JP2007288280A - Method of calculating wavelength allocation optimization in synchronous optical packet switching network and collision avoidance method by wavelength allocation control - Google Patents
Method of calculating wavelength allocation optimization in synchronous optical packet switching network and collision avoidance method by wavelength allocation control Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007288280A JP2007288280A JP2006110215A JP2006110215A JP2007288280A JP 2007288280 A JP2007288280 A JP 2007288280A JP 2006110215 A JP2006110215 A JP 2006110215A JP 2006110215 A JP2006110215 A JP 2006110215A JP 2007288280 A JP2007288280 A JP 2007288280A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wavelength
- optimization
- wavelengths
- competition
- packets
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
本発明は,同期光パケット交換ネットワークにおける波長割当制御による衝突回避方法,及びその衝突回避システムなどに関する。 The present invention relates to a collision avoidance method by wavelength allocation control in a synchronous optical packet switching network, a collision avoidance system thereof, and the like.
光パケットスイッチネットワーク(OPS)では,パケットコンテンション(パケット衝突)が重要な問題であり,システムの性能に大きな影響を与える。衝突は,ネットワークのスイッチノードにおいて,同じ波長を有する2つ以上の光パケットが同じ出力ポートから同時に去ろうとするときに,必然的に生ずる。衝突を解決するために,波長変換,光遅延ファイバを用いた光バッファリング,及び迂回ルーティングなどいくつかの手法が提案されている(たとえば,“S. Dixit, IP over WDM: building the next-generation optical Internet (John Wiley & Sons, 2003)”(下記非特許文献1)。しかし,波長変換装置や波長変換のためのレーザは,高価であり,また装置が複雑である。このような事情は,将来にわたって続くものと考えられる。
本発明は,低コストであるが実用性がある,新しい概念に基づいた同期光パケット交換ネットワークにおける波長割当最適化計算法及び波長割当制御による衝突回避方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a wavelength allocation optimization calculation method and a collision avoidance method by wavelength allocation control in a synchronous optical packet switching network based on a new concept, which is low in cost but practical.
本発明は,基本的には,(1)波長競合関係(wavelength competition relationship)を整理する整理工程と,(2)トランジットパケット間の波長競合を最小化する波長割当優先最適化を行う最適化工程と,(3)システムの負荷に基づいた動的な波長割当制御を行う動的制御工程を含む工程により,(同期)光パケット交換ネットワークにおける衝突を回避するというものである。すなわち,整理(refinement),最適化(optimization),及び動的制御(dynamic control)の工程 (ROD)を含むものである。よって,本明細書において,本発明により提案される方法やシステムをRODともよぶ。 The present invention basically includes (1) an organizing process for organizing a wavelength competition relationship, and (2) an optimization process for performing wavelength allocation priority optimization for minimizing wavelength competition between transit packets. (3) Collisions in the (synchronous) optical packet switching network are avoided by a process including a dynamic control process that performs dynamic wavelength allocation control based on the system load. That is, it includes refinement, optimization, and dynamic control steps (ROD). Therefore, in this specification, the method and system proposed by the present invention are also referred to as ROD.
より具体的には,本願の第1の側面に係る発明は,波長競合関係を整理するための整理工程と,トランジットパケット間の波長競合を最小化する波長割当優先最適化を行うための最適化工程と,システムの負荷に基づいた動的な波長割当制御を行う動的制御工程と,を含む光パケット交換ネットワークに用いられる衝突回避方法に関する。 More specifically, the invention according to the first aspect of the present application is an optimization process for organizing the wavelength competition relationship and optimization for performing wavelength allocation priority optimization that minimizes wavelength competition between transit packets. The present invention relates to a collision avoidance method used in an optical packet switching network including a process and a dynamic control process for performing dynamic wavelength allocation control based on a system load.
本願の第1の側面に係る発明の好ましい態様は,前記整理工程は,送信ノードが異なるパケットが、光パケットネットワーク交換の同じリンクで同じ波長を用いる競合関係にあるかどうか判断する競合関係検討工程を含む方法である。 In a preferred aspect of the invention according to the first aspect of the present application, the organizing step is a competitive relationship examination step of determining whether packets having different transmission nodes are in a competitive relationship using the same wavelength in the same link of optical packet network switching. It is a method including.
本願の第1の側面に係る発明の好ましい態様は,前記最適化工程は,トラフィック分散情報を光パケットスイッチに伝えるトラフィック分散情報伝達工程と,前記光パケットスイッチが,前記トラフィック分散情報に基づいて,最適な順に波長を再整列し波長に優先順位をつける最適波長決定工程と,を含む方法である。 In a preferred embodiment of the invention according to the first aspect of the present application, the optimization step includes a traffic distribution information transmission step for transmitting traffic distribution information to the optical packet switch, and the optical packet switch is based on the traffic distribution information. And an optimum wavelength determination step for rearranging the wavelengths in an optimum order and prioritizing the wavelengths.
本願の第1の側面に係る発明の好ましい態様は,前記動的制御工程は,前記動的制御工程は、前記整理工程で競合関係がないと判断されたパケットに対しては、前記最適化工程で整列された最優先の波長を割当て、前記整理工程で競合関係があると判断されたパケットに対しては、前記最適化工程で整列された波長からネットワークのパケット量に応じて決められた複数の波長を優先順位の順に選択し、その中から順に利用可能な波長を調べて波長を割当てる、方法である。 In a preferred aspect of the invention according to the first aspect of the present application, the dynamic control step is the optimization step for a packet in which the dynamic control step is determined not to have a competitive relationship in the organizing step. For the packets determined to have a competitive relationship in the organizing process, the plurality of wavelengths determined in accordance with the network packet amount from the wavelengths aligned in the optimization process are allocated. Are selected in order of priority, and wavelengths are assigned by checking available wavelengths in order.
本願の第2の側面に係る発明は,波長競合関係を整理するための整理手段と,トランジットパケット間の波長競合を最小化する波長割当優先最適化を行うための最適化手段と,システムの負荷に基づいた動的な波長割当制御を行う動的制御手段と,を具備する光パケット交換ネットワークに用いられる衝突回避システムである。 The invention according to the second aspect of the present application is directed to organizing means for organizing wavelength competition, optimization means for performing wavelength allocation priority optimization that minimizes wavelength competition between transit packets, and system load. And a dynamic control means for performing dynamic wavelength allocation control based on the above, a collision avoidance system used in an optical packet switching network.
本願の第2の側面に係る発明の好ましい態様は上記のシステムを含むルータである。 A preferred embodiment of the invention according to the second aspect of the present application is a router including the above system.
本願の第2の側面に係る発明の好ましい態様は,上記のシステムを含む光ネットワークである。 A preferred embodiment of the invention according to the second aspect of the present application is an optical network including the above system.
RODは,後述するシミュレーションにより示されるとおり,従来の純粋優先順位波長割当(pure-PWA: X. Wang, H. Morikawa and T. Aoyama, "Priority-based wavelength assignment for burst switched WDM optical networks," IEICE Trans. Commun., E86-B, 5, 1508-1514 (2003).)に比べて,システムのパフォーマンスが極めて上昇することがわかる。このシステムは,特に,パケット損失率が0.01以下であることが要求される場合に,従来の波長変換方式によるネットワークと同等のパフォーマンスを有するものである。よって,本発明によれば,コストを抑えた高性能なシステムやそのシステムに用いられる方法を提供できることとなる。 As shown in the simulations described later, ROD is based on the conventional pure-priority wavelength assignment (pwa-pwa: X. Wang, H. Morikawa and T. Aoyama, "Priority-based wavelength assignment for burst switched WDM optical networks," IEICE. Compared with Trans. Commun., E86-B, 5, 1508-1514 (2003).), The performance of the system is significantly increased. This system has a performance equivalent to that of a network based on a conventional wavelength conversion method, particularly when the packet loss rate is required to be 0.01 or less. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a high-performance system with reduced cost and a method used in the system.
