Indeks shartlari Harari grafiklari; Optik transport tarmoqlari; Fizik topologiya; Ishonchlilik

Annotatsiya - Optik transport tarmoqlari tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan o'tkazish qobiliyatining oshishi tufayli haqiqiy tarmoq topologiyalari qanchalik ishonchli ekanligini va ishonchlilikning boshqa asosiy omillar bilan bog'liqligini aniqlash muhim bo'ladi. Ishonchlilik bu kontekstda muhim ahamiyatga ega, chunki tolali aloqalar va oʻzaro bogʻlanishlar kabi elementlarning ishlamay qolishi bir nechta bogʻlangan optik kanallarning uzilishiga olib kelishi va katta maʼlumotlar yoʻqotilishiga olib kelishi mumkin. Bu erda biz havoladagi nosozliklar bilan bog'liq ishonchlilikni ko'rib chiqamiz. Ruxsat etilgan sonli tugunlar uchun tarmoqning maksimal ishonchliligini ulanishlar sonini maksimal darajada oshirish orqali olish mumkin edi, ammo texnologik va xarajat cheklovlari tufayli bu taqiqlanadi.
Biroq, ma'lum miqdordagi tugunlar va havolalar uchun turli darajadagi ishonchlilik darajasiga ega bo'lishi mumkin bo'lgan bir qator topologiyalar mavjud. Ushbu cheklovlarni qondiradigan eng ishonchli topologiyalarni qanday yaratishimiz mumkin? Haqiqiy dunyo topologiyalari qanchalik ishonchli? Ushbu savollarga javob berish uchun biz ishonchlilikni maksimal darajada oshiradigan topologiyalar sinfini o'rganamiz. Bunday topologiyalar Harari grafiklarining kichik sinfiga mos keladi. Ushbu maqolada biz haqiqiy topologiyalarning ishonchliligini eng ishonchlilari bilan taqqoslaymiz. Shuningdek, biz ikkala topologiya to'plamini xarajat bo'yicha taqqoslaymiz. Natijalarimiz shuni ko'rsatadiki, ba'zi hollarda, ishonchlilikni maksimal darajada oshirgandan so'ng, natijada topologiyalar kamroq kapital xarajatlarni ham ko'rsatishi mumkin.
Indeks shartlari - Harari grafiklari; Optik transport tarmoqlari; Fizik topologiya; Ishonchlilik.

Optik transport tarmoqlarida (OTN) jismoniy tarmoq topologiyasi muhim rol o'ynaydi. Oxirgi bir necha yil ichida tadqiqotchilar operatorlarga tarmoqlarni yaxshiroq rejalashtirish, unumdorlik va xarajatlarni optimallashtirishga yordam beradigan ko'rsatkichlarni olish uchun jismoniy tarmoq topologiyalarini o'rgandilar. Ushbu toifadagi tarmoqlarda qo'llab-quvvatlanadigan o'tkazish qobiliyatining oshishi tufayli ishonchli tarmoq topologiyalarini yaratish va ishonchlilikning boshqa asosiy omillar bilan bog'liqligini bilish muhim bo'ladi.

