Optical multicast with protection against node failure an approach based on MOACO

Abstract

This work deals with the survivable optical network design problem for static multicast traffic, subject to simple node fails. Given a set of multicast request, it is proposed an algorithm based on Multi-Ojective Ant Colony Optimization which tries to find the best network design, as well as the primary and back-up multicast trees, with protection against node fails. The proposed algorithm simultaneously minimizes the network design cost and the maximum end-to-end optical delay. The experimental results over different instances show the benefits of three protection approaches based on total or partial network reconfiguration. I. INTRODUCCIÓNLas redes de comunicaciones han experimentado en loś ultimos años un gran crecimiento y evolución en la demanda de información [1]. Los servicios con gran demanda de lá ultima década son los de multimedia y vídeo conferencia entre otros. Para hacer frente a estos requerimientos las redesópticas han evolucionado de manera sustancial en su arquitectura, principalmente por (i) la solución WDM (Wavelength Division Multiplexing) que ha expandido la capacidad de la fibraóptica, y (ii) los dispositivos OXC (Optical Cross Connects) con los cuales se logra la escalabilidad de las redes [1], [2]. La tecnología WDM permite varias transmisiones simultáneamente en una misma fibraóptica sobre distintos canales o longitudes de onda [1].La tecnología de la fibraóptica es el medio de transporte dominante en el sistema de telecomunicaciones por su gran ventaja en capacidad, confiabilidad, costo y escalabilidad. La característica más atractiva de la transmisión de datos por fibrá optica es su gran potencial a niveles de Tb/s [2].Los servicios de conexión que existen en las redesópticas más comunes pueden ser punto-a-punto y punto-a-multipunto. Las transmisiones punto-a-multipunto o multicast se encaminan en la red a través de algoritmos de enrutamiento y asignación de longitud de onda MRWA (Multicast Routing and Wavelength Assigment). El MRWA es un problema NPcompleto y tema central de las comunicacionesópticas [3].Con la incorporación de la tecnología WDM que brinda una gran capacidad de transmisión surgen problemas importantes como la capacidad de supervivencia. Debido al gran volumen de información transportada por las redesópticas un fallo en algún componente podría causar severas pérdidas al servicio [4]. La supervivencia ante fallas de enlaces y nodos en redeś opticas es fundamental para eléxito de las mismas [4]. En particular en este trabajo nos centramos en fallas simples de nodo debido a que son más graves que una falla de enlace [5].Este trabajo aborda el problema de diseño de redesópticas [5] y su protección contra fallas simples de nodo considerando tráfico multicast estático en una arquitectura de red multifibra y sin capacidad de conversión. El problema tratado será denominado en adelante OM-PNF (Optical Multicast and Protection against Node Failures). Para lograr lo anterior hemos desarrollado un algoritmo multi-objetivo basado en colonias de hormigas o MOACO (Multi-Objective Ant...