図1は,本発明のノードアーキテクチャを示す概略図である。スイッチの光部分,入力ポートのヘッダ抽出部は,ヘッダを解読するために入力された光を分光して少量抽出する。ヘッダ処理回路は,パケットの最初にあるプリアンブルを解読し,ヘッダ情報を読み出す。ヘッダ処理回路は,スイッチや同期を取るために入力したパケットのタイミング情報を制御装置に伝える。出力ポートのヘッダ修飾部は,パケットのヘッダを整理する。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the node architecture of the present invention. The optical part of the switch and the header extraction part of the input port separate and extract a small amount of the input light in order to decode the header. The header processing circuit decodes the preamble at the beginning of the packet and reads the header information. The header processing circuit informs the control device of timing information of packets input for switching and synchronization. The header modifier of the output port organizes the packet header.
スロット(同期)ネットワークにおいては,全てのパケットは同じサイズを有する。固定サイズの時間スロットは,ペイロードとヘッダを有する。そのタイムスロットは,保護時間(guard time)を設けるためにパケットの全体よりも長期間とされる。入力ポートに到着する全ての入力パケットは,スイッチに入る前にお互いに同じ位相に調整されなければならない。入力パケットシンクロナイザーと出力パケットシンクロナイザーは,入力ポートから入力し,出力ポートから出力される全てのパケットを一列に並べるために用いられる。システム初期化段階では,異なる入力間の遅延の相違を競合するために同期が行われ,システムの動作時間を通してその状況が維持される。 In a slot (synchronous) network, all packets have the same size. Fixed size time slots have a payload and a header. The time slot is longer than the entire packet in order to provide a guard time. All input packets arriving at the input port must be adjusted to the same phase before entering the switch. The input packet synchronizer and the output packet synchronizer are used to line up all packets input from the input port and output from the output port. In the system initialization phase, synchronization is performed to compete for delay differences between different inputs, and the situation is maintained throughout system operation time.
本発明において必ずしも必要とされないが,付加的な要素として,光ファイバ遅延線と波長変換器が用いられてもよい。例えば,光ファイバ遅延線バッファと波長変換器はノード内でシェアする様に配置されてもよい。そうすると,それらはお互いの入力ポートからアクセスできることとなる。 Although not necessarily required in the present invention, an optical fiber delay line and a wavelength converter may be used as additional elements. For example, the optical fiber delay line buffer and the wavelength converter may be arranged to share within the node. Then they can be accessed from each other's input ports.
OPSネットワークは,パケットに基づくスイッチングを光学的に行うことが望まれる。しかしながら,エンドツーエンドの接続を形成するために他のタイプのインターフェイスを用いる必要がある。他のネットワーク(特にクライアントネットワーク)は,しばしば電気的なネットワークである。これは,OPSネットワークの“エッジ”において,インターフェイスが必要であることを意味する。パケットがクライアントネットワーク(電気的ネットワーク)から到着するとき,OPSネットワークに送信される前に電気的なパケットを光学的なフォーマットに変換する必要がある。この変換は,クライアントインターフェースで実行さる。スイッチの電気−光学インターフェイス部分で,いくつかの最初の先入れ先出し(FIFO)バッファが含まれる。各々のバッファは,同じ目的地に向かうパケットを溜める。バーストモードの送信機と受信器は,クライアントネットワークインターフェースに設けられる。それらは,電気−光,光−電気変換を高速に行う。それらは,高速に調整可能であることが好ましい。それらを調整するために用いられる時間は,スロットの継続時間に比べて短いことが好ましい。超高速で調整できるバーストモードの送信機と受信器はとても高価なので,各々のノードにおかれる送信機と受信器の数を少なくしてもよい。 OPS networks are expected to perform packet-based switching optically. However, other types of interfaces need to be used to form end-to-end connections. Other networks (especially client networks) are often electrical networks. This means that an interface is required at the “edge” of the OPS network. When a packet arrives from a client network (electrical network), it needs to be converted to an optical format before being sent to the OPS network. This conversion is performed at the client interface. In the electro-optic interface portion of the switch, several initial first-in first-out (FIFO) buffers are included. Each buffer stores packets destined for the same destination. A burst mode transmitter and receiver are provided in the client network interface. They perform electrical-light and optical-electrical conversion at high speed. They are preferably adjustable at high speed. The time used to adjust them is preferably short compared to the duration of the slot. Burst mode transmitters and receivers that can be adjusted at very high speeds are very expensive, so the number of transmitters and receivers at each node may be reduced.
コントローラは,電気的に動作する多機能の制御装置である。コントローラは,好ましくは,入力したそれぞれのパケットのヘッダ部を観測し,スイッチの出力ポートにおける全ての波長の状態をモニターする。それらの情報に基づいて,波長割当やパケット転送のスケジュールを計算し,パケットの衝突を解消し,スイッチを制御し,パケットのヘッダを付け換えるなどを行う。 The controller is a multifunctional control device that operates electrically. The controller preferably observes the header portion of each incoming packet and monitors the state of all wavelengths at the output port of the switch. Based on this information, wavelength allocation and packet transfer schedules are calculated, packet collisions are resolved, switches are controlled, and packet headers are replaced.
図1のノードアーキテクチャは,たとえば,IPルータなどとして利用されうる。本発明のシステムは,波長競合関係を整理するための整理手段と,トランジットパケット間の波長競合を最小化する波長割当優先最適化を行うための最適化手段と,システムの負荷に基づいた動的な波長割当制御を行う動的制御手段と,を具備する光パケット交換ネットワークに用いられる衝突回避システムである。このシステムは,整理手が波長競合関係を整理し,最適化手段がトランジットパケット間の波長競合を最小化する波長割当優先最適化を行い,動的制御手段がシステムの負荷に基づいた動的な波長割当制御を行う。これにより,上述したとおり光パケット交換ネットワークにおける衝突を回避するというものである。 The node architecture of FIG. 1 can be used as an IP router, for example. The system of the present invention includes an organizing means for organizing the wavelength competition relationship, an optimization means for performing wavelength allocation priority optimization for minimizing wavelength competition between transit packets, and a dynamic based on the system load. A collision avoidance system used in an optical packet switching network including dynamic control means for performing appropriate wavelength allocation control. In this system, the organizer sorts out the wavelength competition, the optimization means performs wavelength allocation priority optimization that minimizes the wavelength competition between transit packets, and the dynamic control means performs dynamic based on the system load. Performs wavelength allocation control. This avoids collisions in the optical packet switching network as described above.
