KR100765599B1 - 데이터 버스트 전송 스케줄링 방법 및 장치와, 컴퓨터 판독가능한 매체 - Google Patents

데이터 버스트 전송 스케줄링 방법 및 장치와, 컴퓨터 판독가능한 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파장 분할 다중 광 버스트 교환망에서 데이터 버스트 전송을 스케줄링하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 일 실시예에서, 스케줄러는 모든 네트워크 노드 중에서 각각의 광경로 세그먼트에 대해 각 파장에서의 가중 인자의 세트를 결정한다. 이들 가중 인자는 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자 세트를 계산하는 데 사용될 수도 있으며, 입구 노드와 출구 노드 사이에서 이용가능한 광경로 세그먼트로 형성된 각각의 잠재적인 광경로를 위한 것이다. 스케줄러는 요구된 대역폭을 지원할 수 있는지를 나타내는 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자를 갖는 광경로들 중 하나에 대해 데이터 버스트의 전송을 스케줄링한다. 스케줄러는 각각의 광경로 세그먼트에 대해 각 파장에서 가중 인자 세트를 주기적으로 갱신할 수도 있다.

Description

데이터 버스트 전송 스케줄링 방법 및 장치와, 컴퓨터 판독가능한 매체{METHOD AND APPARATUS FOR DATA AND CONTROL PACKET SCHEDULING IN WDM PHOTONIC BURST-SWITCHED NETWORKS}
본 발명은 광학 네트워킹 시스템에 관한 것으로서, 특히 광 버스트 스위치형 모드(photonic burst-switched mode)에서 동작하는 광학 네트워킹 시스템에 관한 것이다.
통신망(예를 들면, 인터넷)에서 전송 대역폭 수요가 계속 증가하고 있는 것으로 나타나고 있으며, 이 대역폭 수요를 지원할 해법이 추구되고 있다. 이 문제에 대한 한가지 해법은 보다 높은 데이터 레이트에 대한 광통신망에서의 지속적으로 증가하는 수요를 지원하기 위해 파장 분할 다중 방식(WDM)을 이용하는 광섬유 통신을 사용하는 것이다.
종래의 광학 교환망은 통상 파장 라우팅 기법(wavelength routing technique)을 이용하는데, 이것은 광학 스위치에서 광 신호의 광학-전기-광학(OEO; optical-electrical-optical) 변환이 행해지도록 요구한다. 광학 통신망 내의 각 스위칭 노드에서 OEO 변환을 수행하면 비교적 저속 동작(통상 약 10 밀리초)으로 될 뿐만 아니라, 비용이 매우 많이 들고, 많은 전력을 소비하며, 잠재적으로 광학 교환망에 대한 트래픽 병목을 생성한다. 또한, 현재의 광학 스위치 기술은 패킷 통신 애플리케이션(예를 들면, 인터넷)에서 흔히 경험하게 되는 "버스티(bursty)" 트래픽을 효율적으로 지원할 수 없다.
스위칭 노드에서 OEO 변환이 행해질 필요가 없는 네트워크를 생성하는 것이 가능할 수도 있다. 그러한 경우에, 데이터 트래픽은 입구/출구 노드에서 전자적으로 버퍼링될 수도 있고, 출구/입구로의 전송이 네트워크 스케줄러 상에서 이루어진다. 종래기술의 대역폭 예약 메커니즘들은, 허용된 활성 파장의 수, 광경로(lightpath)의 활용 및 많은 다른 네트워크 파라미터와 같은 가용 자원 및 특정 네트워크 토폴로지를 고려하지 않았기 때문에, 엔트프라이즈 네트워크가 요구된 대역폭을 지원하는 데 적합하지 않을 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 광 버스트 교환망을 나타내는 간략화된 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 광 버스트 교환망의 동작을 도시한 간략화된 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 광 버스트 교환망에 사용하기 위한 코어 스위칭 노드 모듈을 도시한 블록도.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 광 버스트 교환망에 사용하기 위한 광학 제어 버스트 및 광학 데이터 버스트의 포맷을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 트래픽 셰이퍼(shaper)와 같은 다양한 피처를 나타내는, 입구 노드 또는 출구 노드로 사용될 수도 있는, 에지 라우터의 소정 부분의 아키텍처의 간략화된 블록도.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 5개의 스위칭 노드를 포함하는 광 버스트 교환망에서 광 경로를 선택하는 방법을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 5에 도시된 에지 라우터와 같은 입구 노드 또는 출구 노드에 사용하기 위한 소프트웨어 모듈의 간략화된 블록도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 6a 및 6b와 관련하여 논의한 방법의 순서도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 예를 통해 본 발명을 설명한다. 도면에서 유사한 참조번호는 유사한 요소를 지칭한다.
다음 설명에서는 대역폭을 예약하여 WDM 기반의 광 버스트 교환망에서 데이터 버스트 전송의 스케줄링을 지원하는 기법을 설명한다. 다음 설명에서는, 본 발명의 보다 완전한 이해를 위해 로직 구현, 소프트웨어 모듈 할당, 버스 신호 전송 기법 및 동작의 세부사항과 같은 수많은 특정한 세부사항을 설명한다. 그러나, 당업자라면 본 발명이 그러한 특정한 세부사항 없이 실시될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 다른 예에서는, 본 발명을 혼동시키지 않기 위해, 제어 구조, 게이트 레벨 회로 및 완전한 소프트웨어 인스트럭션 시퀀스를 상세하게 설명하지 않는다. 당업자라면, 이하의 설명으로부터 과도한 실험을 거치지 않고 적절한 기능을 구현할 수 있을 것이다. 본 발명은 광 버스트 교환망 내에서 하드웨어 및 소프트웨어 형태로 이루어진다. 그러나, 본 발명은 네트워크 형태로 실시될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 버스트 교환망(10)을 도시한 것이다. 광 버스트라는 용어는 본 명세서에서 유사한 라우팅 요건을 갖는 통계적으로 다중화된 패킷(예를 들면, 인터넷 프로토콜(IP) 패킷, 이더넷 프레임)을 지칭하는 데 사용된다. 광 버스트는 통상 헤더 및 기타 라우팅을 포함하는 광 제어 버스트, 스케줄링, 또는 IP 패킷 또는 기타 다른 프레임의 네트워크 관리 정보 및 패킷의 데이터 세그먼트를 포함하는 페이로드를 포함한다.
광 버스트 교환망(10)의 이 실시예는 광학 도시권 통신망(MAN; metropolitan area network)(11), LAN(local area network)(131-13N) 및 백본 광학 WAN(도시되지 않음)을 포함한다. 또한 광학 MAN(11)의 이 실시예는 입구 노드(151-15M), 스위칭 노드(171-17L) 및 출구 노드(181-18N)를 포함한다. 광학 MAN(11)은 다른 입구 노드, 출구 노드 및 도 1에 도시된 스위칭 노드와 상호접속될 수도 있는 스위칭 노드(도시되지 않음)를 포함할 수도 있다. 이 실시예에서, 입구 노드, 출구 노드 및 스위칭 노드는 지능형 모듈로 구현될 수도 있다.
