大阪大学 大学院基礎工学研究科 情報数理系専攻 ソフトウェア科学分野...
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Feb. 19. 2002Feb. 19. 2002 修士論文発表会修士論文発表会 11
Advanced Network Architecture Lab.Advanced Network Architecture Lab.
大阪大学 大学院基礎工学研究科情報数理系専攻 ソフトウェア科学分野村田研究室 博士前期課程2年
加藤潤一E-mail: [email protected]
大阪大学 大学院基礎工学研究科情報数理系専攻 ソフトウェア科学分野村田研究室 博士前期課程2年
加藤潤一E-mail: [email protected]
Design Method for Logical Topologieswith Quality of Reliability in WDM Networks
Design Method for Logical Topologieswith Quality of Reliability in WDM Networks
WDM ネットワークにおける信頼性に関する QoS を考慮した論理トポロジー設計手法の提案
WDM ネットワークにおける信頼性に関する QoS を考慮した論理トポロジー設計手法の提案
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Feb. 19. 2002Feb. 19. 2002 修士論文発表会修士論文発表会 22
Advanced Network Architecture Lab.Advanced Network Architecture Lab.
WDM ネットワークWDM ネットワーク
従来の光リンク従来の光リンク WDM 技術を適応した光リンクWDM 技術を適応した光リンク
WDM (Wavelength Division Multiplexing)1 本の光ファイバに複数の波長を多重化各波長ごとに異なるデータを伝送1 波長の伝送容量は従来の光リンクの伝送容量と等量多重化することによって伝送容量を 8 ~ 1024 倍ノードへの負荷の増大
WDM (Wavelength Division Multiplexing)1 本の光ファイバに複数の波長を多重化各波長ごとに異なるデータを伝送1 波長の伝送容量は従来の光リンクの伝送容量と等量多重化することによって伝送容量を 8 ~ 1024 倍ノードへの負荷の増大
10Gbps10Gbps
10Gbps
10Gbps
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Feb. 19. 2002Feb. 19. 2002 修士論文発表会修士論文発表会 33
Advanced Network Architecture Lab.Advanced Network Architecture Lab.
WDM ネットワークアーキテクチャWDM ネットワークアーキテクチャ
B D
E
C
C
A
B E
D物理トポロジー 光パス
30Gbps
30Gbps30Gbps
30Gbps
10Gbps
論理トポロジー
20Gbps
10Gbps
10Gbps
10Gbps10Gbps
10Gbps
どの経路で?(経路選択問題)どの波長に?(波長割当問題)
論理トポロジー設計問題
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Feb. 19. 2002Feb. 19. 2002 修士論文発表会修士論文発表会 44
Advanced Network Architecture Lab.Advanced Network Architecture Lab.
WDM ネットワークにおける障害回復WDM ネットワークにおける障害回復
WDM 層での高速な障害回復機能が必要
WDM ネットワーク:大容量の伝送容量
障害発生時のデータ損失が大きい
上位層の障害回復では遅い
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Feb. 19. 2002Feb. 19. 2002 修士論文発表会修士論文発表会 55
Advanced Network Architecture Lab.Advanced Network Architecture Lab.WDM ネットワークにおける障害回復方
法WDM ネットワークにおける障害回復方
法
Protection : プロテクション
Primary Lightpath
Backup Path
障害発生時、あらかじめ決められた経路にトラヒックを流して障害から回復
通常時トラヒックを流すプライマリ光パスと同時に、バックアップ用のパスを予約
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Feb. 19. 2002Feb. 19. 2002 修士論文発表会修士論文発表会 66
Advanced Network Architecture Lab.Advanced Network Architecture Lab.