[光パケットルーティング装置]
光パケットルーティング装置であって,前記光パケットルーティング装置に入力される光パケットを電気信号に変換するためのO/E変換手段と,前記O/E変換手段が変換した電気信号に基づき,前記光パケットルーティング装置に入力される光パケットのヘッダ部を検知し,ヘッダ部に含まれる情報を検出するためのヘッダ部検出手段と,前記ヘッダ部検出手段が検出した光パケットのヘッダ部に関する情報に基づいて,当該光パケットのヘッダ部に対応する光ラベルを生成するための光ラベル生成手段と,前記O/E変換手段が変換した電気信号を,パラレル信号に変換するためのシリアル/パラレル変換手段と, 前記シリアル/パラレル変換手段が変換した電気信号の伝送速度を調整するための伝送速度調整手段と,前記伝送速度調整手段が伝送速度を調整した電気信号を光信号に変換するためのE/O変換手段と,前記光ラベル生成手段が生成する光ラベルと,前記E/O変換手段が変換する光信号とを合わせ光信号を生成する光信号生成手段とを具備する光パケットルーティング装置によって実現される。
[Optical packet routing equipment]
An optical packet routing device comprising: an O / E converter for converting an optical packet input to the optical packet routing device into an electrical signal; and the optical signal based on the electrical signal converted by the O / E converter. Based on information related to a header part of an optical packet detected by the header part detecting means for detecting information included in the header part by detecting a header part of the optical packet input to the packet routing device An optical label generating means for generating an optical label corresponding to the header portion of the optical packet, and a serial / parallel converting means for converting the electric signal converted by the O / E converting means into a parallel signal; A transmission speed adjusting means for adjusting a transmission speed of the electric signal converted by the serial / parallel converting means; and the transmission speed adjusting means. An E / O conversion means for converting an electrical signal whose transmission speed is adjusted by an adjustment means into an optical signal, an optical label generated by the optical label generation means, and an optical signal converted by the E / O conversion means This is realized by an optical packet routing device comprising an optical signal generating means for generating a combined optical signal.
[光パケット交換ネットワーク]
図2は,光パケット交換ネットワークの基本構成を示す図である。図2に示されるように,光パケット交換ネットワーク(21)は,基幹ノード(22)を含む基幹ネットワーク(23)と,基幹ネットワークの外部の光パケット通信用のネットワークであるメトロネットワーク(24)と,基幹ネットワークとメトロネットワークを連結するエッジノード(25)とを含む。
[Optical packet switching network]
FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of an optical packet switching network. As shown in FIG. 2, the optical packet switching network (21) includes a backbone network (23) including a backbone node (22), and a metro network (24) which is a network for optical packet communication outside the backbone network. , And an edge node (25) connecting the backbone network and the metro network.
そして,エッジノード(25)は,光パケットがメトロネットワーク(24)から基幹ネットワーク(23)へ進入する際の光パケットルーティング装置である進入エッジノードと,光パケットが,光パケットが基幹ネットワーク(23)からメトロネットワーク(24)へ出る際の光パケットルーティング装置である退出エッジノードとを含む。 Then, the edge node (25) includes an ingress edge node that is an optical packet routing device when an optical packet enters the backbone network (23) from the metro network (24), and an optical packet that transmits the optical packet to the backbone network (23 ) To the metro network (24), and a leaving edge node which is an optical packet routing device.
メトロネットワーク(24)では,例えば,単一波長からなる光パケットを用いて光情報が伝達されている。そして,その光パケットは,宛先などの情報を含むヘッダ部と,伝送しようとする内容に関するデータを含むペイロード部とからなる。 In the metro network (24), for example, optical information is transmitted using optical packets having a single wavelength. The optical packet includes a header portion including information such as a destination and a payload portion including data regarding contents to be transmitted.
本発明のネットワークは,たとえば,光パケットルーティング装置として,上述したシステムを採用するので,低コストで好ましいパフォーマンスをもって衝突を回避できる。 The network of the present invention employs the above-described system as an optical packet routing device, for example, so that collision can be avoided with favorable performance at low cost.
[システムモデル]
本発明による方式及びシステムを検証するために,以下のシステムをモデルとした。なお,全てのタイミング等の制御はコントローラなどの制御部によって行われればよい。制御部は,プログラマブルロジックデバイスなどのハードウェアによって実装されてもよい。また,所定の制御プログラムを搭載したソフトウェアと,CPU,演算部,メモリ,入出力部,各要素を接続するバスなどによって構成されていてもよい。CPUは,入力部からの入力信号に応じて,制御プログラムを読み出し,制御プログラムの指令を受けて,入力部から入力された信号や,メモリに格納される各種情報を読み出して,演算部に各種演算を行わせ,演算結果をメモリに格納するとともに,出力部から適宜制御指令などを出力するようにすればよい。なお,制御プログラムとして,本明細書に開示される各ステップを実現するプログラム,ヘッダ情報を抽出又は調整するプログラム,各種信号のタイミングを制御するプログラムなどがあげられる。N個の光パケットスイッチが双方向ファイバリンクと接続され,任意トポロジーの光パケットスイッチネットワーク(OPS)を構築する。それぞれのファイバには,M波長が含まれる。OPSネットワークのエッジには,IPクライアントネットワークが接続される。エッジノードでは,多くのバッファ(subqueue)が入力される。そして,それぞれのバッファ(subqueue)バッファは,同じ目的地向けのパケットとされる。それぞれのバッファのパケット長は,Qとして表され,それはパケット単位とされる。それぞれのノードは,A個の波長チューニング可能な転送装置と10Gb/sでのバースト受信器(burst receiver)を備えている。チューニングの時間は,スロットの継続時間(slot duration)に比べて短いものと仮定する。スロットネットワーク(slotted networks)において,パケットは,スイッチングノードに入力する前にアラインされるものとし,12,000bitに固定した。簡単のため,それぞれのパケットがひとつの1.2マイクロ秒スロットにおかれるものとした(詳細なノード構成については,非特許文献1“S. Dixit, IP over WDM: building the next-generation optical Internet (John Wiley & Sons, 2003).”を参照のこと)。
[System model]
In order to verify the method and system according to the present invention, the following system was used as a model. Note that all timing control and the like may be performed by a controller such as a controller. The control unit may be implemented by hardware such as a programmable logic device. Further, it may be configured by software loaded with a predetermined control program, a CPU, a calculation unit, a memory, an input / output unit, a bus connecting each element, and the like. The CPU reads a control program in response to an input signal from the input unit, receives a command from the control program, reads out a signal input from the input unit and various information stored in the memory, and outputs various information to the arithmetic unit. It is only necessary to perform the calculation, store the calculation result in the memory, and output a control command or the like as appropriate from the output unit. Examples of the control program include a program for realizing each step disclosed in the present specification, a program for extracting or adjusting header information, a program for controlling the timing of various signals, and the like. N optical packet switches are connected to the bidirectional fiber link to construct an optical packet switch network (OPS) of arbitrary topology. Each fiber contains M wavelengths. An IP client network is connected to the edge of the OPS network. At the edge node, many buffers (subqueues) are input. Each buffer (subqueue) buffer is a packet for the same destination. The packet length of each buffer is represented as Q, which is in packet units. Each node has A wavelength-tunable transfer devices and a burst receiver at 10 Gb / s. The tuning time is assumed to be shorter than the slot duration. In slotted networks, packets are assumed to be aligned before being input to the switching node, and are fixed at 12,000 bits. For simplicity, it is assumed that each packet is placed in one 1.2 microsecond slot (for detailed node configuration, see
それぞれのノードは,スロットベースでスロットにおける全ての波長と全ての転送物の状態(フリーかビジーか)を観測できるとする。これは,ラムダ観測(lambda monitoring)とよばれる(A. Carena, et al., "RingO: an experimental WDM optical packet network for metro applications," JSAC, 22, 8, 1561-1571 (2004).)。転送パケットとローカルインプットパケットとの衝突は,ローカルインプットパケットをバッファ(subqueue)バッファに,電気的に入力することにより避けるものとする。バッファ(subqueue)の間のパケット転送は,“ラウンドロビン(round robin)”方式により計画されるものとする。転送パケット衝突(transit packet contention)や受信器での衝突(receiver contention)が起こった場合,単純なラウンドロビンドロップ(round robin drop)方式を用いるものとする。議論を簡単にし,焦点を波長割当に集中させるため,パケットのルートは,最短なパスに固定されるものとした。 Assume that each node can observe all wavelengths in the slot and the state of all transferred objects (free or busy) on a slot basis. This is called lambda monitoring (A. Carena, et al., "RingO: an experimental WDM optical packet network for metro applications," JSAC, 22, 8, 1561-1571 (2004).). A collision between a transfer packet and a local input packet shall be avoided by electrically inputting the local input packet into a buffer (subqueue) buffer. Packet transfers between buffers (subqueues) shall be planned in a “round robin” manner. A simple round robin drop method is used when a transfer packet contention or a receiver contention occurs. To simplify the discussion and concentrate the focus on wavelength allocation, the packet route is fixed to the shortest path.