이 실시예에서, 입구 노드(151-15M)는 적절한 광학 인터페이스 유닛 또는 모듈을 갖는 라벨 에지 라우터(LER; label edge router)로서 구현될 수도 있으며, 이들 LER은 각각 LAN으로부터 (일부 실시예에서는 LER을 통해 또는 자체 인터페이스 상에서 직접) 패킷 또는 프레임(예를 들면, 이더넷, SONET)을 수신하도록 구성된다. 다른 실시예에서는, 입구 노드(151-15M)가 서버 또는 서버 팜(server farm)으로서 구현될 수도 있다. 또한, 입구 노드(151-15M)는 광학 MAN(11)의 스위칭 노드(171-17M)로 광학 신호를 전송하도록 구성될 수도 있다. 일 실시예에서, 입구 노드는 수신된 광학 신호의 광학-전기(OE) 변환을 수행할 수도 있고, 이들이 적절한 LAN으로 전송될 때까지 수신된 신호를 버퍼링하기 위한 전자 메모리를 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서는, 입구 스위칭 노드가 광학 MAN(11)의 스위칭 노드(171-17M)로 전송되기 전에 수신된 전기 신호의 전기-광학(EO) 변환을 수행할 수도 있다. 입구 노드의 실시예는 이하에 추가로 설명한다.
출구 노드(181-18N)는 광학 MAN(11)의 다른 노드들로부터 광학 신호를 수신하여 이들을 광학 WAN 또는 LAN으로 라우팅하도록 구성될 수도 있는 모듈로 구현될 수도 있다. 출구 스위칭 노드(181-18N)는 또한 광학 WAN으로부터 광학 신호를 수신하여 이들을 광학 MAN(11)의 적절한 노드로 전송할 수 있다. 일 실시예에서, 출구 노드(181-18N)는 수신된 광학 신호의 OEO(optical-electrical-optical) 변환을 수행하고, 이들이 광학 MAN(11)의 적절한 노드(또는 광학 WAN)로 전송될 때까지 수신한 신호를 버퍼링하기 위한 전자 메모리를 포함한다. 출구 노드(181-18N)의 실시예는 이하에 추가로 설명한다.
스위칭 노드(171-17L)는 다른 스위칭 노드로부터 광학 신호를 수신하여 수신한 광학 신호를 광학 MAN(11)의 다른 스위칭 노드로 적절히 라우팅하도록 각각 구성될 수도 있는 광학 스위칭 유닛 또는 모듈로 구현될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 코어 스위칭 노드는 광학 제어 버스트 및 네트워크 관리 제어 라벨 신호의 OEO 변환을 수행한다. 일부 실시예에서는, 이들 광학 제어 버스트 및 제어 라벨이 사전 선택된 파장으로만 전파된다. 버스트 및 네트워크 관리 제어 라벨이 광학 버스트 신호의 특정 그룹을 위한 필요한 정보를 포함할 수 있다 하더라도, 사전 선택된 파장은 이러한 실시예에서 광학 "데이터" 버스트(제어 버스트 및 제어 라벨과 반대임)를 전파하지는 않는다. 다른 실시예에서는, 광학 제어 버스트, 네트워크 관리 제어 라벨 및 광학 데이터 버스트 신호가 상이한 변조 포맷 등과 같은 상이한 인코딩 체계를 이용하여 동일한 파장으로 전파될 수도 있다. 어느 방법에서든, 광학 제어 버스트 및 제어 라벨은 그 대응 광학 데이터 버스트 신호에 대해 비동기적으로 전송된다. 또 다른 실시예에서는, 광학 제어 버스트 및 제어 신호가 광학 데이터 신호와 다른 전송 레이트로 전파된다.
스위칭 노드(171-17L)는 광학 제어 버스트 신호의 OEO 변환을 수행할 수도 있지만, 이 실시예에서는, 스위칭 노드가 광학 데이터 버스트 신호의 OEO 변환을 수행하지 않는다. 오히려, 코어 스위칭 노드(171-17L)는 순수하게 광학 데이터 버스트 신호의 광학 스위칭만 수행한다. 따라서, 스위칭 노드는, 전자 형태로 변환 된 인입 광학 제어 버스트 및 네트워크 관리 제어 라벨을 저장하고 처리하고, 이 정보를 사용하여 광 버스트 스위치(PBS) 설정을 구성하며, 광학 제어 버스트에 대응하는 광학 데이터 버스트 신호를 적절히 라우팅하는 전자 회로를 포함할 수 있다. 새로운 라우팅 정보에 기초하여 이전의 제어 버스트를 대체하는 새로운 제어 버스트가 광학 제어 신호로 변환될 수도 있으며, 그 다음에 스위칭 또는 출구 노드로 전송될 수도 있다. 코어 스위칭 노드의 실시예는 이하에 더 설명한다.
하나의 광 버스트 교환망(10)의 실시예는 다음과 같이 상호접속될 수도 있다. LAN(131-13N)이 광학 MAN(11)의 입구 스위칭 노드(151-15M) 중 대응하는 노드에 접속될 수도 있다.
광학 MAN(11) 내에서, 입구 노드(151-15M) 및 출구 노드(18)는 광섬유를 통해 스위칭 노드(171-17L)의 일부에 접속될 수도 있다. 스위칭 노드(171-17L)는 또한 그물 구조의 광섬유를 통해 서로 접속되어 입구 노드 사이, 및 입구 노드(151-15L)와 출구 노드(181-18N) 사이에 비교적 많은 수의 광학 경로 또는 링크를 형성할 수도 있다. 이상적으로는, 코어 스위칭 노드(171-17L)가 광학 MAN(11)의 각각의 종점(end point)(즉, 입구 노드(151-15L) 및 출구 노드(181-18N)가 광학 MAN(11) 내의 종점이다) 사이에 하나보다 많은 광학 경로를 제공한다. 예를 들어, 하나 이상의 노드가 실패하는 경우, 코어 스위칭 노드, 입구 노드 및 출구 노드 사이의 복수의 광학 경로가 고속 리라우팅 및 보호 스위칭을 할 수도 있다.
도 2와 관련하여 후술하는 바와 같이, 광학 MAN(11)의 입구, 출구 및 스위칭 노드는 광학 제어 버스트, 광학 데이터 버스트 및 사전 선택된 파장으로 광학 제어 버스트 및 제어 라벨을 그리고 상이한 사전 선택된 파장으로 광학 데이터 버스트 또는 페이로드를 전파하도록 파장 다중화되는 기타 제어 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수도 있다. 또한, 광학 데이터 버스트가 소정의 파장으로 시간 분할 다중화(TDM)될 수도 있다. 또한, 광학 MAN(11)로부터 데이터를 전송하는 경우, 광학 MAN(11)의 종점이 광학 제어 버스트 신호를 보낼 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 버스트 교환망(10)의 동작 순서도이다. 도 1 및 2를 참조하면, 광 버스트 교환망(10)은 다음과 같이 동작한다.
