GMPLS 기반 네트워크에서 生存性 向上을 위한 復舊 技法에 대한 硏究 = A Study on Restoration Schemes for Increasing Survivability in GMPLS based Networks

국문 초록 (Abstract)

최근 인터넷 사용자는 네이버, 다음, 구글 등의 대형 포털 사이트들 뿐만 아니라, 싸이월드와 같은 미니 홈피, 온라인 게임, 인터넷 뱅킹, 전자 상거래 등 다양한 서비스를 인터넷을 통해 제공받고 있다. 이러한 인터넷의 발전은 인터넷의 트래픽 폭발적인 증가를 수반하였다. 이를 수용하고자 차세대 네트워크의 백본망은 광대역을 제공하는 광통신으로 이루어지고 있으며, IP를 이용한 효율적인 광 네트워크를 구성하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다.
이처럼 대용량의 데이터를 짧은 시간 내에 보내는 광 통신망에서 링크 또는 노드의 장애는 대량의 데이터 손실을 유발할 수 있다. 따라서 신속한 장애 복구는 필수적이다. 광 네트워크에서 장애 복구에 대한 문제는 경제적인 네트워크 구축만큼 중요한 사항이며, 서비스 품질을 요구하는 대용량의 멀티미디어 서비스의 신뢰성 있는 전송을 위해 반드시 해결해야 하는 문제이다.
기존의 네트워크 장애 복구 기법은 크게 보호(protection) 기법과 회복(restoration) 기법으로 구분할 수 있다. 보호 기법은 일정 수준 이하의 복구 시간(recovery time)을 보장할 수 있으며, 회복 기법에 비해 짧은 복구 시간을 가진다. 하지만 대부분의 데이터 중심 서비스(data-oriented service)는 이러한 제약적인 복구 시간을 필요로 하는 것은 아니며, 대부분의 네트워크에서 보호 기법을 적용하는 데는 한계가 있다.
반면에 회복 기법은 보호 기법에 비해 상대적으로 긴 복구 시간이 필요하지만, 네트워크 장애가 발생한 이후에 대역폭을 할당하기 때문에 자원 효율이 더 좋고, 동시에 2개 이상의 네트워크 장애가 발생하더라도 대처가 가능하다는 장점이 있다.
따라서 본 논문에서는 GMPLS의 경로 복구 기법 중에 회복(restoration) 기법에 초점을 맞추고, 기존의 회복 기법이 가진 문제점을 분석하고 이를 해결하기 위한 작업 경로 선택 알고리즘을 제시하였다. 이 알고리즘을 적용하면 GMPLS 네트워크에서 장애가 발생했을 때 신속한 복구와 안정적인 경로 재설정이 가능하다.
본 논문에서는 제안한 회복 기법의 성능 평가를 위해 시뮬레이션을 통해 대역폭의 크기를 우선으로 하는 Bandwidth First 알고리즘과 랜덤하게 작업 경로를 선택하는 알고리즘과의 성능을 비교하였다. 이때 비교한 factor는 네트워크 장애가 발생했을 때 이를 알리는 메시지의 수, 경로를 복구하는 과정에서 발생하는 contention의 수, 복구하는 데 실패한 경로의 수이다.
또한 본 논문에서 제시한 회복 기법은 성능뿐만 아니라 기존의 회복 기법들과 달리 최근 들어 활발하게 연구가 진행 중인 PCE (Path Computation Element) 개념을 도입함으로써 확장 및 구현이 용이하다는 장점을 가진다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Nowadays Internet users is provided various services such as big portal sites, online games, Internet banking and e-commerce. The development of the Internet explosion of the Internet traffic growth was accompanied. Want to accept it to the next-generation optical communication network to provide broadband backbone network is in place and IP-based optical network to configure more efficient, many researchers said.
Within a short period of time to send large amounts of data from the optical network link or node's failure can lead to the loss of large amounts of data. Therefore, rapid fault recovery is required. Fault recovery in optical network is important as well as to create an economic network and for transmission reliability of large amounts of multimedia services that require the quality of service, it must be addressed.
Existing network fault recovery techniques is composed of the protection techniques and restoration techniques. Protection techniques to ensure the recovery time of less than a certain level, and have recovery time is shorter than the restoration techniques. But most of these limitations of the data-oriented service does not require recovery time, most of the network, this technique is a limit to take effect.
On the other hand, the recovery techniques relative to the protection techniques require a long recovery time, but because it allocate bandwidth after the network failed, resource efficiency is better than protection techniques. Also at the same time, one or more network failure is existed, it can handle them.
Therefore, this paper focuses on the restoration techniques in GMPLS path recovery schemes, and analyzes the problem with existing restoration schemes and is presented algorithm to resolve it. When GMPLS network is failed, if you apply this algorithm, the network can recover network fault quickly and reliably path can be reset.
In this paper, to evaluate the performance of the proposed restoration scheme , it compares the performance of bandwidth first algorithm and the performance of random algorithm which randomly select a working path, through simulation. At this point, comparison factors are the number of notification messages when network is failed, the number of contention in the process of restoring the path, and the number of failed path to recovery.
In this paper, proposed restoration scheme has better performance than existing restoration scheme and but also extension and implementation are easy by introducing the concept of PCE which is ongoing actively research in the most recent.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 제2장 관련연구 4
• 1. 광 네트워크 4
• 가. 광 가입자망 5
• 나. 광 코어망 (백본망) 7
• 다. 신호 전달 방식 9
• 2. MPLS(Multi-protocol Label Switching) 10
• 3. GMPLS(Generalized Multi-protocol Label Switching) 13
• 가. 라우팅 프로토콜의 확장 13
• 나. 시그널링 프로토콜의 확장 16
• 4. OSPF(Open Shortest Path First)와 OSPF-TE 17
• 가. OSPF 링크상태 알고리즘 17
• 나. OSPF 동작 과정 19
• 다. OSPF-TE와 TED(Extended LSDB) 22
• 5. CR-LDP(ConstRaint-based Routing Label Distribution Protocol) 24
• 가. RSVP-TE와 CR-LDP 24
• 나. CR-LDP의 확장 26
• 제3장 네트워크 생존성 및 장애 복구 28
• 1. 네트워크 생존성 28
• 2. 복구 기법 29
• 가. SRLG(Shared Risk Link Group) 30
• 나. Protection(보호) 메커니즘 31
• 다. Restoration(회복) 메커니즘 34
• 3. 광 네트워크의 장애 복구 기법 35
• 제4장 GMPLS 기반 경로 관리 40
• 1. 개요 40
• 가. PCE의 필요성 41
• 나. PCE의 구조 42
• 다. PCE Architecture 기반의 네트워크 44
• 2. PCE의 기능성과 배치 48
• 가. PCE의 기능성 48
• 나. PCE의 기능적인 디자인 51
• 제5장 네트워크 생존성 향상을 위한 경로 회복(restoration) 기법 53
• 1. 작업 경로 선택(Working Path Selection) 기법 53
• 가. Motivation 53
• 나. 알고리즘 56
• 2. 복구 경로 선택(Backup Path Selection) 기법 60
• 제6장 성능 평가 61
• 가. 시뮬레이션 환경 61
• 나. 성능 평가 62
• 제7장 결 론 65
• 참고문헌 67
• 약어표 75
• Abstract 79