[波長競合関係整理]
まずは,限られた波長資源を効果的に用いるため波長競合関係を整理する。波長競合関係整理するために,基本的には,ルートを検証することで衝突する可能性のないパケットを把握し,そのパケットについては異なる波長を割り当る必要がないと判断する。そして,衝突する可能性のあるパケットについては,できるだけ異なる波長を割り当てるようにする。この波長の割当については,衝突の生ずる可能性を算出した上で行う。これらの制御は,コントローラなどの制御部からの制御信号に従って行えばよい。本モデルでは,衝突を表すグラフをGC=(VC,EC)とした。ここで,グラフVCにおける各ノードは,ネットワークにおけるバーチャルパスに相当する。二つの隣接するノードにおける双方向のリンクを示すECは,潜在的な波長衝突(wavelength contention)の問題を避けるための,異なる波長であることを要求する波長競合関係をあらわす。この競合関係はマトリックス[gij]によってあらわされる。もし,バーチャルパスiとjとの間に競合がある場合は,[gij]は1であり,そうでない場合は[gij]は0である。競合関係の整理過程は,図3と図4とに示される。図3は波長競合整理を示すシュードコードである。図4は,整理後の波長競合関係を説明するための概念図である。図4(a)は,整理前のネットワークを示し,図4(b)は整理後の衝突グラフGC(conflict graph)を示す。
[Organization of wavelength competition]
First, we organize the wavelength competition in order to use limited wavelength resources effectively. In order to sort out the wavelength competition, basically, by verifying the route, it is determined that there is no possibility of collision and it is determined that it is not necessary to assign a different wavelength to the packet. For packets that may collide, different wavelengths are assigned as much as possible. This wavelength assignment is performed after calculating the possibility of collision. These controls may be performed according to a control signal from a control unit such as a controller. In this model, the graph representing the collision is G C = (V C , E C ). Here, each node in the graph V C corresponds to a virtual path in the network. E C , which indicates a bidirectional link between two adjacent nodes, represents a wavelength competition that requires different wavelengths to avoid potential wavelength contention problems. This competitive relationship is represented by a matrix [g ij ]. If there is a conflict between virtual paths i and j, [g ij ] is 1; otherwise [g ij ] is 0. The process of organizing the competitive relationship is shown in FIG. 3 and FIG. FIG. 3 is a pseudo code showing wavelength competition arrangement. FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the wavelength competition relationship after arrangement. 4 (a) shows a network of pre-organize, FIG. 4 (b) shows the post-organizing conflict graph G C (conflict graph).
波長競合関係を整理する目的は,全てのパケットの間で,波長競合関係を最も少なくするためである。なお,衝突関係とは,ソースノードと目的ノードの組み合わせが異なるパケット間で生じうる波長競合関係を意味する。パケットは,同じ波長のものが同時に同じファイバに存在する場合に,衝突しうる。一般的に,異なるパケット間の衝突関係はグラフによって表現できる。このグラフを,Gp=(Vp,Ep)とする。Vpは頂点の組を示し,|Vp|=Nである。Epはリンクのセットを示す。この様子は,ネットワークを表す図4(a)に示される。図4(a)のグラフにおける頂点Vp(0〜3)は,ネットワークにおけるノードに相当する。そして,2つの頂点の間の端部は,2つのノード間のファイバに相当する。パケットのルートは,グラフGpにおける仮想パスに相当するので,ネットワークにおけるルートの組合わせは,グラフGpにおける仮想バスの組合わせに相当する。すると,図4(b)に示すような任意の衝突グラフGC=(VC,EC)を設計できる。もしも,2つの仮想パスがグラフGpにおけるあるエッジを共有する場合,その2つの仮想パスの間で衝突関係が生ずる。グラフGCにおける対応するノードは,進行方向とは異なるエッジにより連結される。なお,図4(a)のグラフを整理せず,そのまま変換すると,図4(c)に示されるような仮想パス間での衝突関係を示すグラフとなる。 The purpose of organizing the wavelength competition is to minimize the wavelength competition among all packets. The collision relationship means a wavelength competition relationship that can occur between packets having different combinations of source and destination nodes. Packets can collide when the same wavelength is present in the same fiber at the same time. In general, the collision relationship between different packets can be represented by a graph. Let this graph be G p = (V p , E p ). V p represents a set of vertices, and | V p | = N. E p indicates a set of links. This situation is shown in FIG. 4 (a) representing the network. The vertex V p (0-3) in the graph of FIG. 4A corresponds to a node in the network. The end between the two vertices corresponds to the fiber between the two nodes. Since the packet route corresponds to the virtual path in the graph G p , the combination of routes in the network corresponds to the combination of virtual buses in the graph G p . Then, an arbitrary collision graph G C = (V C , E C ) as shown in FIG. 4B can be designed. If, when two virtual paths share certain edges in the graph G p, collision relationship occurs between the two virtual paths. Corresponding nodes in the graph G C are connected by an edge different from the traveling direction. If the graph of FIG. 4A is not rearranged and converted as it is, a graph showing the collision relationship between virtual paths as shown in FIG. 4C is obtained.
すなわち,以下のようにして波長競合関係を整理すればよい。光パケットのソースノートど目的ノードの組合せから最も短いパスを計算する(ステップ1)。この計算は公知の方法により達成することができる。もともとのネットワークを示すグラフGpから衝突グラフGCを作成する(ステップ2)。グラフGpから衝突グラフGCを作成するためには,グラフGpに含まれる各ノードに相当する頂点と,各頂点を結ぶルートを把握すればよく,容易に衝突グラフGCを作成できる。衝突グラフGCを全てのノードの組合せ(i,j)についてのこの競合関係をマトリックス[gij]で表現する。なお,いずれの [gij]も初期値は0となるように初期化する。仮想パスの組合せに相当する衝突グラフGCのそれぞれのノードの組合せ(i,j)についてインデックスiに相当する仮想パスについてのリンクの組であるXと,インデックスjに相当する仮想パスについてのリンクの組であるYとを準備する(ステップ3)。XとYとに含まれる要素は,それぞれ仮想パスに沿ったリンクである。その後,図3に示すようなシュードコードを用いて波長関係を最適化する。 That is, the wavelength competition relationship may be arranged as follows. The shortest path is calculated from the combination of the source note and the target node of the optical packet (step 1). This calculation can be accomplished by known methods. A collision graph G C is created from the graph G p indicating the original network (step 2). To create a conflict graph G C from the graph G p may be grasped and the vertex corresponding to each node included in the graph G p, a route connecting the vertices can be created easily conflict graph G C. The conflict graph G C is expressed by a matrix [g ij ] for this competitive relationship for all node combinations (i, j). Note that all [g ij ] are initialized so that the initial value is zero. Each node of the combination of conflict graph G C corresponding to the combination of the virtual path (i, j) and X is a set of links for the virtual path corresponding to index i for the link for the virtual path corresponding to the index j Y, which is a set of (1), is prepared (step 3). Elements included in X and Y are links along virtual paths, respectively. Thereafter, the wavelength relationship is optimized using a pseudo code as shown in FIG.