광학 MAN(11)이 LAN(131-13N)으로부터 패킷을 수신한다. 일 실시예에서는, 광학 MAN(11)이 입구 노드(151-15M)에서 IP 패킷을 수신한다. 수신된 패킷은 광학 형태가 아니라 전자 형태일 수도 있으며, 또는 광학 형태로 수신된 후에 전자 형태로 변환될 수도 있다. 이 실시예에서는, 입구 노드가 수신된 패킷을 전자적으로 저장한다. 블록(20)은 이 동작을 나타낸다.
명확성을 위해, 광 버스트 교환망(10)의 나머지 동작 흐름에 대한 설명은 입구 노드(151)로부터 출구 노드(181)로의 정보 전송에 집중한다. 입구 노드(152-15M)로부터 출구 노드(181-18N) 중 하나로의 정보의 전송은 실질적으로 유사할 수 있다.
광학 제어 버스트 및 페이로드(즉, 광학 데이터 버스트)는 수신된 패킷으로 형성된다. 일 실시예에서는, 입구 노드(151)가 통계적 다중화 기법을 이용하여 수신된 IP(Internet Protocol) 패킷 또는 입구 노드(151)에 저장된 프레임(이더넷, SONET 등)으로부터 광학 데이터 버스트를 형성한다. 예를 들면, 입구 노드(151)에 의해 수신되어 수신지로 향하는 도중에 출구 노드(181)를 통과하는 패킷이 광학 데이터 버스트로 모일 수도 있다. 블록(21)은 이 동작을 나타낸다.
대역폭은 특정 파장에 대해 예약되어 광 버스트 교환망(10)을 통해 광학 데이터 버스트를 전송할 수도 있다. 일 실시예에서는, 입구 노드(151)가 광 버스트 교환망(10)을 통해 광학 데이터 신호 경로 내에 타임 슬롯(예를 들면, TDM 시스템의 TDM 채널)을 예약한다. 또한, 일 실시예에서는, 입구 노드로부터 출구 노드로 광학 버스트를 전송하기에 충분한 기간동안 대역폭이 예약된다. 예를 들면, 몇몇 실시예에서는, 입구 노드, 코어 노드 및 출구 노드가 사용된 모든 갱신된 리스트 및 가용 타임 슬롯을 유지한다. 타임 슬롯은 복수의 파장 및 광섬유에 걸쳐 할당되고 분산될 수도 있다. 따라서, 예약된 타임 슬롯(TDM 채널이라고도 함, 이것은 다른 실시예에서 고정된 기간 또는 가변 기간의 TDM 채널일 수도 있음)은 하나의 광섬유의 한 파장 내에 있을 수도 있고, 또는 복수의 파장 및 복수의 광섬유에 걸쳐 분산되어 있을 수도 있다. 블록(22)은 이 동작을 나타낸다.
입구 및/또는 출구 노드가 특정 파장에 대한 대역폭을 예약하는 경우 또는 대역폭이 광학 데이터 버스트가 전송된 후에 릴리스되는 경우, 네트워크 제어기(도시되지 않음)가 리스트를 갱신한다. 일 실시예에서는, 네트워크 제어기 및 입구 또는 출구 노드가 가용 네트워크 자원 및 트래픽 패턴에 기초하여 다양한 버스트 또는 패킷 스케줄링 알고리즘을 이용하여 이 업데이트 프로세스를 수행한다. 이용 가능한 가변 지속 기간의 TDM 채널은, 모든 입구 노드, 스위칭 노드 및 출구 노드로 주기적으로 브로드캐스팅될 수도 있는데, 광학 제어 버스트와 동일한 파장으로 또는 광학 통신망을 통해 여러 공통의 사전 선택된 파장으로 전송될 수도 있다. 네트워크 제어기 기능은 입구 노드들 및 출구 노드들 중 하나에 존재할 수 있거나 또는 둘 이상의 입구 및 출구 노드에 걸쳐 분산될 수도 있다. 이 실시예에서는, 네트워크 제어기가 또한 스위칭 노드(예를 들어, 도 1의 스위칭 노드(171-17L))에 존재한다.
그러면 광학 제어 버스트, 네트워크 관리 제어 라벨 및 광학 데이터 버스트가 예약된 가변 지속 기간의 TDM 채널 내의 광 버스트 교환망(10)을 통해 전송될 수도 있다. 즉, 각각의 예약된 타임 슬롯은 데이터 버스트 길이에 따라서 상이한 지속 기간을 가질 수도 있다. 일 실시예에서, 입구 노드(151)는 네트워크 제어기에 의해 결정된 광학 라벨 교환 경로(OLSP; optical label-switched path)를 따라 제어 버스트를 다음 스위칭 노드로 전송한다. 이 실시예에서, 네트워크 제어기는 하나 이상의 파장에 대해 제약 기반의 라우팅 프로토콜(예를 들면, 멀티 프로토콜 라벨 스위칭 MPLS)을 이용하여 출구 노드로의 최선의 이용가능한 OLSP를 결정한다. 일 실시예에서는, 그 다음에 입구 노드(151)가 광학 데이터 버스트를 스위칭 노드(171-17L)를 통해 수신지 출구 노드로 비동기적으로 전송하는데, 여기서 버퍼링 또는 OEO 변환으로 인한 시간 지연이 각 스위칭 노드에서 거의 일어나지 않거나 전혀 일어나지 않는다.
일부 실시예에서는, 스위칭 노드가 광학 제어 버스트의 OEO 변환을 수행하여 그 노드가 제어 버스트에 포함된 라우팅 정보를 추출하고 처리할 수도 있다. 또한, 일부 실시예에서는, 가변 지속 기간(TDM) 채널이 제어 버스트를 전파하는 데 사용되는 동일 파장 내에서 전파될 수도 있다. 또는, 제어 버스트 및 페이로드가 상이한 변조 포맷을 이용하여 동일한 광섬유 내에서 동일 파장으로 변조될 수도 있다. 예를 들면, 광학 제어 버스트는 비제로 복귀(NRZ; non-return-to-zero) 변조 포맷을 이용하여 전송될 수도 있는 반면에, 광학 페이로드는 제로 복귀(RZ) 변조 포맷을 이용하여 전송될 수도 있다. 광학 버스트는 광학 버스트가 출구 노드(181)에서 끝날 때까지 유사한 광학 MAN에서 하나의 스위칭 노드로부터 다른 스위칭 노드로 전송된다. 블록(23)은 이 동작을 나타낸다.
이 지점에서의 동작 흐름은 목표 네트워크가 광학 WAN인 지 또는 LAN인 지에 달려있다. 블록(24)은 동작 흐름의 이 브랜치를 나타낸다.
만약 목표 네트워크가 광학 WAN이면, 새로운 광학 제어 버스트 및 페이로드 신호가 형성될 수도 있다. 이 실시예에서는, 출구 노드(181)가 새로운 광학 제어 버스트 및 페이로드 신호를 마련한다. 블록(25)은 이 동작을 나타낸다.
그 다음에 새로운 광학 제어 버스트 및 페이로드가 목표 네트워크(즉, 이 경 우에는 WAN)로 전송될 수도 있다. 이 실시예에서, 출구 노드(181)는 광학 제어 버스트 및 페이로드를 광학 WAN으로 전송하기 위한 광학 인터페이스를 포함한다. 블록(26)은 이 동작을 나타낸다.