λ1
λ2
X Y
バックアップパスによる波長の共有バックアップパスによる波長の共有
B
D
G
EC
A
F
バックアップパスの波長の共有 : shared protection
単一障害を前提1つの障害で同時に断線しないプライマリ光パスのバックアップパスは波長を共有できる
バックアップパスの波長の共有 : shared protection
単一障害を前提1つの障害で同時に断線しないプライマリ光パスのバックアップパスは波長を共有できる
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Feb. 19. 2002Feb. 19. 2002 修士論文発表会修士論文発表会 77
Advanced Network Architecture Lab.Advanced Network Architecture Lab.
従来の障害回復に関する QoS従来の障害回復に関する QoS
信頼性に関する QoS
100%障害回復
N%障害回復
波長資源の利用効率
障害回復なし
100% 障害回復+α
Shared Protection
従来の研究
高品質な障害回復確率的な
障害回復 本研究
Protection
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Feb. 19. 2002Feb. 19. 2002 修士論文発表会修士論文発表会 88
Advanced Network Architecture Lab.Advanced Network Architecture Lab.
研究の目的研究の目的
• 障害回復における新しい QoS メトリックの提案
• 新しい QoS メトリックを考慮した論理トポロジー設計手法の提案
• 障害回復における新しい QoS メトリックの提案
• 新しい QoS メトリックを考慮した論理トポロジー設計手法の提案
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Feb. 19. 2002Feb. 19. 2002 修士論文発表会修士論文発表会 99
Advanced Network Architecture Lab.Advanced Network Architecture Lab.
QoR (Quality of Reliability) の提案QoR (Quality of Reliability) の提案
QoR1 Dmin
QoR2 Dmin+ 1×Dscale… …QoRn Dmin+ (n-1)×Dscale… …
QoR∞ プロテクション経路なし
Dmin :保障可能な障害回復時間の最小値Dscale : 各 QoR の刻み幅これらの値はネットワークによって適宜決定
QoR:最大障害回復時間 ( 障害発生から回復までの最大待ち時間 ) を指定
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Feb. 19. 2002Feb. 19. 2002 修士論文発表会修士論文発表会 1010
Advanced Network Architecture Lab.Advanced Network Architecture Lab.
QoRij への変換QoRij への変換
QoR 最大障害回復時間 QoRij
QoR1 Dmin ---
QoR2 Dmin+ 1×Dscale ---
QoR 3 Dmin+ 2 ×Dscale QoRij(1)… … …
QoR∞バックアップ経路
なし QoRij(∞)
ノード間によっては物理的な制約により実現不可能な QoR クラスがある各ノード (i, j) 間に対して、実現可能な最も高い QoR を QoRij と設定
G
A
F
E
D
C
B
IH
10ms
10ms
10ms
10ms
20ms
15ms
5ms
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Feb. 19. 2002Feb. 19. 2002 修士論文発表会修士論文発表会 1111
Advanced Network Architecture Lab.Advanced Network Architecture Lab.
SLSP (Short Leap Shared Protection)SLSP (Short Leap Shared Protection)
QoRij(n)
Dmin+ (n-1)×Dscale
全てのバックアップパス Px に対して
Px に対する障害回復時間
P1
P 2
P 3
P 4
となるように各バックアップパス Px の始点、終点を決定する
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Feb. 19. 2002Feb. 19. 2002 修士論文発表会修士論文発表会 1212
Advanced Network Architecture Lab.Advanced Network Architecture Lab.
階層化グラフアルゴリズム階層化グラフアルゴリズム
物理トポロジー
λ1
λ2
λ3
λ4
λ5
波長数=5
階層化グラフは波長に対応した波長グラフで構成される各波長グラフは対応する波長の使用状況を反映したグラフ各波長グラフを用いて経路選択することによって、波長の使用状況を考慮した経路選択を可能とする新規に波長を使用するリンク数をコストとするコストが最小となる波長に割当
階層化グラフ
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Feb. 19. 2002Feb. 19. 2002 修士論文発表会修士論文発表会 1313
Advanced Network Architecture Lab.Advanced Network Architecture Lab.比較する論理トポロジー設計アルゴリズム
比較する論理トポロジー設計アルゴリズム
First-Fit アルゴリズムFirst-Fit アルゴリズム
Max-Shared アルゴリズムMax-Shared アルゴリズム
割当可能な最も添え字の小さい波長に割当
バックアップパスがもっとも波長を共有する波長に割当
経路選択はともに固定:プライマリ経路は最短経路、バックアップパスは最小ホップ経路
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Feb. 19. 2002Feb. 19. 2002 修士論文発表会修士論文発表会 1414
Advanced Network Architecture Lab.Advanced Network Architecture Lab.