すなわち,XとYとに同じ要素が含まれていなければ,[gij]を0,すなわち衝突が生じないとし;また,Xの最初のリンクがYに含まれるか,又はYの最初のリンクがXに含まれる場合も[gij]を0,すなわち衝突が生じないとし;それら以外の場合は[gij]を1,すなわち衝突が生じうるとする。 That is, if X and Y do not contain the same element, [g ij ] is 0, ie no collision occurs; and the first link of X is included in Y, or the first link of Y Is also included in X, [g ij ] is set to 0, that is, no collision occurs; otherwise, [g ij ] is set to 1, that is, a collision can occur.
より具体的に説明すると,波長競合関係を整理するためには,あるネットワークに含まれる各ノードを把握する。好ましくは各ノードに符号をつける。そして,各ノードの間のルートを把握する。次に,複数の光パケットのソース(出発)ノードと,目的ノードとを把握する。その上で,光パケットの最短となるパスを把握する。その際に,どのノードを経由するかについても把握する。その上で,他の光パケットと衝突が起こりうるかどうか判断する。すなわち,衝突は,同じ経路(ファイバ)に同じ波長の光パケットが同時に入った場合に生じうるので,まずは,最短となるパス同士に共通のパスが含まれるかどうか判断する。そして,共通のパスがないのであれば,衝突は生じない。また,例えば,2つの光パケットについて検討すると,それら2つの光パケットのソースノードは異なることが前提であるから,いずれかの光パケットの最初のパスが相手のパスに含まれる場合は,衝突は生じないとする。すなわち,本発明の波長競合関係を整理する工程では,上記のような検討を各光パケットについて行い,望ましくは全ての光パケットについて最短の経路で波長衝突が生じ得ないようにする。 More specifically, in order to sort out the wavelength competition, each node included in a certain network is grasped. Preferably, each node is labeled. Then, the route between each node is grasped. Next, the source (departure) node and the target node of a plurality of optical packets are grasped. Then, the shortest path of the optical packet is grasped. At that time, it also knows which node it goes through. Then, it is determined whether or not a collision with another optical packet can occur. That is, since a collision can occur when optical packets having the same wavelength enter the same route (fiber) at the same time, it is first determined whether the shortest paths include a common path. If there is no common path, no collision occurs. Also, for example, if two optical packets are considered, it is assumed that the source nodes of the two optical packets are different. Therefore, if the first path of one of the optical packets is included in the partner path, the collision is Suppose that it does not occur. That is, in the step of organizing the wavelength competition relationship according to the present invention, the above-described examination is performed for each optical packet, and it is desirable that wavelength collision cannot occur in the shortest path for all the optical packets.
[波長割当優先順位最適化(Wavelength Assignment Priority Optimization)]
次に,整理された波長競合関係に基づいて,潜在的な波長衝突を最小限にするために,限られた波長資源を割当てる。この最適化工程を通して,それぞれのバーチャルパスに対応して優先波長リスト(wavelength priority list)が作成される。それぞれのバーチャルパスにおいて,次の優先順位のためにM波長が準備される。衝突を起こす可能性が最も低いので,優先順位が最も高い波長が最も好ましい。この波長割当最適化工程では,好ましくは,トラフィック分散情報を用いる。GMPLSのOSPF-TE/IS-IS-TE のような拡張内部ゲートウェイプロトコル(Extended Interior Gateway Protocols)を用いれば,トラフィック分散情報をそれぞれの光パケットスイッチへと通知できる。簡単のために,ここでは,トラフィック情報が知られているものとした。
[Wavelength Assignment Priority Optimization]
Next, based on the organized wavelength competition, limited wavelength resources are allocated to minimize potential wavelength collisions. Through this optimization process, a wavelength priority list is created corresponding to each virtual path. In each virtual path, M wavelengths are prepared for the next priority. The wavelength with the highest priority is most preferred because it is least likely to cause a collision. In this wavelength allocation optimization step, traffic dispersion information is preferably used. By using Extended Interior Gateway Protocols such as GMPLS OSPF-TE / IS-IS-TE, traffic distribution information can be reported to each optical packet switch. For simplicity, it is assumed that traffic information is known here.
最適化とサブルーティンプロセスとを,それぞれ図5と図6とに示す。図5は,最適化プロセスを示すシュードコードであり,図6はサブルーティンプロセスを示すシュードコードである。符号p,p’は,バーチャルパスを示す。ωは,波長を示す。tpは,バーチャルパスpのトラフィック量を示す。Pの集合は,競合関係を有する全てのバーチャルパスを含む。Plは,Pのサブセットであり,リンクlを通るバーチャルバスを含む。Lpは,バーチャルパスpに沿ったリンクのリストを示す。Ψは,全ての波長の集合を示す。Ψは1からMのインデックスを有するM個の波長を含む波長の集合を示す。Ψpはバーチャルパスpの割当てられた波長を含む集合である。ΨpはΨに含まれる。Δw lは,それぞれのサブルーティン最適化後に更新され,次の最適化まで定常状態として利用される,リンクlにおける波長wについてのそれぞれの最適化による現在の蓄積負荷を記憶する可変トラフィック量(traffic load variable)を示す。λw(p,l)は,リンクlを通過するバーチャルパスpにおける波長割当を示す2値数を示し,pはPlに含まれる。そして,バーチャルパスpがリンクlに波長wを通過させる場合,λw(p,l)は1となり,その他の場合は0となる。θw pは,バーチャルパスpに波長wが割当てられる場合に1となり,それ以外の場合は0となる2値数を示す。図6中の式(5)は,バーチャルパスpにおける波長wの衝突可能性を示す。衝突を避けるために,Cw pの小さい波長wを選択する。 The optimization and subroutine processes are shown in FIGS. 5 and 6, respectively. FIG. 5 is a pseudo code showing an optimization process, and FIG. 6 is a pseudo code showing a subroutine process. Reference numerals p and p ′ denote virtual paths. ω indicates the wavelength. t p indicates the traffic amount of the virtual path p. The set of P includes all virtual paths that have a competitive relationship. P l is a subset of P and includes a virtual bus through link l. Lp indicates a list of links along the virtual path p. Ψ represents a set of all wavelengths. Ψ denotes a set of wavelengths including M wavelengths having indices from 1 to M. Ψp is a set including the assigned wavelength of the virtual path p. Ψp is included in Ψ. Δ w l is updated after each optimization of the subroutine, and is used as a steady state until the next optimization. traffic load variable). λ w ( p, l ) represents a binary number indicating wavelength assignment in the virtual path p passing through the link l, and p is included in P l . Then, when the virtual path p passes the wavelength w through the link l, λ w ( p, l ) is 1, and 0 otherwise. θ w p indicates a binary number that is 1 when the wavelength w is assigned to the virtual path p, and is 0 in other cases. Equation (5) in FIG. 6 indicates the possibility of collision of the wavelength w in the virtual path p. In order to avoid collision, a wavelength w having a small C w p is selected.
波長割当優先順位を最適化するためには,具体的には以下のようにすればよい。
まず,初期化を行う(ステップ1)。すなわち,全ての仮想パスについてΨpに何も含まれないとし,全ての波長w及び全てのリンクlについて,可変トラフィック量Δw lを0とする。λw (p,l)を0とする。θw p を0とする。このステップを式で表すと以下のようになる。
In order to optimize the wavelength allocation priority, specifically, the following may be performed.
First, initialization is performed (step 1). That is, all of the virtual path that does not contain anything Ψp for, for all wavelengths w and all links l, variable traffic volume delta w l to 0. Let λ w (p, l) be zero. θ w p is set to 0. This step is expressed as follows.