그러나, 블록(24)에서 목표 네트워크가 LAN이면, IP 패킷 또는 프레임을 추출하기 위해 광학 데이터 버스트가 분해된다. 이 실시예에서, 출구 노드(181)는 광학 데이터 버스트를 출구 노드(181)가 각 패킷의 데이터 세그먼트를 복구하도록 처리할 수 있는 전자 신호로 변환한다. 블록(27)은 이 동작을 나타낸다.
추출된 IP 데이터 패킷 또는 프레임은 대응하는 IP 라벨과 함께 처리될 수도 있으며, 그 후에 목표 네트워크(즉, 이 경우에는 LAN)로 라우팅될 수도 있다. 이 실시예에서는, 출구 노드(181)는 이들 새로운 IP 패킷을 형성한다. 블록(28)은 이 동작을 나타낸다. 그 다음에, 블록(26)에 도시된 바와 같이, 새로운 IP 패킷이 목표 네트워크(즉, LAN)로 전송될 수도 있다.
광 버스트 교환망(10)은 TDM 채널에 의해 제공된 부가적인 유연성을 통해 대역폭 효율을 증가시킬 수 있다. 전술한 실시예는 복수의 LAN을 광학 WAN 백본에 결합시키는 입구 노드, 스위칭 노드 및 출구 노드를 갖는 광학 MAN을 포함하지만, 다른 실시예에서는 네트워크가 LAN, 광학 MAN 또는 WAN 백본일 필요는 없다. 즉, 광학 MAN(11)은 "도시권 통신망" 서비스를 할 필요는 없다. 오히려, 광 버스트 교환망(10)은 백본 네트워크에 결합되어 있는 비교적 큰 네트워크에 결합되는 다수의 비교적 작은 네트워크를 포함할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 다른, 광 버스트 교환망(10)(도 1 참조) 내의 스위칭 노드로서 사용하기 위한 모듈(17)을 도시한 것이다. 이 실시예에서, 모듈(17)은 광학 파장 분할 디멀티플렉서(301-30A) 세트를 포함하는데, 여기서 A는 페이로드, 제어 버스트, 및 기타 네트워크 자원을 모듈로 전파하는 데 사용된 입력 광섬유의 수를 나타낸다. 예를 들면, 이 실시예에서, 각 입력 광섬유는 C 파장(즉, WDM 파장) 세트를 운반할 수 있지만, 다른 실시예에서는 입력 광섬유가 다른 수의 파장을 운반할 수도 있다. 모듈(17)은 또한 N×N 광 버스트 스위치(321-32B) 세트를 포함하는데, 여기서 N은 각 광 버스트 스위치의 입력/출력 포트의 수이다. 따라서, 이 실시예에서, 각 광 버스트 스위치에서의 파장의 최대 수는 A·C로서, 여기서 N≥A·C+1이다. N이 A·C보다 더 큰 실시예에 있어서는, 버퍼링을 위해 광학 신호를 루프백하는 데 여분의 입력/출력 포트가 사용될 수도 있다.
또한, 광 버스트 스위치(321-32B)가 별개의 유닛으로 도시되어 있지만, 이들 스위치는 임의의 적절한 스위치 구조를 이용하여 N×N 광 버스트 스위치로서 구현될 수도 있다. 모듈(17)은 또한 광학 파장 분할 멀티플렉서(341-34A) 세트, 광학-전기 신호 변환기(36) 세트(예를 들면, 광 검출기), 제어 인터페이스 유닛(37) 및 전기-광학 신호 변환기(38) 세트(예를 들면, 레이저)를 포함한다.
모듈(17)의 이 실시예의 소자는 다음과 같이 상호 접속될 수도 있다. 광학 디멀티플렉서(301-30A)는 광 버스트 교환망(10)(도 1 참조)의 다른 스위칭 노드로부터 입력 광학 신호를 전파하는 A 개의 입력 광섬유로 이루어진 세트에 접속될 수도 있다. 광학 디멀티플렉서의 출력 리드선은 B 개의 광학 스위치(321-32B)로 이루어진 세트 및 광학 신호 변환기(36)에 접속될 수도 있다. 예를 들면, 광학 디멀티플렉서(301)는 광 버스트 스위치(321-32B)의 입력 리드선에 접속되고(즉, 광학 디멀티플렉서(301)의 하나의 출력 리드선이 각 광 버스트 스위치의 하나의 입력 리드선에 접속된다), 적어도 하나의 출력 리드선이 광학 신호 변환기(36)에 접속된다.
광 버스트 스위치(321-32B)의 출력 리드선은 광학 멀티플렉서(341-34A)에 접속될 수도 있다. 예를 들면, 광 버스트 스위치(321)는 광학 멀티플렉서(341-34A)의 입력 리드선에 접속된 A 개의 출력 리드선을 갖는다(즉, 광 버스트 스위치(321)의 하나의 출력 리드선이 각 광학 멀티플렉서의 하나의 입력 리드선에 접속된다). 각각의 광학 멀티플렉서는 또한 전기-광학 신호 변환기(38)의 출력 리드선에 접속된 입력 리드선을 포함한다. 제어 유닛(37)은 광학-전기 신호 변환기(36)의 출력 리드선 또는 포트에 접속된 입력 리드선 또는 포트를 갖는다. 제어 유닛(37)의 출력 리드선은 광 버스트 스위치(321-32B)의 제어 리드선 및 전기-광학 신호 변환기(38)에 접속될 수도 있다. 도 5의 순서도를 참조하여 후술하는 바와 같이, 광학 제어 버스트, 광학 데이터 버스트 및 네트워크 관리 제어 라벨을 수신하고 송신하기 위해 모듈(17)이 사용된다. 일 실시예에서, 광학 데이터 버스트 및 광학 제어 버스트는 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같은 전송 포맷을 갖는다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 광 버스트 교환망(10)(도 1 참조)에 사용하기 위한 광학 데이터 버스트의 포맷을 도시한다. 이 실시예에서, 각각의 광학 데이터 버스트는 도 4a에 도시된 바와 같이, 시작 보호 대역(40), IP 페이로드 데이터 세그먼트(41), IP 헤더 세그먼트(42), 페이로드 동기 세그먼트(43)(통상 적은 수의 비트) 및 마지막 보호 대역(44)을 포함한다. IP 페이로드 데이터 세그먼트(41)는 버스트를 형성하는 데 사용된 통계적으로 다중화된 IP 데이터 패킷을 포함한다. 도 4a는 페이로드를 연속적인 것으로 표시하였지만, 모듈(17)은 페이로드를 TDM 포맷으로 전송한다. 또한, 몇몇 실시예에서는 데이터 버스트가 복수의 가변 지속 기간의 TDM 채널에 걸쳐 분리될 수도 있다. 이 실시예에서 광학 데이터 버스트 및 광학 제어 버스트는 광학 MAN에서만 국부적으로 의미가 있고, 광학 WAN에서는 중요하지 않을 수도 있다는 점에 유의하라.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 광 버스트 교환망(10)(도 1 참조)에서 사용하기 위한 광학 제어 버스트의 포맷을 도시한 것이다. 이 실시예에서, 각 광학 제어 버스트는 도 4b에 도시된 바와 같이, 시작 보호 대역(46), IP 라벨 데이터 세그먼트(47), 라벨 동기 세그먼트(48)(통상 적은 수의 비트), 및 마지막 보호 대역(49)을 포함한다. 이 실시예에서, 라벨 데이터 세그먼트(47)는 광학 버스트를 형성하는 IP 패킷 또는 프레임의 모든 필요한 라우팅 및 타이밍 정보를 포함한다. 도 4b는 제어 버스트를 연속적인 것으로 표시하지만, 이 실시예에서는 모듈(17)이 TDM 체계로 제어 버스트를 전송한다.
