Multi-repairmen problem for disaster recovery of optical networks

Özet

Survivability of optical networks is a growing concern because of strong reliance on the internet to accomplish our daily activities. This high reliance makes telecommunication infrastructure vital to our daily life. Accordingly, when large network failures occur due to a disaster, the whole community (network operator and end users) incur grave consequences. Hence, the quest of telecommunication infrastructures recovery after a disaster is indispensable. Even though some research focus on how to avoid such large scale failures, sometimes it is inevitable and fast recovery is required. In this study, we investigate the problem of multi-repairmen scheduling and assignment for disaster recovery of optical networks. Given a set of repairmen to repair a set of failures in the network in the aftermath of a disaster, the goal is to allocate each repairman to a set of failures in an intelligent manner such that we maximize recovered capacity as soon as possible for each recovery schedule thereby recovering more capacity as early as possible. We address the problem by proposing a Multi-Repairmen Disaster Recovery Algorithm (MRDRA) that provides intelligent recovery schedule for a given set of failures and repairmen. Finally, we present numerical results that show the potential merits of 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.

Abstract

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.