全てのリンクl上の全ての波長wについて,現在累積トラフィック量の小さい波長wをを選択する。全てのリンクlの全ての波長wについてのトラフィック量を合計する。すなわち、下記サブルーティンに従って波長割当の優先度を計算する。一回の計算でそれぞれの仮想パスについて,選択された波長を記録する。一度選択された波長が,次回の計算で再び選択されないように制約を設定する。次回の波長割当のために,それぞれの波長におけるトラフィック量を更新する(ステップ2)。このステップを式で表すと以下のようになる。 For all wavelengths w on all links l, a wavelength w with a small cumulative traffic volume is selected. The amount of traffic for all wavelengths w of all links l is summed. That is, the priority of wavelength allocation is calculated according to the following subroutine. Record the selected wavelength for each virtual path in a single calculation. The constraint is set so that the wavelength once selected is not selected again in the next calculation. For the next wavelength allocation, the traffic volume at each wavelength is updated (step 2). This step is expressed as follows.
次に,上記の解放と制約とを記憶する(ステップ3)。このステップを式で表すと以下のようになる。 Next, the release and constraints are stored (step 3). This step is expressed as follows.
ステップ2に戻り,それをM回繰り返す(ステップ4)。上記のようにして,最適化を終える(ステップ5)。 Return to step 2 and repeat it M times (step 4). The optimization is finished as described above (step 5).
上記各ステップの意味を簡単に説明すると,ステップ1は初期化工程である。そして,ステップ2は,好ましくは,下記サブルーティンで計算を行い,衝突可能性の低い波長を選択するための工程である。目標とする評価値は上記式(5)である。ステップ3は,ステップ2での一回の計算結果を記録し,各バーチャルパスに一本の波長wを割当するための工程である。その後,Δw lを更新し,また,次回の計算のために,λw(p,l)をリセットする。更新されたΔw lの上にもう一度ステップ2を行い,衝突可能性を計算することで,別の波長を選択してもよい。このとき選択された波長は,それほど最適な波長とはいえない。しかし,この選択された波長を記憶しておくことが好ましい。このようにM回ステップ2,及びステップ3を繰り返して,各バーチャルパスに波長割当のリストを得ることができる。なお,最後に計算して得られた波長は,一番混雑な波長といえる。
The meaning of each step will be briefly described.
上記のステップ2は,最適化するために以下のサブルーティンとされてもよい。すなわち,以下の帰納的サブルーティンである。
Pに含まれるバーチャルパスをホップ(hops)の数により降順にソートする(ステップ1)。ただし,全てのω,p及びlについて,λω(p,l)について初期値を0とする。 The virtual paths included in P are sorted in descending order according to the number of hops (step 1). However, for all ω, p and l, the initial value is set to 0 for λω (p, l) .
最初からバーチャルパスpを選択し,式(1)の衝突係数Cωpが最も小さいバーチャルパスについて波長ωを選択する(ステップ2)。ただし,全てのωは,Ψ−Ψpに含まれるものとする。この波長は,式(5)Cωpの最小値を満たす。 The virtual path p is selected from the beginning, and the wavelength ω is selected for the virtual path having the smallest collision coefficient Cω p in equation (1) (step 2). However, all ω are included in Ψ−Ψp. This wavelength satisfies the minimum value of equation (5) Cω p .
ωを前記バーチャルパスpの選択された波長としたときに,Lpに含まれる全てのlに関しλω(p,l)を1とし,Θω(p)を1とする(ステップ3)。 When ω is the selected wavelength of the virtual path p, λω (p, l) is set to 1 and Θω (p) is set to 1 for all l included in L p (step 3).
上記ステップ2に戻り,Pに含まれるすべてのバーチャルパスに対して波長が割り当てられるまで最適化を繰り返す(ステップ4)。これが終わった後に,このサブルーティンを終える(ステップ5)。 Returning to step 2, the optimization is repeated until wavelengths are assigned to all virtual paths included in P (step 4). After this is finished, the subroutine is finished (step 5).
[トラフィック量に基づいた動的波長割当制御]
純粋PWAでは,望ましい波長が得られない場合,得られるのであれば次に優先順位の高い候補がすぐさま割当てられる。実際,最も優先順位の高い波長いつも得られるとは限らないし,最も好ましい波長がパケットに割当てられるとは限らない。したがって,従来の波長割当最適化方法は,必ずしも効率的ではない。本発明では,パケットを保持して,好ましい波長が得られるまで待つことにより,それぞれのパケットに対する好ましい波長利用性を改良する。パケットは他のパケットと競合関係を有するので,波長は,波長選択空間の中から,最も優先順位の高い波長から選択される。もしバッファに含まれるパケットの数が増加した場合,例えばより高い負荷の下では,波長選択空間は拡大されるか,さもなければ,縮小される。この波長選択空間の大きさは,関数T(x)により決定されうる。ここで,x(0<x<Q)は,バッファにおける現在のパケット数を示す。そして,T(x)は,式(2)に示されるように,波長選択空間の大きさとなる。式(2)において,オペレーション└X┘はXより大きくない最大の整数とする関数である。他のパケットと競合関係を持たないパケットに対しては,波長はM個の波長の中からランダムに選択される。
[Dynamic wavelength allocation control based on traffic volume]
In pure PWA, if the desired wavelength cannot be obtained, the next highest priority candidate is assigned immediately if it is available. In fact, the highest priority wavelength is not always obtained, and the most preferred wavelength is not always assigned to a packet. Therefore, the conventional wavelength allocation optimization method is not always efficient. The present invention improves the preferred wavelength utilization for each packet by holding the packet and waiting until the preferred wavelength is obtained. Since the packet has a competitive relationship with other packets, the wavelength is selected from the wavelength with the highest priority in the wavelength selection space. If the number of packets contained in the buffer increases, for example, under higher loads, the wavelength selection space is expanded or otherwise reduced. The size of this wavelength selection space can be determined by the function T (x). Here, x (0 <x <Q) indicates the current number of packets in the buffer. T (x) is the size of the wavelength selection space, as shown in Equation (2). In equation (2), operation └X┘ is a function that is the largest integer not greater than X. For packets that do not have a competitive relationship with other packets, the wavelength is randomly selected from the M wavelengths.
パケットは,優先順位の順に並べられている。そして,バッファ中のパケット数がQ/Mより小さい場合は,波長検索空間は1となる。すなわち,バッファ中の最初のパケットだけが,最も高い優先順位として割り当てられる。一方,バッファ中のパケット数が増加した場合は,たとえば,Q/M<x<2Q/Mの場合は,波長検索空間は2となり,もしも利用可能であるならばバッファ中の最初のパケットがもっとも高い優先順位として割り当てられ,そうでないならば2番目に優先順位の高い波長が利用可能であるならば割り当てられる。バッファ中のパケットの数が増えるにつれて,すなわち,パケット負荷が増えるにつれて,波長検索空間は大きくなる。もしも,(M−1)Q/M<xの場合は,M個すべての波長が割り当てのために検索されることとなる。波長は,優先順位順に割当て調査がなされる。一方,パケット負荷が減少した場合は,バッファ中のパケットも減少する。そして,他の波長との衝突関係が最も好ましい波長を割り当てることに集中するため,波長検索空間も次第に小さくなる。このようなメカニズムは,パケット転送を保持することやよりよい波長を割り当てるために効果的に用いることができる。そして,このようなメカニズムは,ネットワークの光学的部分や退出エッジノードにおいて衝突が起こる事態を減少させる。さらには,波長検索空間,がシステムの負荷に応じて動的に調整される。すなわち,システムの負荷が変われば,それに応じて波長割り当てのポリシー(方式),すなわち波長検索空間が変換する。一方,他のパケットと衝突とは関連しない送信源と宛先の間のパケットは,利用可能な波長の中からランダムに割り当てられることとなる。 Packets are arranged in order of priority. When the number of packets in the buffer is smaller than Q / M, the wavelength search space is 1. That is, only the first packet in the buffer is assigned as the highest priority. On the other hand, if the number of packets in the buffer increases, for example, if Q / M <x <2Q / M, the wavelength search space is 2, and if it is available, the first packet in the buffer is the most. Assigned as high priority, otherwise assigned if the second highest priority wavelength is available. As the number of packets in the buffer increases, that is, as the packet load increases, the wavelength search space increases. If (M-1) Q / M <x, all M wavelengths are searched for assignment. Wavelengths are assigned and examined in order of priority. On the other hand, when the packet load decreases, the number of packets in the buffer also decreases. And since the collision relationship with other wavelengths concentrates on assigning the most preferable wavelength, the wavelength search space gradually becomes smaller. Such a mechanism can be effectively used to hold packet transfers and assign better wavelengths. And such a mechanism reduces the occurrence of collisions in the optical part of the network and the leaving edge node. Furthermore, the wavelength search space is dynamically adjusted according to the system load. That is, if the system load changes, the wavelength allocation policy (method), that is, the wavelength search space is converted accordingly. On the other hand, packets between a transmission source and a destination that are not related to collisions with other packets are randomly assigned from available wavelengths.