일부 실시예에서는, 광학 네트워크 관리 제어 라벨(도시되지 않음)이 또한 광 버스트 교환망(10)에 사용된다(도 1 참조). 그러한 실시예에서, 각 광학 네트워크 관리 제어 라벨은 시작 보호 대역(46)과 유사한 시작 보호 대역과, 데이터 세그먼트(47)와 유사한 네트워크 관리 데이터 세그먼트와, 라벨 동기 세그먼트(48)와 유사한 네트워크 관리 동기 세그먼트(통상 적은 수의 비트)와, 마지막 보호 대역(44)과 유사한 마지막 보호 대역을 포함한다. 이 실시예에서, 네트워크 관리 데이터 세그먼트는 네트워크를 통해 전송을 조정하는 데 필요한 네트워크 관리 정보를 포함한다. 일부 실시예에서는, 광학 네트워크 관리 제어 라벨이 TDM 체계로 전송된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 입구 노드 또는 출구 노드로서 사용될 수도 있는 에지 라우터(500)의 소정 부분의 간략화된 블록도이다. 트래픽 셰이퍼(501) 및 복수의 데이터 및 제어 큐(510, 512, 514, 516)와 같은 다양한 특징부가 도시되어 있다. 다른 실시예에서는, 이러한 특징부가 사용되지 않을 수도 있으며, 그러한 기능이 다른 회로로 구현될 수도 있다. 에지 라우터(500)는 도 1의 실시예의 입구 노드(15) 또는 출구 노드(18)로서 활용될 수도 있다. 다른 실시예에서는, 도 5에 도시된 부분이 서버 내에서 또는 서버 팜(farm)에서 사용될 수도 있으며, 다시 입구 노드 또는 출구 노드로서 기능적으로 사용될 수도 있다. 에지 라우터(500)는 필요한 경우 제어 및 데이터 버스트의 재전송을 지원하는 데 사용될 수도 있다.
복수의 사용자 및/또는 소스로부터의 IP 패킷(또는 프레임)이 트래픽 셰이퍼 모듈(501)용 신호 라인(540)에 도달한다. IP 패킷은 필요한 경우 버퍼(504)에 버퍼링될 수도 있다. 트래픽 셰이퍼(501)는 인입 IP 패킷이 모여져서 트래픽 상관 구조 및 자기 유사성(self-similarity)을 감소시키거나 제거하기 전에 사용될 수도 있다. 따라서, 트래픽 버스티성(burstiness) 감소는 스위칭 노드에서의 경합 해결 및 트래픽 성능을 개선시킬 수도 있다. 일 실시예에서는, IP 패킷이 네트워크 프로세서 입구 모듈(502)에 의해 데이터 버스트 및 제어 버스트 내의 IP 페이로드 데이터(41) 및 라벨 데이터(47)로 각각 결합될 수도 있다. 따라서, 네트워크 프로세서 입구 모듈(502)은 데이터 버스트 및 제어 버스트를 전송 순서로 1차 데이터 큐(510) 및 1차 제어 큐(514)로 위치시킨다. 큐의 출력은 프레이머(framer)(522)를 통한 전송을 위해 스위치(520)에 의해 선택될 수도 있다. 프레이머(522)를 전기 포맷으로 남겨둔 채, 데이터 및 제어 버스트는 전기-광학 변환기(524)를 통해 광학 MAN으로 입력될 수도 있다.
광학 MAN으로부터 도착하는 데이터는 광학-전기 변환기(526)를 통해 에지 라우터(500)로 입력될 수도 있다. 데이터 및 제어 버스트가 전기 포맷으로 프레이머(522)에 이용가능하면, 프레이머(522)는 이들을 네트워크 프로세서 출구 모듈(506)로 공급할 수도 있으며, 여기서 이들은 디프레임되고(deframed) IP 패킷으로 디멀티플렉스된다.
요구 시에 데이터 및 제어 버스트의 재전송을 보다 편리하게 하기 위해, 에지 라우터(500)는 또한 2차 데이터 큐(512) 및 2차 제어 큐(516)를 포함할 수도 있다. 2차 데이터 큐(512) 및 2차 제어 큐(516)는 데이터 및 제어 버스트의 백업 카피를 포함할 수도 있다. 이들 백업 카피는 1차 데이터 큐(510) 및 1차 제어 큐 (514) 내의 데이터 및 제어 버스트의 카피가 데이터 버스트의 성공적인 전송 시에 삭제될 수도 있는 경우에 필요하다.
일 실시예에서, 에지 라우터(500)는 프로그램 코드(572)를 포함할 수도 있는 컴퓨터 판독 가능한 매체(570)를 포함할 수도 있다. 이 프로그램 코드(572)는 네트워크 프로세서 입구 모듈(502) 및 네트워크 프로세서 출구 모듈(506)에 사용하기 위한 업데이트된 동작 소프트웨어를 포함할 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체(570)는, 일부 실시예에서는 하드디스크 드라이브, 플로피 디스크 드라이브, 컴팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM) 또는 범용 디지털 디스크 판독 전용 메모리(DVD-ROM)를 포함하는 광학 디스크 드라이브, 전자 광학 디스크 드라이브, 판독 전용 메모리(ROM) 모듈, 플래시 메모리 모듈 또는 네트워크 인터페이스일 수도 있다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 광 버스트 교환망(600)에서 광경로를 선택하는 방법을 도시한 도면이다. 도 6a는 명확성을 위해 두 개의 입구 노드와, 두 개의 출구 노드(654, 656) 및 다섯 개의 스위칭 노드(610, 620, 630, 640, 650)를 도시하고 있다. 다른 실시예에서는 더 많은 입구 노드, 출구 노드 및 스위칭 노드가 있을 수도 있다. 일 실시예에서, 입구 노드(602, 606) 및 출구 노드(654, 656)가 도 5의 에지 라우터(500)와 같은 에지 라우터(즉, LER)일 수도 있다. 다른 실시예에서는, 입구 노드(602, 606) 및 출구 노드(654, 656)가 서버 또는 서버 팜으로서 구현될 수도 있다. 또한 다양한 노드를 접속하는 여러 개의 광섬유(604, 608, 612, 614, 616, 622, 624, 632, 634, 644, 652, 658)가 도시되어 있다. 각각의 광섬유는 입구 노드(602) 및 출구 노드(654) 사이에 하나 이상의 광경로를 지원한다. 예를 들면, 광 버스트 교환망(600) 및 특히 광섬유(614)는 세 개의 파장(λ1, λ2, λ3)에 대한 전송을 지원할 수 있다. 광경로 세그먼트는 두 개의 스위칭 노드 사이, 스위칭 노드와 입구 노드 사이 또는 스위칭 노드와 출구 노드 사이에 존재하는 광경로의 임의의 부분으로서 규정된다. 도 6b는 λ1, λ2, λ3에 대응하는 세 개의 광경로 세그먼트(660, 662, 664)가 어떻게 광섬유(614)에 의해 반송되는지를 개략적으로 도시하고 있다. 다른 실시예에서는, 세 개의 파장보다 적거나 혹은 많은 파장이 네트워크에서 지원될 수도 있다.
