With the current advances in optical WDM (Wavelength Division Multiplexing) networking technologies and the increasing demand for network bandwidth the Next Generation Internet is expected to be a network that runs IP(Internet Protocol) directly over WDM-based optical networks. The network control architecture for the IP over WDM networks is different from that of traditional Internet since the underlying WDM devices have more constraints than electronic IP routers such as the lack of optical buffers and wavelength continuity property etc. In this paper we introduce several architectural models for implementing IP over WDM networks and propose an integrated network control framework for the IP over WDM networks. This framework leverages the traffic engineering control architecture for the MPLS (Multi-Protocol Label Switching) networks and is mainly developed for the IP over packet-switched WDM networks. We also report several preliminary simulation results of contention resolution schemes in the packet-switched WDM networks.
High speed all optical network is a viable option to satisfy the exponential growth of internet usage in the recent years. Optical networks offer very high bit rates and, by employing technologies like internet protocol over wavelength division multiplexing(IP-over-WDM), these high bit rates can be effectively utilized. However, failure of a network component, carrying such high speed data traffic can result in enormous loss of data in a few seconds and persistence of a failure can severely degrade the performance of the entire network. Designing IP-over-WDM networks, which can withstand failures, has been subject of considerable interest in the research community recently. Most of the research is focused on the failure of optical links in the network. This paper addresses the problem of designing IP-over-WDM networks that do not suffer service degradation in case of a single link failure. The paper proposes an approach based on the framework provided by a recent paper by M. Kurant and P. Thiran. The proposed approach can be used to design large survivable IP-over-WDM networks.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제12권6호
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pp.2711-2733
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2018
Minimizing power consumption in bandwidth limited optical traffic grooming networks is presented as a two-objective optimization problem. Since the main objective is to route a connection, the network throughput is maximized first, and then the minimum power consumption solution is found for this maximized throughput. Both transparent IP over WDM (Tp-IPoWDM) and translucent IP over WDM (Tl-IPoWDM) network may be applied to examine such bi-objective algorithms. Simulations show that the bi-objective algorithms are more energy-efficient than the single objective algorithms where only the throughput is optimized. For a Tp-IPoWDM network, both link based ILP (LB-ILP) and path based ILP (PB-ILP) methods are formulated and solved. Simulation results show that PB-ILP can save more power than LB-ILP because PB-ILP has more path selections when lightpath lengths are limited. For a Tl-IPoWDM network, only PB-ILP is formulated and we show that the Tl-IPoWDM network consumes less energy than the Tp-IPoWDM network, especially under a sparse network topology. For both kinds of networks, it is shown that network energy efficiency can be improved by over-provisioning wavelengths, which gives the network more path choices.
최근 인터넷 트래픽의 폭발적인 증가에 따라 다수의 광섬유 링크를 사용하는 광 네트워크에 관한 관심이 높아지고 있다. 그러나 네트워크에서의 트래픽 증가는 네트워크 장비의 에너지 소모를 증가시키는 문제점이 있다. 본 논문에서는 다중 광섬유로 구성된 대용량 IP over WDM 네트워크에서 에너지 절감을 위한 동적 경로 배정 및 파장 할당 (Dynamic RWA) 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 에너지 효율 향상을 위하여 V-like 함수를 이용한다. V-like 함수는 사용 파장 수에 따라 광섬유의 비용을 결정하여 네트워크의 에너지 소모와 블록킹 확률을 줄일 수 있도록 한다. 이를 기반으로 다수의 광섬유로 구성된 링크의 비용과 자원할당을 위한 광섬유를 결정한다. 마지막으로 파장단위의 그래프로 구성된 계층 그래프를 이용하여 에너지 소모를 줄일 수 있도록 경로배정 및 파장할당을 수행한다. 제안한 알고리즘의 성능평가를 위하여 OPNET Modeler를 이용한 모델링과 시뮬레이션을 실시하였다. 시뮬레이션 결과는 연결 요청 당 평균 전력 소모와 블록킹 확률 관점에서 기존 방식과 성능을 비교하고 분석한다.
최근에 경제적인 대안으로 IP over WDM 네트워크가 주목을 받고 있다. IP over WDM은 광대역 수용 능력, 네트워크 확장성 외에 여러 장점을 가지고 있다. IP 기반에서, "lambda-labeling"은 IP over WDM에 직접적으로 적용할 수 있다. 본 논문에서는 현재 IETF측 중심으로 연구중인 MPLambdaS 개념을 기초로 하여 광 인터넷의 진화를 고려한 구조적인 접근 방법을 연구한다. MPLS 도메인과 MPLamdaS 도메인간에 연동을 고려하여 전자적인 다수의 LSP를 광 LSP로 모으는 레이블 스택 개념을 이용한 람다 LSP 터널링 기술을 적용하여 전자적인 MPLS 와 광 MPLamdaS 간의 연동 방안을 제안하고 이를 지원하는 Edge Optical LSR의 구조를 제안한다. 구조를 제안한다.