[シミュレーション結果]
シミュレーションは,非特許文献1に開示されるものと同様のNSFNETトポロジーに基づいて行った。それぞれのリンクのファイバ長を36km(およそ100個のタイムスロット)と仮定した。トラフィックは一様であり,パケット到着はポアソンプロセス(Poisson process)とした。本シミュレーションでは,RODを3つのスキームと比較した。すなわち,(1)ランダムな波長割当て(Rand);(2)上述した純粋PWA(purePWA)及び(3)完全な波長変換方式(Conv)である。これらの3つのスキームは,動的な波長割当制御を行わない。平均パケット送出率(すなわち,それぞれの送信器(transmitter)における,単位時間あたりに送出されるパケットのビット数をリンク速度で除した値)に対する パケット損失率と,平均遅延という観点から,パフォーマンスを比較した。その際,それぞれパラメータM,Q及びAを変えた。パラメータを変えたそれぞれのケースは「スキーム-MaQbAc」とラベルをつけた。ここで,aは波長の数を示し,bはバッファの長さを示し,cは送信器又は受信器の数を示す。得られた結果の一部を以下に示す。
[simulation result]
The simulation was performed based on the same NSFNET topology as disclosed in
図7は,M=16, Q=100, A=8の場合のパケット損失率を示す。一方,図8は,M=16, Q=100, A=8の場合の平均遅延を示す。表1は,許容されるパケット損失率が0.01の場合の,平均パケット送出率の上限を示す。負荷が軽い場合,RODは,動的波長割当制御パケットがネットワークにおいて衝突を軽減できる好ましい波長をバッファで待つことができるので,波長変換を行うケース(Conv)よりもよいパフォーマンスを有する。したがって,RODは,低いパケット損失率を達成できる。図8に示されるように,遅延に対する性能は犠牲になるが,キューイングによりもたらされる遅延は,遅延を考慮する場合に最大の要素である長距離リンクの伝播遅延に比べると無視できる程度である。さらに,RODにとって好ましいバッファ長が,それほど長くないことを確認した。すなわち,バッファ長を相当長くした場合,システムのコストが高くなるが,RODの性能をそれほど向上させない。 FIG. 7 shows the packet loss rate when M = 16, Q = 100, and A = 8. On the other hand, FIG. 8 shows the average delay when M = 16, Q = 100, and A = 8. Table 1 shows the upper limit of the average packet transmission rate when the allowable packet loss rate is 0.01. When the load is light, ROD has better performance than the case of wavelength conversion (Conv) because the dynamic wavelength allocation control packet can wait in the buffer for a preferred wavelength that can reduce collisions in the network. Therefore, ROD can achieve a low packet loss rate. As shown in Figure 8, the delay performance is sacrificed, but the delay caused by queuing is negligible compared to the long-distance link propagation delay, which is the largest factor when considering the delay. . Furthermore, it was confirmed that the preferred buffer length for ROD is not so long. That is, when the buffer length is considerably increased, the system cost increases, but the ROD performance is not improved so much.
本発明のシステムは,波長のアクセスと衝突を避けるため,上記した整理及び波長割当優先順位最適化工程に基づいて,ネットワークの電気部分のローカルバッファを使用する。すると,ネットワークの光部分における衝突が軽減され,動的な波長割当制御スキームを当てはめることでネットワークの電気部分と光部分との接続問題を解決するバランスをとることができる。シミュレーションは,RODが,システムの性能を相当向上させることを示した。0.01以下のパケット損失率が要求される場合においても,RODは,波長変換において,コストを軽減できる基本システムであるといえる。 The system of the present invention uses a local buffer in the electrical portion of the network based on the above arrangement and wavelength allocation priority optimization process to avoid wavelength access and collisions. Then, collisions in the optical part of the network are alleviated, and a dynamic wavelength allocation control scheme can be applied to balance the connection problem between the electrical part and the optical part of the network. Simulations have shown that ROD significantly improves system performance. Even when a packet loss rate of 0.01 or less is required, ROD can be said to be a basic system that can reduce the cost in wavelength conversion.
本発明は、非同期の光パケット交換システムに適用することはもちろん、GMPLSなどの制御技術を用いた光パスネットワークの波長割当技術にも利用できる。すなわち、本発明は、光情報通信などの分野で利用されうる。 The present invention can be applied not only to an asynchronous optical packet switching system but also to an optical path network wavelength allocation technique using a control technique such as GMPLS. That is, the present invention can be used in fields such as optical information communication.
21 光パケット交換ネットワーク
22 基幹ノード
23 基幹ネットワーク
24 メトロネットワーク
25 エッジノード
21 Optical packet switching network
22 Core node
23 Core network
24 Metro network
25 Edge node
Claims (8)
トランジットパケット間の波長競合を最小化する波長割当優先最適化を行うための最適化工程と,
システムの負荷に基づいた動的な波長割当制御を行う動的制御工程と,
を含む光パケット交換ネットワークに用いられる衝突回避方法。 An organizing process for organizing the wavelength competition,
An optimization process for performing wavelength allocation priority optimization to minimize wavelength competition between transit packets;
A dynamic control process for performing dynamic wavelength allocation control based on system load;
A collision avoidance method used in an optical packet switching network including:
送信ノードが異なるパケットが、光パケットネットワーク交換の同じリンクで同じ波長を用いる競合関係にあるかどうか判断する競合関係検討工程を含む請求項1に記載の方法。 The organizing process includes:
The method according to claim 1, further comprising a competition consideration step of determining whether packets having different transmission nodes are in competition using the same wavelength on the same link of optical packet network switching.
トラフィック分散情報を光パケットスイッチに伝えるトラフィック分散情報伝達工程と,
前記光パケットスイッチが,前記トラフィック分散情報に基づいて,最適な順に波長を再整列し波長に優先順位をつける最適波長決定工程と,
を含む請求項1に記載の方法。 The optimization process includes:
A traffic distribution information transmission process for transmitting traffic distribution information to the optical packet switch;
The optical packet switch, based on the traffic distribution information, reorders the wavelengths in an optimal order and prioritizes the wavelengths;
The method of claim 1 comprising:
前記整理工程で競合関係がないと判断されたパケットに対しては、前記最適化工程で整列された最優先の波長を割当て、
前記整理工程で競合関係があると判断されたパケットに対しては、前記最適化工程で整列された波長からネットワークのパケット量に応じて決められた複数の波長を優先順位の順に選択し、その中から順に利用可能な波長を調べて波長を割当てる、
請求項1に記載の方法。 The dynamic control step includes
For packets determined to have no competition in the organizing step, assign the highest priority wavelength aligned in the optimization step,
For packets determined to have a competitive relationship in the organizing step, a plurality of wavelengths determined according to the packet amount of the network are selected in order of priority from the wavelengths arranged in the optimization step. Investigate available wavelengths in order, and assign wavelengths.