일 실시예에서, 각각의 광경로 세그먼트는 가중 인자 αij(λk)를 할당받을 수 있는데, 이것은 가중 인자가 파장 k에 대해 노드 i로부터 노드 j가지의 광섬유에 할당된다는 것을 의미한다. 가중 인자를 사용하면, 네트워크 토폴로지, 네트워크 트래픽 통계 데이터, 가용 네트워크 자원 및 오퍼레이터 정책을 고려하여 데이터 버스트를 전송하는 데 있어서, 유사한 광경로 세그먼트를 결정할 수 있다. 이들 네트워크 트래픽 통계 데이터는 파장 대역폭 활용, 각 가용 파장에 대한 서비스의 종료, 트래픽 부하 인자, 및 기타 네트워크 트래픽의 관측에 기초한 다른 데이터를 포함할 수도 있다. 일 실시예에서는, 가중 인자 αij(λk)가 사전에 결정될 수도 있고 네트워크 동작을 설정하는 동안에 초기화 값으로 사용될 수도 있다.
일 실시예에서, 가중 인자 αij(λk)는 네트워크 트래픽에서의 변화를 반영하기 위해 네트워크 동작 동안에 필요에 따라 변경될 수도 있다. 예를 들면, 부하가 많이 걸린 광경로 세그먼트의 가중 인자αij(λk)는, 장래의 트래픽 부하를 감소시키고 트래픽 혼잡 또는 매우 혼잡해진 광경로 세그먼트에서의 데이터 손실까지도 방지하기 위해, 감소할 수도 있다. 입구 노드(602)는 가중 인자 αij(λk)의 세트를 유지하여 데이터 버스트의 전송 스케줄링을 도울 수도 있다. 일 실시예에서, 스위칭 노드(610, 620, 630, 640, 650)는 네트워크 사용 및 네트워크 트래픽 통계의 기록을 추적하고 관리할 수도 있다. 때론 스위칭 노드(610, 620, 630, 640, 650)는 이 네트워크 트래픽 통계 데이터를 네트워크 관리 제어 라벨 내의 입구 노드(602)로 전송할 수도 있다. 그러면 입구 노드(602)는 이 데이터를 사용하여 업데이트된 가중 인자 αij(λk)를 결정할 수 있다. 다른 실시예에서는, 이 스위칭 노드(610, 620, 630, 640, 650)가 업데이트된 가중 인자 αij(λk)를 결정하여 이들을 입구 노드(602)로 전송할 수도 있다.
가중 인자 αij(λk)는 다른 대역폭 예약 메커니즘과 결합되어 데이터 버스트 전송의 스케줄링을 지원할 수 있다. 일 실시예에서, βij(λk)가 노드 i와 j 사이의 평균 비트 레이트를 나타낸다고 하자. Bi는 i 번째 입구 및 출구 노드 쌍 사이의 모든 스위칭 노드들 중에서, 그리고 모든 파장들 중에서의 평균 비트 레이트를 나타낸다고 하자. 그러면, 세밀하게 분화된(fine-grained) 대역폭 할당 인자 fij(λk)는 다음과 같이 계산된다.
Figure 112005033673168-pct00001
(1)
일 실시예에서, 이 계산은 입구 노드(602)에서 행해질 수도 있다. 세밀하게 분화된 대역폭 할당 인자 fij(λk)를 임의의 소정 시간에 파장 k에 대해 노드 i 및 j 사이에 할당된 총 대역폭의 부분으로서 고려하는 것이 유용할 수도 있다.
세밀하게 분화된 대역폭 할당 인자 fij(λk)가 주어진 네트워크 내의 임의의 주어진 시간에서 파장 k에 대해 모든 광경로 세그먼트에 대해서 계산될 수도 있다. 하나 이상의 파장 인자 αij(λk)가 업데이트되는 시간까지 세밀하게 분화된 대역폭 할당 인자 fij(λk)를 재계산할 필요가 없을 수도 있다. 입구 노드(602)가 데이터 버스트를 i 번째 출구 노드(654)로 전송하는 데 이용가능한 다양한 광경로를 고려하는 경우, 구성 광경로 세그먼트의 각각의 세밀하게 분화된 대역폭 할당 인자 fij(λk)를 합산하여 광경로에 대해 큰 단위로 분화된(coarse-grained) 대역폭 할당 인자 fi(λk)를 형성한다. 파장 k에 대한 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자 fi(λk)는 다음과 같이 계산될 수도 있다.
Figure 112005033673168-pct00002
(2)
식 (2)에서 합산은 광경로를 형성하는 입구 노드(602)와 출구 노드(654) 사이의 모든 가능한 광경로 세그먼트에 대해 이루어진다.
일례로서, 먼저 인덱스 1을 입구 노드(602)에 할당하고, 인덱스 2를 스위칭 노드(610)에 할당하고, 인덱스 3을 스위칭 노드(630)에 할당하고, 인덱스 4를 스위칭 노드(640)에 할당하고, 인덱스 6을 스위칭 노드(650)에 할당하고, 인덱스 6을 출구 노드(654)에 할당한다. 그 다음에, 인덱스 2와 5 사이의 파장 λ1의 광섬유(616)에 걸친 단순한 광경로를 고려한다. 이 광경로에 대한 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자는 단순히 f2(λ1)=[α12(λ1)B12(λ1)+α25(λ1)[B25(λ1)+α56(λ1)[B56(λ1)]/B2이다. 파장(λ1)에서 광섬유(604, 612, 634, 644, 652)에 걸친 약간 더 복잡한 광경로(670)에 있어서, 이 광경로(670)에 대한 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자는 f1(λ1)=[α12(λ1)[B12(λ1)+α23(λ1)[B23(λ1)+α34(λ1)+α45(λ1)[B45(λ1)+α56(λ1)[B56(λ1)]/B3이다. 입구 노드와 출구 노드 사이에 광경로를 형성하는 광경로 세그먼트의 임의의 조합을 위해, 대응하는 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자가 유사하게 계산될 수도 있다.