Tarmoq ishonchliligi - bu bog'lanish yoki tugun ishlamay qolgandan so'ng ulanishni saqlab qolish ehtimoli. Ushbu ish havoladagi nosozliklar bilan bog'liq ishonchlilikni ko'rib chiqadi. Tugunlarning ishdan chiqishi bilan bog'liq ishonchlilik ham adabiyotda boy tadqiqot mavzusidir.
E'tibor bering, ishonchlilik nuqtai nazaridan zaif topologiya kamroq muvaffaqiyatsizlikka toqat qiladi va daromadning yo'qolishiga olib kelishi mumkin. Tolali ulanishlar va o'zaro bog'lanishlar kabi elementlarning ishdan chiqishi bir nechta bog'langan optik kanallarning uzilishiga olib kelishi mumkin, bu esa katta ma'lumotlar yo'qotilishiga olib keladi. Bundan tashqari, jismoniy topologiyaning ishonchlilik darajasi yuqori qatlam protokollarida himoya sxemalarining ishlashiga bevosita ta'sir qiladi. Misol uchun, agar jismoniy tarmoq topologiyasida har bir tugun juftligini o'zaro bog'laydigan kamida ikkita bo'g'in-ajralish yo'llari bo'lmasa, yuqori qatlamlar barcha bitta ulanish nosozliklarini bartaraf eta olmaydi.
OTN larning topologik dizayni murakkab muammo bo'lib, kapital xarajatlar (CapEx), o'tkazuvchanlik, omon qolish va ishonchlilik kabi omillarni optimallashtirishni o'z ichiga oladi. CapEx va ishonchlilikni hisobga olgan holda, muammoni quyidagicha yozish mumkin: CapExni minimallashtiradigan va maksimal darajaga tushiradigan topologiya bo'lgan tugunlar va havolalar to'plami berilgan.
ishonchliligi? Ushbu muammoni hal qilish qarama-qarshi omillarni optimallashtirishni talab qiladi va bu NP-qiyin muammodir [5].
So'nggi paytlarda jismoniy tarmoq topologiyalarini loyihalash bo'yicha ko'plab tadqiqotlar mavjud. [6] da mualliflar evristik algoritmni va infratuzilmaning narxi, kechikish, geografiya va bitta havola yoki tugunning ishdan chiqishi bilan omon qolish kabi dizayn omillari to'plamini ko'rib chiqadilar.
Optik tarmoqning narxini va quvvat sarfini minimallashtirish uchun evristik protsedura [7] da keltirilgan. [8] da Nguyen va Truong tola uzunligini minimallashtiradigan topologiyalarni yaratishni maqsad qilgan va shu bilan birga bitta havolaning uzilishi uchun tarmoqning omon qolishini kafolatlaydi. El-Gorashi va boshqalar. [9] o'rtacha hopsonni kamaytirish orqali energiya sarfini minimallashtiradigan topologiyalarni yarating.
Tarmoq topologiyasini loyihalash muammosiga hissa qo'shish uchun biz real dunyo OTN topologiyalarining ishonchliligi bo'yicha tadqiqot o'tkazdik va uni Harari grafiklari deb nomlanuvchi grafiklar sinfi bilan taqqosladik. Ushbu sinf ishonchlilikni maksimal darajada oshiradigan va polinom vaqtida qurilishi mumkin bo'lgan sinf sifatida tanilgan [10].
Biz topologiyalarning ikkala sinfini to'rtta parametrni hisobga olgan holda tekshirdik: havolalarning uzilishi bilan bog'liq ishonchlilikning klassik ta'rifi [11], bog'lanish to'plamlari soni, himoya koeffitsienti [12,13] va transponderlar soni bo'yicha CapEx .
Maqolaning qolgan qismi quyidagicha tashkil etilgan: havolalarning buzilishi bilan bog'liq ishonchlilikning klassik ta'rifi II bo'limda keltirilgan. III bo'limda biz shaffof bo'lmagan transport rejimi va 1 1 ajratilgan yo'l himoyasi (DPP) ni hisobga olgan holda mos yozuvlar tarmog'i narxi modelini taqdim etamiz. Qiziqish parametrlarini hisoblash metodologiyasi IV bo'limda keltirilgan. V bo'limda tajribalar qanday o'tkazilganligi va ularning natijalari ko'rsatilgan, so'ngra VI bo'limda muhokama qilinadi. Maqolaning xulosasi VII bo'limda keltirilgan. Nihoyat, A ilovasi qog'ozda foydalanilgan nomenklaturani umumlashtiruvchi jadvalni taqdim etadi.