評価モデル評価モデル
ネットワークモデル: NSFNET(14 ノード , 21 リンク )トラヒック量 : NSFNET の実トラヒックの計測値( 1992 )を利用波長帯域 : 10Gbps QoRij : 各ノード間が同一の QoRij を要求評価指標 : 必要波長数
Dmin 10ms
Dscale 2ms
Dnode 1ms
Dconf 0ms8.4ms
2.8ms
11.2ms
7.0ms
3.5ms
2.8ms
4.7ms
5.6ms
3.5ms3.5ms
9.1ms
3.5ms
8.4ms
4.9ms
3.5ms
0.7ms
3.5ms
1.4ms
1.4ms
1.4ms
2.8ms
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Feb. 19. 2002Feb. 19. 2002 修士論文発表会修士論文発表会 1515
Advanced Network Architecture Lab.Advanced Network Architecture Lab.
評価結果:波長数無限: NSFNET評価結果:波長数無限: NSFNET
0
20
40
60
80
100
2 4 6 8 10 12 14
the
nu
mb
er o
f w
avel
eng
ths
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
2 4 6 8 10 12 14
the
nu
mb
er
of
wav
ele
ng
ths
QoRijQoRij
Layered-Graph
First-Fit
Max-SharedMax-Shared
First-Fit
Layered-Graph
α=1 α=5
各トラヒックは一様に同一の QoRij を要求初期トラヒック量の α 倍のトラヒックを与える
階層化グラフを用いた設計アルゴリズムが少ない波長数で論理トポロジーを設計
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Feb. 19. 2002Feb. 19. 2002 修士論文発表会修士論文発表会 1616
Advanced Network Architecture Lab.Advanced Network Architecture Lab.
評価結果:波長数限定評価結果:波長数限定
波長数=50α =1
波長数が限定の場合、設定できないコネクションがでてくる。この設定できなかったコネクション数は階層化グラフを用いることによって、少なく抑えることができる。
0
20
40
60
80
100
2 4 6 8 10 12 14
the
nu
mb
er o
f b
lock
ed c
on
nec
tio
ns
QoRij
First-Fit
Max-Shared
Layered-Graph
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Feb. 19. 2002Feb. 19. 2002 修士論文発表会修士論文発表会 1717
Advanced Network Architecture Lab.Advanced Network Architecture Lab.
まとめまとめ
WDMネットワークにおける信頼性に対する QoSとして QoR を提案
QoR を考慮した3つの論理トポロジー設計手法を提案
波長数に制約が無い場合で、各アルゴリズムが論理トポロジーを設計するのに必要な波長数を比較した
波長数に制約がある場合で、各アルゴリズムが設定に失敗したコネクションの数を比較した
2つの比較において、階層化グラフを用いた論理トポロジー設計手法が効率的な波長利用が行えていることを明らかにした
WDMネットワークにおける信頼性に対する QoSとして QoR を提案
QoR を考慮した3つの論理トポロジー設計手法を提案
波長数に制約が無い場合で、各アルゴリズムが論理トポロジーを設計するのに必要な波長数を比較した
波長数に制約がある場合で、各アルゴリズムが設定に失敗したコネクションの数を比較した
2つの比較において、階層化グラフを用いた論理トポロジー設計手法が効率的な波長利用が行えていることを明らかにした