입구 스위칭 노드(602) 내의 스케줄러는 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자의 계산된 값을 활용할 수도 있다. 일 실시예에서는, 스케줄러가 네트워크 프로세서 입구 모듈(502)의 일부일 수도 있다. 전송 타이밍 및 동기화 불확실성으로 인해, 요구된 대역폭은 일반적으로 데이터 버스트 길이보다 더 클 수도 있다. 스케줄러가 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자가 요구된 대역폭을 만족시키기에 충분히 높은 값을 갖는 하나 이상의 광경로가 있다고 판정하면, 스케줄러는 요구된 대역폭과 동일한 계층의 서비스로 최소의 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자를 갖는 광경로를 선택할 수도 있다.
일 실시예에서는, 스케줄러가 먼저 데이터 버스트에 특정 파장을 할당할 수도 있다. 할당된 파장은 그 데이터 버스트의 길이에 대해 요구된 대역폭의 전송 우선순위를 일치시키도록 선택될 수도 있다. 하나 이상의 광경로가 주어진 버스트 길이를 받아들이기에 충분히 큰 값의 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자를 갖는지를 확인하기 위해, 그 파장을 이용하는 광 경로가 검사될 수도 있다. 만약 하나 이상의 광경로가 있다면, 스케줄러는 이들 광경로 중 하나의 광경로를 따라 데이터 버스트의 전송을 스케줄링할 수도 있다. 만약, 광경로가 없다면 다른 파장이 고려될 수도 있다. 그러면, 요구된 대역폭을 만족시키기에 충분히 큰 값을 갖는 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자를 하나 이상의 광경로가 갖고 있는지를 확인하기 위해 이 다른 파장을 이용하는 광경로가 검사된다. 만약 하나 이상의 이들 다른 광경로가 존재하면, 스케줄러는 요구된 대역폭의 서비스 계층과 일치하는 광경로를 따라서 데이터 버스트의 전송을 스케줄링할 수도 있다. 만약 요구된 대역폭의 우선순위와 일치하는 광경로가 없다면, 스케줄러는 다른 가용 파장을 선택할 수도 있다.
그러나, 만약 다른 파장을 이용하는 적절한 광경로가 없다면, 제 1 실시예에서 스케줄러는 요구된 대역폭의 전송을 나중으로 연기하도록 선택할 수도 있다. 지연 시간의 크기는 적절한 광경로가 발견될 때까지 조정될 수도 있다.
제 2 실시예에서는, 스케줄러가 데이터 버스트를 둘 이상의 데이터 버스트 세그먼트로 나누도록 선택할 수도 있다. 스케줄러는 상기 프로세스를 반복하여 전송을 위한 데이터 버스트 세그먼트를 받아들일 수 있는 광경로가 있는지의 여부를 판정할 수 있다. 일 실시예에서는, 스케줄러가 전송될 수 있는 그러한 세그먼트의 최소 수를 찾아낼 수도 있다. 전송된 분리된 데이터 버스트는 출구 노드(654)에서 IP 패킷으로 통합될 수도 있다.
제 3 실시예에서는, 스케줄러는 상이한 파장을 갖는 광경로 세그먼트로 이루어진 광경로를 고려할 수도 있다. 이 실시예에서, 일부 스위칭 노드는 한 파장의 데이터 버스트를 수신할 수 있는 능력을 가질 수 있으며, 이 데이터 버스트를 다른 파장으로 변환시켜, 다른 파장의 이 데이터 버스트를 전송할 수도 있다. 일부 실시예에서는, 조정가능한 파장 변환기(TWC)를 이용하여 이것을 수행할 수 있다. 따라서 하나 이상의 광경로가 주어진 버스트 길이를 받아들이기에 충분히 큰 값의 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자를 갖는지의 여부를 확인하기 위해, 상이한 파장을 갖는 광경로 세그먼트로 이루어진 광경로가 검사될 수도 있다.
일 실시예에서는, 가중 인자 αij(λk)가 다른 인자에 또한 의존할 수도 있다. 예를 들면, 가중 인자 αij(λk)는 오프셋 타임에 의존할 수 있는데, 여기서 오프셋 타임은 제어 버스트와 그 대응 데이터 버스트 사이의 시간이다. 일부 실시예에서는 높은 우선 순위의 데이터 버스트가 보다 큰 오프셋을 할당받을 수도 있다. 따라서, 보다 큰 오프셋에 대응하는 가중 인자 αij(λk)가 증가될 수도 있다.
일부 실시예에서는, 전술한 방법은 당해 분야에 공지되어 있는 다른 대역폭 예약 메커니즘과 함께 사용될 수도 있다. 그러한 대역폭 예약 메커니즘의 예로는 JIT(just-in-time) 메커니즘, RLD(reserve-a-limited-duration) 메커니즘 또는 RFD(reserve-a-fixed-duration) 메커니즘이 있다. 버스트 길이가 알려지지 않고, 단지 시작 시간만이 알려진 경우에 JIT 메커니즘이 사용될 수도 있다. 버스트를 종료하는 데에는 트레일링 제어 패킷이 사용될 수도 있다. RLD 메커니즘에서는, 단지 버스트의 예상 종료 시간만이 알려지며, 대역폭 예약은 제어 패킷의 도착 즉시 시작될 수 있다. RFD 메커니즘에서는, 데이터 버스트 시작 시간 및 종료 시간 모두가 알려질 수 있으며, 최근의 사용되지 않은 데이터 버스트 채널이 선택될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 5에 도시된 에지 라우터와 같은 입구 노드 또는 출구 노드에 사용하기 위한 소프트웨어 모듈(700)의 간략화된 블록도이다. 다른 실시예에서는, 소프트웨어 모듈(700)이 서버 또는 서버 팜에서 사용될 수도 있다. 소프트웨어 모듈(700)은 입력 버퍼(702)에 접속된 입력(750) 상에서 전자 형식으로 데이터 패킷을 처리할 수 있으며, 그 다음에 데이터 패킷은 데이터 패킷 파서(706)에서 처리된다. 일 실시예에서, 데이터 패킷 파서(706)는 인입 데이터 패킷을 디프레임할 수도 있으며, 그 다음에 데이터 패킷으로부터 헤더 및 다른 라우팅 정보를 파싱할 수 있다. 버스티파이어(burstifier)(734)는 파서(706)로부터 수신한 제어 및 데이터 패킷으로부터 제어 버스트 및 데이터 버스트를 생성할 수도 있다. 제어 버스트 정보는 또한 데이터 버스트 사이즈 버스트 시작 및 도착 시간, 도착 파장, 소스 및 수신지 어드레스, FEC(forward equivalent class), 버스트 우선순위, 제어 버스트 오프셋 시간, 기타 관련 라우팅 정보를 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서는, 인입 데이터 패킷을 버스트 스케줄러(730)로 전송하기 전에, 데이터 패킷 파서(706)가 추출 정보에 따라서 인입 데이터 패킷을 분류할 수 있다.
다른 실시예에서는, 데이터 패킷 파서(706)가 인입 데이터 패킷에 대해 부가적으로 CRC(cyclic redundancy check)를 수행할 수도 있다. CRC가 특정 데이터 패킷에 대해 실패하면, 데이터 패킷 파서(706)는 데이터 패킷의 발신자(originator)에게 다시 전송하기 위해 NACK(negative acknowledgement)를 생성할 수도 있다. 발신자는 NACK 수신시에 실패 제어 버스트를 재전송할 수도 있다.
