Optik ağların afet sonrası onarımı için çoklu tamirci problemi
Günlük aktivitelerimizi sağlamak için internete olan bağlılığımız her geçen gün artmakta ve internetin omurgasını oluşturan optik ağların dayanıklılığı da bu nedenle büyüyen bir endişeye dönüşmektedir. Bu nedenle, afet kaynaklı geniş çaplı ağ arızaları oluştuğunda, toplum (ağ operatörleri ve son kullanıcılar) ağır sonuçlarla karşı karşıya kalmaktadırlar. Bundan dolayı afet sonrası haberleşme altyapısının ivedilikle onarılması için arayışlar kaçınılmazdır. Her ne kadar bazı araştırmalar geniş çaplı afetlerden optik bağlantıları sakınma üzerine odaklanmış olsa da bazen arızaların oluşması kaçınılmazdır ve servislerin çalışabilir hale gelmesi için hızlı bir onarma gereklidir. Bu çalışmada afet sonrası onarım için çoklu tamirci zamanlaması ve ataması problemi incelenmiştir. Afet sonrası oluşan bir arızalar kümesi ve ağ tamiri üzerine uzmanlaşmış bir tamirci kümesi verildiği düşünüldüğünde, bu çalışmanın amacı her bir tamirciyi arızalara uygun bir şekilde atamaktır. Öyle ki onarım sürecinde mümkün olan en kısa sürede mümkün olan en büyük miktardaki kapasite onarılmış olsun. Bu problemin çözümü için, verilen bir arızalar ve tamirciler kümesi için akıllı bir şekilde kurtarma planı oluşturan bir Çoklu Tamirci Afet Onarma Algoritması önerdik. Çalışmanın sonunda önerilen algoritmanın potansiyel faydaları, 24 düğümlü ABD ulusal ağı ve 11 düğümlü COST239 Avrupa ağı topolojileri için elde edilen sayısal sonuçlarla gösterildi. Sayısal sonuçlar, geliştirilen algoritmanın klasik onarım yaklaşımları ile kıyaslandağında daha kısa sürede daha çok kapasite onardığını göstermiştir.
Multi-repairmen problem for disaster recovery of optical networks
Survivability of optical networks is a growing concern because of strong reliance on the internet to accomplish ourdaily activities. This high reliance makes telecommunication infrastructure vital to our daily life. Accordingly, whenlarge network failures occur due to a disaster, the whole community (network operator and end users) incur graveconsequences. Hence, the quest of telecommunication infrastructures recovery after a disaster is indispensable. Eventhough some research focus on how to avoid such large scale failures, sometimes it is inevitable and fast recovery isrequired. In this study, we investigate the problem of multi-repairmen scheduling and assignment for disaster recoveryof optical networks. Given a set of repairmen to repair a set of failures in the network in the aftermath of a disaster, thegoal is to allocate each repairman to a set of failures in an intelligent manner such that we maximize recovered capacityas soon as possible for each recovery schedule thereby recovering more capacity as early as possible. We address theproblem by proposing a Multi-Repairmen Disaster Recovery Algorithm (MRDRA) that provides intelligent recoveryschedule for a given set of failures and repairmen. Finally, we present numerical results that show the potential meritsof our study by considering a 24-node US nation-wide topology and an 11-node COST239 European topology.Numerical results show that our approach can recover more capacity compared to classical scheduling significantly.
___
- M. Kobayashi, «Experience of Infrastructure Damage
Caused by the Great East Japan Earthquake and
Countermeasures against Future Disasters,» IEEE
Commun. Mag, cilt 52, no. 3, pp. 23-29, 2014.
- D. L. Msongaleli, F. Dikbiyik, M. Zukerman ve B.
Mukherjee, «Disaster-Aware Submarine Fiber-Optic
Cable Deployment for Mesh Networks,» IEEE/OSA J.
Lightwave Tech., cilt 34, no. 18, pp. 4293-4303, 2016.
- mi2g, [Çevrimiçi]. Available:
http://www.mi2g.com/cgi/mi2g/frameset.php?pageid=
http%3Awww.mi2g.com/cgi/mi2g/press/220705.php.