The method of claim 1.
送信ノードが異なるパケットが、光パケットネットワーク交換の同じリンクで同じ波長を用いる競合関係にあるかどうか判断する競合関係検討工程を含み;
前記最適化工程は,
トラフィック分散情報を光パケットスイッチに伝えるトラフィック分散情報伝達工程と,
前記光パケットスイッチが,前記トラフィック分散情報に基づいて,最適な順に波長を再整列し波長に優先順位をつける最適波長決定工程と,
を含み;
前記動的制御工程は,
前記整理工程で競合関係がないと判断されたパケットに対しては、
前記最適化工程で整列された最優先の波長を割当て、前記整理工程で競合関係があると判断されたパケットに対しては、前記最適化工程で整列された波長からネットワークのパケット量に応じて決められた複数の波長を優先順位の順に選択し、その中から順に利用可能な波長を調べて波長を割当てる、
請求項1に記載の方法。 The organizing process includes:
Including a competition consideration step of determining whether packets with different sending nodes are in competition using the same wavelength on the same link of an optical packet network switch;
The optimization process includes:
A traffic distribution information transmission process for transmitting traffic distribution information to the optical packet switch;
The optical packet switch, based on the traffic distribution information, reorders the wavelengths in an optimal order and prioritizes the wavelengths;
Including:
The dynamic control process includes:
For packets that are determined to have no competition in the organizing process,
For the packets determined to have a competitive relationship in the arranging step, the highest priority wavelength arranged in the optimization step is assigned according to the network packet amount from the wavelength arranged in the optimization step. Select a plurality of determined wavelengths in order of priority, and in order to determine the wavelengths that can be used, assign wavelengths.
The method of claim 1.
トランジットパケット間の波長競合を最小化する波長割当優先最適化を行うための最適化手段と,
システムの負荷に基づいた動的な波長割当制御を行う動的制御手段と,
を具備する光パケット交換ネットワークに用いられる衝突回避システム。 Organizing means for organizing wavelength competition,
An optimization means for performing wavelength allocation priority optimization that minimizes wavelength competition between transit packets;
Dynamic control means for performing dynamic wavelength allocation control based on system load;
A collision avoidance system for use in an optical packet switching network.
An optical network comprising the system according to claim 6.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006110215A JP4831542B2 (en) | 2006-04-12 | 2006-04-12 | Wavelength allocation optimization calculation method and collision avoidance method by wavelength allocation control in synchronous optical packet switching network |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006110215A JP4831542B2 (en) | 2006-04-12 | 2006-04-12 | Wavelength allocation optimization calculation method and collision avoidance method by wavelength allocation control in synchronous optical packet switching network |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007288280A true JP2007288280A (en) | 2007-11-01 |
JP4831542B2 JP4831542B2 (en) | 2011-12-07 |
Family
ID=38759677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006110215A Expired - Fee Related JP4831542B2 (en) | 2006-04-12 | 2006-04-12 | Wavelength allocation optimization calculation method and collision avoidance method by wavelength allocation control in synchronous optical packet switching network |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4831542B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012057095A1 (en) * | 2010-10-25 | 2012-05-03 | 日本電信電話株式会社 | Method and device for frequency allocation |
WO2013005414A1 (en) * | 2011-07-04 | 2013-01-10 | 日本電気株式会社 | Optical network system, communication control device, communication control method, and communication control program |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001333045A (en) * | 2000-05-22 | 2001-11-30 | Kddi Corp | Ip/wdm node device |
JP2003134154A (en) * | 2001-07-31 | 2003-05-09 | Lucent Technologies Inc | Node of network and method used in the node |
JP2004266468A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Kddi Corp | Wavelength path exchange node apparatus and wavelength path allocating method |
JP2004336759A (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-25 | Lucent Technol Inc | Method for scheduling burst of data for transmission in communication network |
-
2006
- 2006-04-12 JP JP2006110215A patent/JP4831542B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001333045A (en) * | 2000-05-22 | 2001-11-30 | Kddi Corp | Ip/wdm node device |
JP2003134154A (en) * | 2001-07-31 | 2003-05-09 | Lucent Technologies Inc | Node of network and method used in the node |
JP2004266468A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Kddi Corp | Wavelength path exchange node apparatus and wavelength path allocating method |
JP2004336759A (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-25 | Lucent Technol Inc | Method for scheduling burst of data for transmission in communication network |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012057095A1 (en) * | 2010-10-25 | 2012-05-03 | 日本電信電話株式会社 | Method and device for frequency allocation |
US9154257B2 (en) | 2010-10-25 | 2015-10-06 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Frequency assignment method and apparatus |
WO2013005414A1 (en) * | 2011-07-04 | 2013-01-10 | 日本電気株式会社 | Optical network system, communication control device, communication control method, and communication control program |
JPWO2013005414A1 (en) * | 2011-07-04 | 2015-02-23 | 日本電気株式会社 | Optical network system, communication control apparatus, communication control method, and communication control program |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4831542B2 (en) | 2011-12-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9661405B2 (en) | System and method for photonic switching | |
US9306698B2 (en) | Methods and apparatuses for DWDM multi-mode switching router and dynamic multi-mode configuration and reconfiguration | |
JP4853821B2 (en) | BAND ALLOCATION DEVICE, BAND ALLOCATION METHOD, AND BAND ALLOCATION PROGRAM FOR STATION | |
US20090097497A1 (en) | Flexible bandwidth allocation in high-capacity packet switches | |
US8964760B2 (en) | Interprocessor communication system and communication method, network switch, and parallel calculation system | |
US7286531B2 (en) | Methods to process and forward control packets in OBS/LOBS and other burst switched networks | |
US7620044B2 (en) | Apparatus and method for transferring data bursts in optical burst switching network | |
Zeghid et al. | Modified optical burst switching (OBS) based edge node architecture using real-time scheduling techniques | |
JP4831542B2 (en) | Wavelength allocation optimization calculation method and collision avoidance method by wavelength allocation control in synchronous optical packet switching network | |
US7433597B2 (en) | Deflection routing address method for all-optical packet-switched networks with arbitrary topologies | |
WO2001084875A2 (en) | Robust transport of ip traffic over wdm using optical burst switching | |
JP2004222012A (en) | Light route control unit | |
JP5451861B1 (en) | Method and apparatus for setting priority route in optical packet switch network | |
Angelopoulos et al. | Slotted optical switching with pipelined two-way reservations | |
Hirota et al. | Cooperation method considering wavelength assignment and routing problem in optical burst switched networks | |
Khlifi et al. | A QoS-based scheme for planning and dimensioning of optical label switched networks | |
NO327563B1 (en) | A method and apparatus for an improved buffer solution in a communication network switch | |
KR20170006743A (en) | All-optical switching network apparatus and method of wavelength-space-time optical switching | |
Qin et al. | A topology based dynamic traffic scheduling in time-domain wavelength interleaved networks | |
WO2011051330A1 (en) | Methods and systems for optical buffering | |
GARG | Managing contention avoidance and maximizing throughput in OBS network | |
Cheng et al. | Constructions of Optical MIMO Priority Queues With Time-Varying Service Capacity | |
KR20200111586A (en) | Method for scheduling for optical switching and apparatus for the same | |
KR20220058404A (en) | Method for searching transmission path and slot for end-to-end periodic low-delay traffic transmission based on offset and control device performing the same | |
JPH1155323A (en) | Atm communication network |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090218 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101119 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101125 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110425 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110622 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110906 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110912 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140930 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |