본 논문에서는 저속의 파장변환기를 갖는 ONU (optical network unit)로 구성된 TWDM PON(time and wavelength division multiplexed passive optical network)에 파장 할당 알고리즘을 제안한다. ONU는 파장을 변경할 때 많은 프레임시간을 소비하며 ONU별로 파장이 결정되면 그 결과를 바탕으로 OLT (optical line termination)는 동적대역할당을 실시한다.
본 논문에서는 하나의 OLT (optical line termination)와 다수의 ONU (optical network unit)로 구성된 TWDM PON (time and wavelength division multiplexed passive optical network)의 동적 파장 및 동적 대역할당 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 ONU의 전송요청량에 근거하여 전송에 사용할 상향 파장개수를 동적으로 제한하여 소비전력을 감소시킨다.
WDM 네트워크에서는 파장이 어떻게 할당되는지에 따라 다양한 논리적 토폴로지가 형성되기 때문에 파장 할당이 매우 중요한 문제이다. 기존의 파장 할당 알고리즘은 무한한 수의 ADM을 가정하거나 시간 복잡도를 고려하지 않았다. 제안되었던 알고리즘 중 가장 성능이 좋은 RCL 알고리즘의 경우, 불필요한 블로킹을 발생시킨다는 문제점이 있다. 본 논문에서는 동적인 트래픽 요청에 대해 기존 기법보다 시간 복잡도를 줄이면서 I/O 블로킹과 파장 블로킹을 모두 최소화할 수 있는 파장 할당 알고리즘을 제안한다.
본 논문에서는 OLT (optical line termination)와 다수의 ONU (optical network unit)로 구성된 TWDM PON (time and wavelength division multiplexed passive optical network)의 전력 절감형 동적 파장 및 대역할당 알고리즘의 성능을 평가한다. 성능평가에는 self-similar 트래픽을 사용하며 패킷의 평균시지연과 평균 상향 파장의 개수를 측정한다.
본 논문에서는 동적 파장 할당 기법을 이용한 광 버스트 스위칭 네트워크에서의 절대적 QoS (qualify of service) 제공 방안에 대하여 기술한다. 버퍼 또는 offset time 을 이용한 기존의 QoS 보장 방법과는 달리 본 논문에서 제안하는 동적 가상 파장 분할 (DVLP: dynamic virtual lambda partitioning) 방법은 버퍼 혹은 추가적인 offset time을 필요로 하지 않으며 절대적 QoS를 보장할 수 있는 특징이 있다. 이러한 새로운 동적 가상 파장 분할 방법은 파장 자원을 몇 개의 우선순위 파장 그룹으로 나누고, 절대적 QoS를 제공하기 위해 동적으로 파장 그룹을 재 설정하는 방법이다. 제안된 알고리즘의 성능 분석 및 시뮬레이션 결과를 통하여 긴 주기 및 짧은 주기 내에서도 절대적 QoS를 제공하는 것을 볼 수 있다. 또한 제한된 FDL(fiber delay line) 버퍼를 사용하여 동적 가상 파장 분할 방법의 효율을 더욱 높일 수 있음을 보였다.
파장 할당에 대해 제안된 알고리즘들의 대부분은 무한한 수의 ADM을 가정하여 I/O 블로킹을 배제하였으며 파장을 할당한 이후, 네트워크 내에 파장이 불연속적인 형태로 남게 되어 링크 블로킹을 증가시킬 수 있다는 문제점이 있다. 또한 최악의 경우 O(W $N^3$)의 시간 복잡도를 갖는다. 본 논문에서는 온라인 상에서 동적인 트래픽 요청에 대해 최악의 경우 O(W $N^2$)의 복잡도를 가지면서 I/O 블로킹과 링크 블로킹을 모두 고려하는 파장 할당 알고리즘을 제안하였다. 파장의 불연속성을 최소화함으로써 블로킹의 발생을 감소시킬 수 있었다.
본 논문은 우회경로를 적용하는 JET 스위칭 방식의 광 버스트 스위치 네트워크에서 클래스간 비율적 서비스 차별화 방안을 제안한다. 제안하는 방식은 동적파장할당, 선취권, 그리고 우회경로 방식을 적용한다. 동적파장할당은 주기적인 측정을 통해 클래스간 손실 비율의 조정이 요구되는 경우에 높은 클래스에 할당된 파장의 수를 동적으로 증가시킴으로서 높은 클래스의 손실률도 낮추면서 동시에 상대적 손실 비율도 유지한다. 가용한 파장이 모두 사용된 경우에는 낮은 클래스의 트래픽이 사용하던 파장을 높은 클래스의 트래픽에 이양하는 선취권 방식을 적용한다. 동시에 우회경로를 적용하여 높은 클래스나 낮은 클래스의 손실률을 낮춘다. 제안된 방식에 대한 큐잉 기반의 분석 모델이 도출되고, 도출된 모델을 기반으로 성능분석을 수행하여 제안모델이 비율적 서비스 차별화를 제공함을 입증한다.
최근 인터넷 트래픽의 폭발적인 증가에 따라 다수의 광섬유 링크를 사용하는 광 네트워크에 관한 관심이 높아지고 있다. 그러나 네트워크에서의 트래픽 증가는 네트워크 장비의 에너지 소모를 증가시키는 문제점이 있다. 본 논문에서는 다중 광섬유로 구성된 대용량 IP over WDM 네트워크에서 에너지 절감을 위한 동적 경로 배정 및 파장 할당 (Dynamic RWA) 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 에너지 효율 향상을 위하여 V-like 함수를 이용한다. V-like 함수는 사용 파장 수에 따라 광섬유의 비용을 결정하여 네트워크의 에너지 소모와 블록킹 확률을 줄일 수 있도록 한다. 이를 기반으로 다수의 광섬유로 구성된 링크의 비용과 자원할당을 위한 광섬유를 결정한다. 마지막으로 파장단위의 그래프로 구성된 계층 그래프를 이용하여 에너지 소모를 줄일 수 있도록 경로배정 및 파장할당을 수행한다. 제안한 알고리즘의 성능평가를 위하여 OPNET Modeler를 이용한 모델링과 시뮬레이션을 실시하였다. 시뮬레이션 결과는 연결 요청 당 평균 전력 소모와 블록킹 확률 관점에서 기존 방식과 성능을 비교하고 분석한다.
OXC는 정적인 점대점 광전송망에서 동적인 그물형 전광통신망으로 진화하기 위하여 망에 도입되어야 할 새로운 광네트워크 장비이다. OXC는 링크 단위의 스위칭을 하는 FXC 파장 단위의 스위칭 기능이 있으나 파장 변환 기능이 없는 WSXC, 그리고 파장 변환 기능이 있는 WIXC로 구분할 수 있으며, 이들간의 hybrid 도 가능하다. OXC 하드웨어의 중심을 이루는 것은 광스위치이다. MEMS 기술, 열광학 효과를 이용한 광도파로 기술, 전반사를 이용하는 bubble 스위치 기술 등을 사용하여 개발이 진행되고 있다. 현재까지는 이 중 3D MEMS 기술이 대용량 스위치를 구성할 가능성이 있는 기술로 받아들여지고 있다. OXC를 구성하는데 있어서 또 다른 핵심적인 기술에는 파장변환 기술이 있다. 광전 파장변환기와 전광 파장변환기 방식이 현재 연구되고 있으며 초기에는 광전변환 방식이 OXC 시스템에 적용될 가능성이 높다. 전광 파장변환기의 시스템 적용을 위해서는 좀 더 많은 연구가 필요할 것으로 보인다. OXC를 사용하는 전광통신망에서 광스위치 기술 이상으로 많은 논란이 되는 것은 망의 운용 문제이다. 현재 가장 많이 언급되는 모델은 오버레이 모델과 피어 모델이다. 오버레이 모델은 클라이언트/서버 개념에 기반한 모델인 반면 피어 모델은 광 네트워크 장비와 기존 장비를 대등한 관계로 정의한 모델이다. 각각의 모델에 대해서는 표준화 단체에 따라 약간씩 다른 입장을 취하고 있지만 상호 간에 수용 또는 타협할 점이 많다고 볼 수 있다. OXC를 포함하는 전광 통신망을 운용할 때에는 동적 연결 설정 및 해제를 위한 새로운 신호 방식이 필요하다. 이를 위하여 ITU-T 및 OIF에서 UNI와 NNI등의 인터페이스와 여기에 사용되는 신호 방식을 논의하고 있다. 그 외에도 전광 통신망 운용에 필요한 라우팅 및 파장할당 방법과 OXC를 이용한 그물형 망에서의 보호 및 복구에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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