We present an efficient and exact algorithm for dynamic routing with dedicated path protection. We present the algorithm in the setting of optical networks, but it should be applicable to other networks, where services have to be protected, and where the network resources are finite and discrete, e.g., wireless radio or networks capable of advance resource reservation. To the best of our knowledge, we are the first to solve efficiently and exactly this long-standing fundamental problem, which others argued intractable. The algorithm is efficient, because it can solve large problems, and it is exact, because its results are optimal. We argue the stated problem is tractable by providing for the proposed algorithm a polynomial pessimistic complexity analysis, and a proof of correctness. Network operations, management, and control require efficient and exact algorithms, especially now, when greater emphasis is placed on network performance, reliability, softwarization, agility, and return on investment. The proposed algorithm uses our generic Dijkstra algorithm on a search graph generated "on-the-fly" based on the input graph. We corroborated the optimality of the results of the proposed algorithm with brute-force enumeration. We present the simulation results of dedicated-path protection with signal modulation constraints for elastic optical networks of 25, 50 and 100 nodes, and with 160, 320, and 640 spectrum units. We also compare the bandwidth blocking probability with the commonly-used edge-exclusion algorithm. We had 48600 simulation runs with about 41 million searches.

中文翻译：

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一种高效精确的动态专用路径保护算法

我们提出了一种具有专用路径保护的动态路由的有效且精确的算法。我们在光网络的设置中介绍了该算法，但它应该适用于其他需要保护服务以及网络资源有限和离散的网络，例如无线电或能够提前资源预留的网络。据我们所知，我们是第一个有效而准确地解决这个长期存在的基本问题的人，其他人认为这是难以解决的。该算法是高效的，因为它可以解决大问题，它是精确的，因为它的结果是最优的。我们认为，通过为所提出的算法提供多项式悲观复杂性分析和正确性证明，上述问题是易于处理的。网络运营、管理、和控制需要高效和精确的算法，尤其是现在，当更加重视网络性能、可靠性、软件化、敏捷性和投资回报时。所提出的算法在基于输入图“即时”生成的搜索图上使用我们的通用 Dijkstra 算法。我们用蛮力枚举证实了所提出算法的结果的最优性。我们展示了具有 25、50 和 100 个节点以及 160、320 和 640 个频谱单元的弹性光网络的信号调制约束的专用路径保护的仿真结果。我们还将带宽阻塞概率与常用的边缘排除算法进行了比较。我们有 48600 次模拟运行和大约 4100 万次搜索。当更加重视网络性能、可靠性、软件化、敏捷性和投资回报时。所提出的算法在基于输入图“即时”生成的搜索图上使用我们的通用 Dijkstra 算法。我们用蛮力枚举证实了所提出算法的结果的最优性。我们展示了具有 25、50 和 100 个节点以及 160、320 和 640 个频谱单元的弹性光网络的信号调制约束的专用路径保护的仿真结果。我们还将带宽阻塞概率与常用的边缘排除算法进行了比较。我们有 48600 次模拟运行和大约 4100 万次搜索。当更加重视网络性能、可靠性、软件化、敏捷性和投资回报时。所提出的算法在基于输入图“即时”生成的搜索图上使用我们的通用 Dijkstra 算法。我们用蛮力枚举证实了所提出算法的结果的最优性。我们展示了具有 25、50 和 100 个节点以及 160、320 和 640 个频谱单元的弹性光网络的信号调制约束的专用路径保护的仿真结果。我们还将带宽阻塞概率与常用的边缘排除算法进行了比较。我们有 48600 次模拟运行和大约 4100 万次搜索。所提出的算法在基于输入图“即时”生成的搜索图上使用我们的通用 Dijkstra 算法。我们用蛮力枚举证实了所提出算法的结果的最优性。我们展示了具有 25、50 和 100 个节点以及 160、320 和 640 个频谱单元的弹性光网络的信号调制约束的专用路径保护的仿真结果。我们还将带宽阻塞概率与常用的边缘排除算法进行了比较。我们有 48600 次模拟运行和大约 4100 万次搜索。所提出的算法在基于输入图“即时”生成的搜索图上使用我们的通用 Dijkstra 算法。我们用蛮力枚举证实了所提出算法的结果的最优性。我们展示了具有 25、50 和 100 个节点以及 160、320 和 640 个频谱单元的弹性光网络的信号调制约束的专用路径保护的仿真结果。我们还将带宽阻塞概率与常用的边缘排除算法进行了比较。我们有 48600 次模拟运行和大约 4100 万次搜索。我们展示了具有 25、50 和 100 个节点以及 160、320 和 640 个频谱单元的弹性光网络的信号调制约束的专用路径保护的仿真结果。我们还将带宽阻塞概率与常用的边缘排除算法进行了比较。我们有 48600 次模拟运行和大约 4100 万次搜索。我们展示了具有 25、50 和 100 个节点以及 160、320 和 640 个频谱单元的弹性光网络的信号调制约束的专用路径保护的仿真结果。我们还将带宽阻塞概率与常用的边缘排除算法进行了比较。我们有 48600 次模拟运行和大约 4100 万次搜索。