Tarmoq ishonchliligi

Optik transport tarmoqlarida (OTN – Optical Transport Network) fizik tarmoq topologiyasi muhim rol o’ynaydi. Oxirgi bir necha yil ichida tadqiqotchilar operatorlarga tarmoqlarni yaxshiroq rejalashtirish, unumdorlik va xarajatlarni optimallashtirishga yordam beradigan ko’rsatkichlarni olish uchun fizik tarmoq topologiyalarini o’rgandilar. Ushbu toifadagi tarmoqlarda qo’llab-quvvatlanadigan o’tkazish qobiliyatining oshishi tufayli ishonchli tarmoq topologiyalarini yaratish va ishonchlilikning boshqa asosiy omillar bilan bog’liqligini bilish muhim bo’ladi. [1]
Fizik tarmoq topologiyasi optik o’zaro bog’lanishlarni ifodalovchi N tugunlarning V(G) to’plami va ikki tomonlama optik tolalarni ifodalovchi L bog’lanishlarining E(G) to’plami bilan G grafik sifatida ifodalanishi mumkin. Ikki tugun u va v bir-biriga ulashgan bo’lsa, E(G) da ularni o’zaro bog’laydigan bog’lanish mavjud bo’lsa. Tugunning darajasi v – G dagi v ga qo’shni tugunlar soni. O’rtacha tugun darajasi <ẟ>=2L/N bilan berilgan.
S ⊂ E(G) bo’g’inlar to’plami, agar G\S uzilgan bo’lsa, ya’ni S ni G dan olib tashlash G ni uzib qo’ysa, bog’lanishni kesish to’plamidir. Grafikning G, k'(G) ning bog’lanish ulanishi o’lchami. G ning eng kichik bo’g’in kesimi to’plami. Grafik G k0-bo’g’in bilan bog’langan bo’ladi, agar u tugunlarning har bir juftini o’zaro bog’laydigan kamida k' bog’lanish-ajralish yo’llari mavjud bo’lsa; v ∈ G.
Real hayotdagi optik transport tarmoq topologiyalari odatda 2-bo’g’in bilan bog’langan, lekin 2-tugun bilan bog’langan bo’lishi shart emas va o’rtacha tugun darajasi 2 dan 4 gacha bo’ladi. Ruxsat etilgan N uchun o’rtacha tugun darajasi <ẟ> L bilan ortib borayotganligi sababli, u biroz CapEx bilan bog’liq. E'tibor bering, 2 tugunli bog'langan grafiklar uchun halqali va to'liq grafikga o'xshash topologiyalar mos ravishda <ẟ> minimallashtirilgan va maksimal bo'lgan holatlardir. 1969 yilda Harari N tugunlar soni va kirish sifatida tugun ulanishi k hisobga olingan holda yuqori darajada bog’langan tarmoqlarni loyihalash algoritmini ishlab chiqish orqali bu muammoni hal qildi. Bunday grafiklar Harari grafiklari deb ataladi va bu erda H_k,N sifatida belgilanadi. Harari algoritmi L= bo’g’inlarga ega N ta tugunlarda k-tugun bilan bogʻlangan grafikni quradi, bu bogʻlanishlar soniga nisbatan ekstremal va quyidagicha ifodalanadi k'(H_k,N)= k'(H_k,N)= .
Hararining g’oyasiga asoslanib, Hakimi [2] L va N berilganda Harari grafiklarini qurish algoritmini ishlab chiqdi. Ikkala algoritm ham vaqt murakkabligi tartibiga ega. Hakimi protsedurasi Harari protsedurasi bilan olinmaydigan ba’zi grafiklarni yaratadi. Ma’lum bo’lishicha, Harari grafiklarining kichik to’plami nafaqat yuqori darajada bog’langan, balki ishonchli hamdir.
Bog'lanishlar teng va mustaqil ρ ∈(0,1) ehtimollik bilan ishlamay qolishi mumkinligini nazarda tutsak, biz G topologiyasining ishonchliligini uning bog'lanish uzilishlaridan keyin ham bog'liq bo'lish ehtimoli deb hisoblaymiz. Amaliy nuqtai nazardan, har bir tolali aloqa uchun bog'lanishning ishdan chiqish ehtimoli odatda bir xil bo'lmasa ham va bog'lanishning buzilishi har doim ham mustaqil bo'lmasa ham, ushbu soddalashtirishlar ishonchlilikning jismoniy tarmoq topologiyasiga bog'liqligini o'rganishga imkon beradi.
Shu nuqtai nazardan, Kelmans [3] tarmoq ishonchliligini quyidagicha aniqladi: