcảcácchutrìnhtồntạitrongđồthị. Do tổngsốlượngcácchutrìnhtănglênnhanhchóngcùngvớikíchthướccủađồthị, nênsẽhợplýkhihạnchếsốlầnlặpliêntiếpkhôngthànhcông.

  20. HàmDisjointMap Hàmtìmkiếmánhxạtáchrờichomộttậpcác logical link Giốngbàitoántìmkiếmđườngcạnhtáchrời (edge-disjoint paths) – đãđượcchứng minh làbàitoán NP-complete. Ápdụng Heuristic đểgiải

  21. Độphứctạpcủa SMART Độphứctạpcủamộtbướclặptronggiảithuật SMART phụthuộcvàohàmDisjointMap= O(Dijkstra). Sốlầnlặp = O(N) Độphứctạpcủa SMART bằngđộphứctạpcủamộtbướclặpnhânvớisốlầnlặp = O(Dijkstra).O (N) TH xấunhất: O(Dijkstra) = O() -> O(SMART) = O(). TH trungbìnhvớitopolớn: O(SMART) = O()

  22. 4.Các phiênbảnmởrộngcủaSMART • SMART – Span : chotrườnghợplỗitạinhịp. • SMART – Node : chotrườnghợplỗitạinút. • SMART – DF (DF - Double-link failures ): chotrườnghợplỗiliênkếtđôi

  23. SMART-Span Mộtánhxạđượcgọilàspan-survivablenếunóvẫnđảmbảotínhliênthôngcủađồthị logic saukhicólỗi ở bấtkỳsợiđơnnàohoặcsaukhi 1 trongnhữngmulti-link spans (nhịpđaliênkết) bịcắt. ThayđổihàmDisjointMapxemcácsợitrong 1 nhịpnhưlà 1 lightpath

  24. SMART-Node Mộtánhxạđượcgọilànode-survivablenếusaukhicólỗixảyratại 1 đỉnhbấtkỳ v ∈ V, phầntopo logic cònlại\ {v} vẫncònliênthông ThayđổihàmDisjointMapđểtìmánhxạnúttáchrời (node-disjoint) thayvìtìmánhxạliênkếttáchrời (link-disjoint)

  25. SMART-DF Ý tưởngtươngtự: Tìmánhxạ 2-survivable củacácđồthị con củatopo logic rútgọnvàsauđórútgọnđồthị con nàythànhmộtnút Trong bước 1, thayvìtìmchutrình, ta tìmcácđồthị con 3-cạnh liênthông. Sauđótìmánhxạtáchrờicủacácđồthị con này. Có 3 dạngđồthị 3-cạnh liênthôngđơngiảnthườnggặpcầntìmtrongcácbướclặp

  26. SMART-DF

  27. 5. So sánhkếtquảmôphỏngcủamộtsốgiảithuật

  28. So sánhkếtquảmôphỏng Việcchạymôphỏngđượctiếnhànhchocácgiảithuậtkhácnhautrongcáctìnhhuốnglỗikhácnhauvàtrêncácquymômạngkhácnhau Cácgiảithuật : ILP, ILP-Relax, Tabu Search, Simple Layout, SMART, SMART-Span, SMART-DF Cáctìnhhuốnglỗi: 1-survivability (1 liênkếtđơnbịlỗi), Span failure survivability, Node failure survivability, 2–survivability

  29. 1-survivability Các giảiphápchovấnđề 1-survivability thườngtínhđến 1 sốràngbuộcvề dung lượngsợiquang, độtrễ, sốlượngvàvịtrícácthiếtbịchuyểnđổibướcsóng. Đểđơngiản, bỏ qua cácràngbuộc, so sánh SMART vớicácgiảithuậttậptrungvàotính 1- survivability: ILP, Tabu Search vàSimple Layout.

  30. 1-survivability - ILP Topovậtlý NSFNET (hình 5c), Topo logic là 300 đồthịngẫunhiêncóbậc = 3, 4 và 5 nhưtrongtàiliệu [7]

  31. 1-survivability – Tabu Search Sửdụng Tabu97 nhưmôtảtrong [6] Topovậtlýlàmột f-lattice (mạngtinhthể) (Hình 5f) vớitỷlệcạnhbịxóa f từ 0 đến0,35 Topo logic làđồthịngẫunhiên 2-cạnh liênthôngvớibậcđỉnhtrungbình = 4 cósốđỉnhN = 16-900

  32. 1-survivability – Simple Layout Giảithuât Simple Layout Algorithm do Sasaki đềxuấttrong [13], tươngtựnhư SMART, cũngsửdụngnguyênlý chia đểtrị. Topovậtlývàtopo logic tươngtựnhưtrongtrườnghợpTabu Search Thờigianchạycủa Simple Layout Algorithm íthơnkhoảng 3 lần so vớiSMART Tỷlệtopođượcánhxạ (1-survivability) khidùng Simple Layout Algorithm nhỏhơnrấtnhiều so với SMART.

  33. 1-survivability – Simple Layout

  34. Span failure survivability TopovậtlýlàmạngARPA2 với 2 nhịpđaliênkết Cáctopo logic làcácđồthị 2-cạnh liênthôngngẫunhiêncóbậcnúttrungbình= 3 ... 6. Vớimỗicó 1000 topo.

  35. Node failure survivability Topo vật lý là mạng ARPA2 hình 5a Topo logic giống trường hợp Span failure survivability

  36. 2-survivability Topo vật lý là mạng NSFNET3EC hình 5d Các topo logic là các đồ thị 3-cạnh liên thông ngẫu có bậc đỉnh trung bình là = 5 ... 7

  37. Kết luận và hướng nghiên cứu Giải thuât SMART có vẻ như là 1 kỹ thuật rất hứa hẹn để xây dựng ánh xạ chịu lỗi trong mạng WDM. Các mô phỏng đã chỉ ra rằng SMART nhanh hơn gấp 100-1000 lần so với các giải thuật trước đó và có nhiều khả năng mở rộng hơn. Hơn nữa SMART còn tỏ ra thích hợp để giải quyết các tình huống lỗi tại nhịp, nút và lỗi kép. Đây có lẽ là lần đầu tiên, những tình huống lỗi trên được giải quyết bởi IP Restoration.

  38. Kết luận và hướng nghiên cứu Trong tương lai, đưa ra các phân tích chính thức cũng như chứng minh tính đúng đắn của giải thuật. Áp dụng cho các trường hợp thực tế có tính đến các ràng buộc về dung lượng, bước sóng, lưu lượng mạng,..

More Related