본 논문에서는 IPOW(IP over WDM) 서비스를 위한 광가입자망의 구조설계에 관한 새로운 아이디어를 제공한다. IP 데이터를 중간계층을 거치지 않고 직접 WDM망을 통해 처리함으로써 보다 효율적으로 망을 구성할 수 있다. 파장단위로 하는 레이블 스위칭 방식을 기반으로 한 IPOW 광인터넷 기술을 이용하여 대용량 트래픽 전달 능력과 레이블 스위칭의 QoS 제공 기능을 네트워크 종단 사용자에게 직접적으로 제공한다. 또한 가입자 요구에 따라 액세스 밴드폭을 유동적으로 지원하는 AON(Active Optical Network) 형태의 광가입자망의 기능도 갖고 있다. 여기에서 제안한 IPOW 기반의 광액세스 네트워크는 시뮬레이션을 통하여 가입자망에 걸려 있는 끝단에서 BER(Bits Error Ratio) 특성을 분석하여 효율적인 광 가입자망의 설계 기준을 제시한다.
In recent years energy consumption has become a main concern for network development, due to the exponential increase of network traffic. Potential energy savings can be obtained from a load-adaptive scheme, in which a day can be divided into multiple time periods according to the variation of daily traffic patterns. The energy consumption of the network can be reduced by selectively turning off network components during the time periods with light traffic. However, the time segmentation of daily traffic patterns affects the energy savings when designing multiperiod logical topology in optical wavelength routed networks. In addition, turning network components on or off may increase the overhead of logical topology reconfiguration (LTR). In this paper, we propose two mixed integer linear programming (MILP) models to design the optimal logical topology for multiple periods in IP-over-WDM networks. First, we formulate the time-segmentation problem as an MILP model to optimally determine the boundaries for each period, with the objective to minimize total network energy consumption. Second, another MILP formulation is proposed to minimize both the overall power consumption (PC) and the reconfiguration overhead (RO). The proposed models are evaluated and compared to conventional schemes, in view of PC and RO, through case studies.
광 네트워크의 형태가 IP over WDM의 형태로 발전해 나아감에 따라 이러한 광 도메인 내에서의 스위칭 또한 다양한 방법들이 제안되고 있다. 그 중 현재 그리고 가까운 장래에 촉망되는 방법으로 파장 라우팅 (Wavelength Routing: WR) 방식과 광 버스트 스위칭 (Optical Burst Switching: OBS) 방식이 활발히 연구되어지고 있다. 본 논문에서는 이러한 두 스위칭 방식을 적용시킨 파장 라우팅 네트워크와 광 버스트 스위칭 네트워크의 성능을 평가 비교해보고, 광 버스트 스위칭 네트워크가 파장 라우팅 네트워크에 비하여 우수한 성능을 보일 수 있는 조건들을 도출하였다. 또한, 이러한 결과들을 바탕으로 IP over WDM 네트워크에서 광 버스트 스위칭이 효율적으로 우수하다는 것을 입증하였다.
Because of internet's growth, today's network has a serious bandwidth problem. WDM(Wavelength Division Multiplexing) is a solution of this problem. In the WDM networks, QoS(Quality of Service) is as important as bandwidth. And today's voice over IP technology makes a lot of delay-sensitive internet traffic. De]ay-sensitive internet traffic is growing up, so more QoS is needed. We proposed effective solution to assign QoS.
지난 10년간 인터넷 트래픽의 기하급수적인 증가는 IP 프로토콜 프레임워크를 가장 중요한 네트워크 기술로 만들었다. 더욱이, 인터넷 서비스는 최선형 서비스 제공 위주에서 인터넷 폰, 비디오 컨퍼런스, 가상 현실, 인터넷 게임과 같은 새로운 형태의 실시간 멀티미디어 서비스들을 QoS보장과 함께 지원하기 위해서 차등화된 서비스 형태로 발전하고 있다. 최근, QoS 보장과 함께 광 대역폭의 요구 해결을 위해 다중 기가비트 파장을 제공하는 WDM 기술이 차세대 광 인터넷 백본망의 중심 기술로 부상하고 있다. WDM 기반의 차세대 광 인터넷 백본망에서 QoS 프레임워크는 QoS 보장형 서비스를 제공하기 위한 핵심 과제 중의 하나이다. 본 논문에서는 IP 서브망과 WDM 광 백본망에서 QoS 프레임워크와 관련된 성능 요구사항을 분석하고, GMPLS 제어 프로토콜을 이용하여 차세대 광 인터넷 백본망을 통해 종단간 QoS를 보장하기 위한 차등화된 광 QoS 서비스 프레임워크를 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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