[Erişildi: 2016].
- Information Week,, [Çevrimiçi]. Available:
http://www.informationweek.com/it-downtime-costs265-billion-inlost-revenue/d/d-id/1097919?.
[Erişildi:
2016].
- J. P. G. Sterbenz ve R. J. P., «Predicting topology
survivability using path diversity,» %1 içinde IEEE
RNDM, Budapest/Hungary, 2011.
- M. F. Habib, M. Tornatore, F. Dikbiyik ve B.
Mukherjee, «Disaster Survivability in Optical
Communication Networks,» Computer
Communications, cilt 36, no. 6, pp. 630-644, 2013.
- D. P. Juniora ve M. C. Penna, «A new algorithm for
dimensioning resilient optical networks for sharedmesh
protection against multiple link failures,» Optical
Switching and Netw., cilt 13, pp. 158-172, 2014.
- Y. Xuan, Y. Shen, N. P. Nguyen ve M. T. Thai,
«Efficient Multi-Link Failure Localization Schemes in
All-Optical Networks,» IEEE Trans. Commun., cilt 61,
no. 3, pp. 1144-1151, 2013.
- M. Khair, J. Zheng ve H. T. Mouftah, «Distributed
Multi-Failure Localization Protocol for All-Optical
Networks,» %1 içinde IEEE ONDM, Braunschweig,
Germany, 2009.
- H. Yan, R. Wang, Q. Mao ve D. Wu, «A fast multi-fault
localization mechanism for multi-domain all-optical
networks,» %1 içinde Adv. Comp.Theory and Eng.
(ICACTE), Chengdu, China, 2010.
- K. T. Morrison, «Rapidly recovering from the
catastrophic loss of a major telecommunications
office,» IEEE Commun. Mag, cilt 49, no. 1, pp. 28-35,
2011.
- J. Wang, C. Qiao ve H. Yu, «On progressive network
recovery after a major disruption,» %1 içinde IEEE
INFOCOM, Shanghai, China, 2011.
- K. A. Sabeh, M. Tornatore ve F. Dikbiyik, «Progressive
network recovery in optical core networks,» %1 içinde
IEEE RNDM, Munich, Germany, 2015.
- H. Yu ve C. Yang, «Partial network recovery to
maximize traffic demand,» IEEE Comm. Lett., cilt 15,
no. 12, pp. 1388-1390, 2011.
- C. Ma, J. Zhang, Y. Zhao, M. Habib, S. S. Savas ve B.
Mukherjee, «Traveling repairman problem for optical
network recovery to restorevirtual networks after a
disaster [invited],» IEEE J. Opt. Commun. Netw, cilt 7,
no. 11, pp. 81-92, 2015.
- C. Ma, J. Zhang, Y. Zhao ve M. F. Habib, «Scheme for
optical network recovery schedule to restore virtual
networks after a disaster,» %1 içinde IEEE/OSA OFC,
Los Angeles, CA, USA, 2015.
- R. Andonov ve S. Rajopadhye, «Knapsack on VLSI:
From algorithm to optimal circuit,» IEEE Trans. on
Parallel and Distributed Systems, cilt 8, no. 6, pp. 545-
561, 1997.
- L. Ken-Li, D. Guang-Ming ve L. Qing-Hua, «A genetic
algorithm for the unbounded knapsack problem,» %1
içinde Int. Conf. in Machine Learning and Cybernetics,
Xi'an, China, 2003.
- M. Yanjun, L. Jiandong, L. Qin ve C. Rui, «Group Based
Interference Alignment,» IEEE. Commun. Lett., cilt 15,
no. 4, pp. 383-385, 2011.
- X.Wang, X. Jiang ve A. Pattavina, «Assessing Network
Vulnerability Under Probabilistic Region Failure
Model,» %1 içinde IEEE HPSR, Cartagena, Spain, 2011.
- K. Kumar ve A. K. Garg, «A survey on protection and
restoration methods in Optical Networks,» Int. J. of
Enhanced Research in Science Tech. and Eng., cilt 3, no.
5, pp. 84-89, 2014.