Maximizing reliability of data networks to face multiple failures via optimal route selection.

Abstract

Las catástrofes naturales, dependiendo de su tamaño y magnitud, pueden producir fallos a gran escala en la infraestructura de la red de telecomunicaciones. Estos fallos pueden provocar interrupciones del servicio debido a la desconexión de los nodos de la red. Para evitar la desconexión de la red, el mecanismo proactivo de tener un par de rutas entre los nodos tiene los tiempos de respuesta más rápidos. Los algoritmos de enrutamiento geo-diverso por regiones son los más utilizados para hacer frente a los desastres geográficos a gran escala, pero restringen una separación mínima entre las rutas y suponen que los fallos pueden ocurrir en cualquier lugar. En este trabajo, consideramos que las catástrofes a gran escala están compuestas por múltiples fallos independientes. Para conseguir una red confiable, proponemos la siguiente metodología. En primer lugar, consideramos un modelo de amenaza basado en una distribución de probabilidad de fallos geolocalizados obtenida a partir de registros históricos. En segundo lugar, desarrollamos un modelo de riesgo en el que la probabilidad de fallo del enlace es proporcional al área de intersección entre la distribución de probabilidad y la zona vulnerable del enlace. Por último, calculamos un par de rutas entre todos los pares de nodos de la red utilizando algoritmos de enrutamiento que minimizan la probabilidad de fallo del par de rutas. Aplicamos nuestra metodología en tres redes del mundo real con incendios detectados por satélites de la NASA. Observamos que nuestros algoritmos de enrutamiento seleccionan diferentes pares de rutas en función de la época de peligro. En promedio, los algoritmos propuestos lograron establecer rutas en más del 99,83% de los casos, superando a todos los algoritmos analizados en el estado del arte. Además, las soluciones de pares de rutas propuestas, fueron capaces de obtener una media de ATTR superior al 99,9% en los escenarios analizados, a pesar de la existencia de múltiples regiones de amenaza, aprovechando el conocimiento de donde se han producido históricamente los fallos.