Encaminhamento robusto em redes GMPLS sobre SDH

Abstract

Esta dissertação endereça o problema do encaminhamento robusto em redes GMPLS (Generalised Multi-Protocol Label Switching) sobre SDH (Synchronous Digital Hierarchy). Actualmente, o encaminhamento das redes SDH é feito de forma centralizada e por gestão. As redes SDH têm requisitos de recuperação a falhas muito exigentes pelo que a robustez da rede é tipicamente implementada por mecanismos de protecção. Os mecanismos mais simples e de melhor desempenho em termos de tempo de recuperação a falhas são os que por cada VC (Virtual Container) de serviço também estabelecem um VC de protecção cujo percurso na rede não inclui nenhum dos comutadores do percurso de serviço (excepto os comutadores extremo). Estes mecanismos garantem a robustez completa da rede no caso de falha de um único elemento quer seja um comutador ou uma ligação. A motivação para acrescentar a camada protocolar GMPLS às redes SDH é a de dotar estas redes com a capacidade do estabelecimento de VCs por sinalização e de permitir que o encaminhamento seja implementado o mais possível de uma forma distribuída diminuindo assim a sua dependência de um sistema centralizado de gestão. Os protocolos de encaminhamento GMPLS baseiam-se na atribuição de um custo a cada ligação de rede, fixo ou variável no tempo, e na determinação do encaminhamento pelos percursos cuja soma dos custos das ligações que o compõem é mínima. Nesta dissertação propõese a utilização de um algoritmo de pares de percursos disjuntos de custo mínimo no estabelecimento do par VC de serviço, VC de protecção. Quando existem restrições ao encaminhamento, a determinação do percurso de custo mínimo considera apenas as ligações que cumprem com as restrições. Neste trabalho, propõe-se uma estratégia de atribuição de custos que não só depende da carga da ligação mas também do número e tipo de VCs que a ligação em cada momento suporta. Por simulação, mostra-se que esta estratégia tem melhor desempenho que as estratégias tradicionais de um custo fixo inversamente proporcional à capacidade da ligação ou de um custo que em cada instante é proporcional à carga de cada ligação. Finalmente, propõe-se um esquema centralizado adicional que, sempre que um VC é libertado, recalcula os percursos de todos os VCs de protecção por forma a diminuir a probabilidade de bloqueio global da rede. O objectivo é obter uma melhoria adicional do desempenho não causando nenhuma interrupção de serviço pois, no estado normal da rede, apenas os VCs de serviço suportam efectivamente o tráfego. No âmbito desta dissertação, o desempenho dos diferentes algoritmos de encaminhamento é analisado por simulação pelo que foi desenvolvido um simulador de eventos discretos adequado.

This work addresses the problem of survivable routing in SDH (Synchronous Digital Hierarchy) networks with a GMPLS (Generalised Multi-Protocol Label Switching) routing plane. Currently, routing in SDH networks is done in a centralized way by management means. SDH networks have failure recovery exigent requirements so that network survivability is tipically implemented with protection mechanisms. The most simple and efficient mechanisms are the ones that for each service VC (Virtual Container) also establish one protection VC through a path that does not include any of the nodes of the service VC (besides the origin and destination nodes). These mechanisms garanty the network survivability in case of a single node or link failure. The motivation to add the GMPLS control plane on SDH networks is to enable these networks to establish VCs by signalling and to allow as far as possible routing in a distributed way reducing the network dependence on centralized management systems. The GMPLS routing protocols are based on minimum cost routing where either a static or variable cost value is assigned to each network link and the routing paths are given by the minimum cost paths. When there are routing constraints, the determination of the minimal cost paths is applied only to links that observe the constraints. In this work, it is proposed a strategy of cost assignement that depends not only on the link load but also of the number and type of VCs that the link suppports at each time. By simulation, it is shown that this strategy has better performance than the traditional strategies of a static cost inversely proportional to link capacity or of a cost that is proportional to link load at each time. The proposed strategies use a routing algorithm that determines a minimal cost node-disjoint pair of paths in the establishment of the pair service VC and protection VC. Finally, it is proposed an additional centralized scheme that when one VC is released, all protection VCs are recalculated in order to reduce the network overall blocking probability. This scheme allows an additional performance improvement and does not cause any service disruption because in normal operation the service VC’s are the only ones supporting traffic. The performance of all routing algorithms are determined by simulation with a discret event simulator developed for this purpose.