Reti ottiche resilienti: algoritmi di protezione e schemi di ripristino

This review thesis takes as its main reference the book “Advances in Optical Networks and Components” by Partha Pratim Sahu, in particular Chapters 7, 8 and 9, with the aim of presenting, after a careful and orderly reworking, the protection algorithms and restoration schemes that make modern optical networks resilient to failures. Before the main chapters, the introduction is inspired by the book “Optical Networks: A Practical Perspective, Third Edition (2010)” and paves the way for the core of the work, which begins with a description of the most common types of failures, such as fiber cuts and node, channel and link failures, and goes on to discuss the concept of survivability and some fundamental parameters for measuring quality of service (QoS). Subsequently, concepts such as network reliability and its dependence on network topology and on the system architecture itself are discussed. The thesis then enters into the heart of resilience, examining how different network topologies, such as unidirectional rings, bidirectional rings and mesh networks, handle failures and how the two complementary approaches of protection and restoration differ. The following chapter is devoted to protection, describing various types of network protection, such as path protection, link protection, dedicated and shared protection, protection trees and other techniques for optimizing service efficiency. The work concludes with the study of connection restoration and its mechanisms, followed by an analysis of different performance metrics, some IP-based restoration networks, ring and mesh topologies, and sequential and parallel activation architectures.

Questa tesi di tipo compilativa prende come riferimento il libro “Advances in optical network and componensts” dell’autore Partha Pratim Sahu, in particolare i capitoli 7, 8 e 9, avendo come obbiettivo quello di presentare dopo un’attenta ed ordinata rielaborazione, gli algoritmi di protezione e schemi di ripristino che rendono le moderne reti ottiche resilienti ai guasti. Prima della stesura dei capitoli, l’introduzione è ispirata al libro “Optical Networks; A Practical Perspective, - Third Edition 2010” ed apre la strada al lavoro vero e proprio che si svolge con la descrizione delle tipologie di guasto più comuni che si verificano, come ad esempio il taglio della fibra, i guasti al nodo, al canale e al collegamento, proseguendo con il concetto di sopravvivenza ed alcuni parametri fondamentali nella misurazione della qualità del servizio. Vengono successivamente discussi concetti come l’affidabilità di rete e quanto questa dipenda dalla topologia e dall’architettura stessa del sistema. A seguire si entra nel vivo della resilienza affrontando concretamente come le varie topologie di rete, ad esempio ad anello unidirezionale, anello bidirezionale o a maglia gestiscono il guasto e come differiscono i due approcci complementari di protection e restoration. Il capitolo successivo è dedicato invece alla protezione, descrivendo le varie tipologie di protezione della rete come path protection, link protection, protezione dedicata e condivisa, alberi di protezione e altre le tecniche per ottimizzarla l’efficienza di servizio. Il lavoro si chiude con lo studio del ripristino delle connessioni e con i suoi meccanismi, proseguendo con le varie metriche di prestazione, alcune reti di ripristino ip, anelli, maglie e architetture di attivazione sequenziali e parallele.