Modelling and performance analysis of multi-service photonic network = Modeliranjei i analiza performansi višeuslužne fotoničke mreže : doctoral thesis = doktorska disertacija - Lacković, Marko; Mikac, Branko (Zagreb : M. Lacković ; Fakultet elektrotehnike i računarstva, 2005)
Doktorska teza analizira mogućnosti garantiranja kvalitete usluge na fotoničkom sloju uz pretpostavku dinamičkih zahtjeva za uslugom. Predložen je skup mrežnih i komunikacijskih modela te simulacijskih i analitičkih metoda koje mrežni operater može koristiti za procjenu da li može zadovoljiti korisničke zahtjeve za kvalitetom usluge ovisno o mrežnim mogućnostima i trenutnoj mrežnoj komunikaciji. Konačni cilj je automatizacija ugovora o razni usluge jer se predložene metode mogu implementirati kao dio mrežne upravljačke i kontrolne ravnine. Analiza je provedena na predloženom modelu višeusluže fotoničke mreže koja podrazumijeva suživot optičke komutacije kanala (OCS), snopova (OBS) i paketa (OPS) sa zajedničkom IP-fotoničkom kontrolnom ravninom. Kvaliteta usluge na fotoničkom sloju ovisi o mrežnoj funkcionalnosti, postupcima mrežnog oblikovanja, strukturi čvorova, te korištenim mehanizmima mrežne preživljivosti. Predložena je struktura višeuslužne fotoničke mreže te struktura njezinih čvorova s analizom komponenata potrebnih za njihovu implementaciju. Mreža se sastoji od IPPoP čvorova koji implementiraju funkcionalnost klijentske (IP) mreže, te WDMPoP čvorova koji implementiraju funkcionalnost fotoničkog sloja. Posebna je pažnja dana modeliranju klijentskog sučelja između fotoničke mreže i njenih klijenata. Predloženo je nekoliko procedura za dimenzioniranje mreže klasificiranih prema implementiranoj funkcionalnosti optičkog prospajanja u čvorovima, te mogućih zahtijeva na performanse u mreži. Analizirano je dimenzioniranje mreže za OCS i OPS promet, te dimenzioniranje uz dijeljenje ulaznog prometa između komutacije kanala i paketa. Dimenzioniranje uz optičku komutaciju paketa provedeno je i uz ograničenje vjerojatnosti gubitka ćelija. Analiziran je utjecaj mehanizama preživljivosti mreže na fotoničkom sloju na mrežno oblikovanje i dimenzioniranje. Klijenti višeuslužne fotoničke mreže modelirani su kao lanac operatora koji zahtijevaju uslugu od operatora optičke prijenosne mreže. Ostali operatori, kao operator pristupne mreže, zahtijevaju horizontalni dogovor oko razine usluge. Uz mrežne operatore postoje i mrežni pružatelji usluga koji omogućuju IP uslugu povrh prijenosne usluge koju omogućuju operatori. Pružatelji usluga, uključujući pristupnog i širokopojasnog pružatelja usluge, zahtijevaju vertikalni dogovor oko razine usluge od operatora višeuslužne fotoničke mreže ili nekog drugog operatora. Automatizacija dogovora oko razine usluge ovisi o metodama za proračun performansi komunikacije koja bi se postigla u slučaju prospajanja komunikacije koja omogućuje traženu uslugu. Predložene su metode za proračun vjerojatnosti gubitka paketa, kašnjenje, te raspoloživost korištenjem analitičkih i simulacijskih postupaka. Postupci proračuna vjerojatnosti gubitaka paketa/ćelija primjenjeni su na model višeuslužne fotoničke mreže, dok je predloženi model mrežne raspoloživosti primjenjen na predloženu arhitekturu transportnih entiteta.
Ključne riječi: Višeuslužna fotonička mreža, oblikovanje mreže, dimenzioniranje mreže, mrežna preživljivost, dinamičko prospajanje usluga, kvaliteta usluga, dogovor o razini usluge, analiza performansi, simulacija
The objective of the thesis was to analyze the possibilities to guarantee the quality of service on the photonic layer with the assumption of the dynamic service provisioning and tear-down requests. A set of network and communication models and simulation and analytical methods has been proposed. A network operator can use this set of methods to evaluate the possibility to satisfy clients' QoS requests depending on the network features and current network communication. This process aims towards the automatization of the SLA as these performance evaluation procedures can be implemented as a part of the network management and control. The analysis has been conducted on the multi-service photonic network model (MSPN), which assumes the coexistence of optical circuit (OCS), burst (OBS) and packet switching (OPS) controlled by the common IP-photonic GMPLS control plane. The quality of service offered by the MSPN depends on the functionality implemented in the network, network and node design, network dimensioning and employed resilience mechanisms. The thesis proposes an MSPN network and node structure, and analyzes optical components required to enable MSPN functionality. The network comprises IPPoP nodes implementing the client (IP) network functionality and WDMPoP nodes implementing the photonic network functionality. A special attention has been given to the modelling the of the client interface between the MSPN and its clients. The thesis proposes several network dimensioning procedures classified according to the implemented switching capabilities in the nodes and possible performance constraints imposed in the network. The network dimensioning for the isolated OCS and OPS traffic has been analyzed, as well as the dimensioning in the hybrid case with the traffic classified between the switching mechanisms. The OPS dimensioning can be performed with the packet/cell loss ratio constraint. Network resilience mechanisms, based on the photonic protection and restoration techniques, have been analyzed from the design and the dimensioning point of view. The clients of the MSPN network have been modelled as a chain of operators requiring services from the optical transmission network operator. Other operators, like the access network operator, require a horizontal SLA from the MSPN. Network providers enable the IP service on top of the transmission services offered by the operators. These providers, being access and broadband network providers, require a vertical SLA from the MSPN or some other operator. The service level agreement automatization depends on the evaluation of the performances that can be achieved if a communication supporting a requested service is provisioned. The thesis proposes a packet loss ratio, delay and availability performance evaluation using analytical and simulation approaches. The packet/cell loss ratio models have been applied to the MSPN model, while the network availability model has been proposed and applied to the proposed transport entity hierarchy.
Key Words: Multi-service photonic network, network modelling, network dimensioning, network resilience, dynamic service provisioning, quality of service, service level agreement, performance analysis, simulation
Bibliografija str. 185-190.