일 실시예에서는, 동기화기(704)가 버스트 스케줄러(730)의 출력과 큐 관리자(718) 사이에 접속될 수도 있다. 동기화기(704)는 데이터 패킷 내의 타임 스탬프를 검사하고 이것을 로컬 클록과 비교함으로써 데이터 패킷의 동기화를 판정할 수도 있다. 그 다음에 동기화기(704)는 인입 데이터 패킷과 새로 생성된 송출 제어 버스트 및 데이터 버스트 사이의 동기화를 관리할 수 있다.
동기화기(704)의 다른 기능으로는 일 실시예에서 인접한 스위칭 노드 및 입구 및/또는 출구 노드와의 글로벌 동기화를 유지하는 것이 있다. 일 실시예에서, 이 동기화는 특별한 동기 메시지를 인접한 스위칭 노드로 전송함으로써 관리될 수도 있다. 인접한 스위칭 노드는 확인 메시지를 반환함으로써 특별한 동기 메시지에 응답할 수도 있다.
마지막으로, 일 실시예에서는, 동기화기(704)가 도 1의 광학 MAN(11)을 초기화하는 것을 돕는다. 입구 노드(15) 또는 출구 노드(18)와 같은 광학 MAN(11)의 에지 상에 라우터를 갖는 소프트웨어 모듈(700)의 동기화를 초기화하고 유지함으로써 이것을 행할 수도 있다.
버스트 스케줄러(730)는 다음 스위칭 노드로 또는 광경로를 따라 출구노드로의 데이터 버스트의 전송을 스케줄링할 수 있다. 스케줄링은 도 6a 및 6b를 참조하여 위에서 설명한 방법을 이용하여 행해질 수도 있다.
일 실시예에서는, 네트워크 관리 제어기(710)가 다양한 입구 노드, 출구 노드 및 스위칭 노드 사이에서 교환되는 네트워크 구성 메시지에 대한 작용을 담당할 수도 있다. 이 기능의 일부로서, 네트워크 관리 제어기(710)는 이용가능한 가변 지속기간 TDM 채널의 리스트, 소스 및 수신지 어드레스 파장 용법, 전체 네트워크 트래픽 상태, 및 이용가능한 네트워크 자원의 업데이트된 상태를 포함하는 현재 상태의 룩업 테이블을 관리할 수도 있다. 네트워크 관리 제어기(710)는 또한 NACK를 데이터 패킷의 소스로 전송함으로써 입력 버퍼(702)의 충진을 제어할 수도 있다.
포워딩 엔진(714)은 네트워크 관리 제어기(710) 및 버스트 스케줄러(730)에서 생성된 필요한 제어 정보를 수집할 수 있다. 포워딩 엔진(714)은 일 실시예에서 그 다음 스위칭 노드를 선택하여 이것을 통해 제어 및 데이터 버스트를 라우팅할 수도 있다. 이 선택은 부분적으로는 라벨 교환 경로(LSP)와 관련된 제어 버스트 내에 수신지 어드레스 정보에 기초할 수도 있다. 포워딩 엔진(714)은 또한 제어 라벨 교환을 수행할 수도 있다. 제어 라벨 교환(그 다음 스위칭 노드에 대해 주어진 파장에 대한 라우팅 정보)은 업데이트된 수신지 어드레스 및 선택된 파장에 기초할 수도 있다.
제어 버스트 생성기(716)는 포워딩 엔진(714)에 의해 제공된 정보를 사용하여, 일 실시예에서 버스트 스케줄러(730)에 의해 설정된 바와 같이 송출 제어 버스트를 생성한다. 제어 버스트 생성기(716)는 또한 네트워크 관리 제어기(710)에 의해 생성된 임의의 PBS 네트워크 구성 메시지에 대해 제어 버스트를 생성할 수도 있다.
마지막으로, 큐 관리자(718)는 제어 버스트의 시간순 출력 스트림을 생성할 수도 있다. 송출 제어 버스트는 그들의 상대적인 우선순위, 수신지 어드레스, 및 기타 네트워크 관리 우선순위에 따라서 저장될 수도 있다. 트래픽 부하가 높은 경우에, 큐 관리자(718)는 우선순위가 낮은 제어 버스트 및 네트워크 관리 라벨을 임시 저장용 출력 버퍼(720)로 배치한다. 다른 실시예에서는, 필요한 경우 제어 버스트와 데이터 버스트 사이의 비교적 더 긴 시간 오프셋을 갖는 제어 버스트가 또한 출력 버퍼(720) 내에 저장될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 6a 및 6b를 참조하여 논의한 방법의 순서도이다. 일 실시예에서, 도 8의 방법은 예를 들어 도 5의 에지 라우터(500)인 입구 노드에서 수행될 수도 있다.
이 프로세스는 블록(804)에서 모든 전송 파장에 대해 가중 인자 αij(λk)의 세트의 초기화로 시작할 수 있다. 이들 가중 인자 αij(λk)는 국부적으로 저장된 디폴트 값일 수도 있고 또는 이들은 네트워크의 이전의 사용으로부터 유도된 값일 수도 있다. 그 다음에 판정 블록(808)에서, 이 프로세스는 관련된 요구된 대역폭 을 가지고 전송을 스케줄링하기 위한 요구를 생성하는 데이터 버스트가 이용가능한 지의 여부를 판정한다. 만약 이용가능하다면, 판정 블록(808)은 예 경로를 따라서 진행하며, 블록(812)에서 요구된 데이터 버스트의 전송을 스케줄링하기 위한 제 1 파장이 선택된다. 전송을 스케줄링하기 위한 이 제 1 파장은 요구된 대역폭의 전송 우선순위와 일치하도록 선택될 수도 있다. 여기서, 일부 파장은 높은 우선순위의 전송을 위해 예약되는 반면에, 다른 파장은 낮은 우선순위의 전송을 위해 예약될 수 있다. 그러나, 판정 블록(808)의 결과가 아니오이면, 판정 블록(808)은 아니오 경로를 따라서 진행하며 판정 블록(808)의 입력으로 돌아간다.
고려할 파장의 선택 후에, 프로세스는 판정 블록(816)에서 새로운 네트워크 통계 데이터가 도착했는지의 여부를 판정한다. 만약 도착했으면, 판정 블록(816)은 예 경로를 따라서 진행하고, 블록(820)에서 새로운 가중 인자 αij(λk)의 값이 계산될 수 있다. 그러나, 어떠한 새로운 네트워크 통계적 데이터도 도착하지 않았으면, 판정 블록(816)은 아니오 경로를 따라 진행한다. 두 경우에서, 프로세스는 블록(824)으로 이동한다.
블록(824)에서, 가중 인자 αij(λk)는 현재 고려중인 파장에 대해 세밀하게 분화된 대역폭 할당 인자 fij(λk)의 세트를 계산하는 데 사용될 수도 있다. 일단 세밀하게 분화된 대역폭 할당 인자 fij(λk) 세트가 계산되면, 블록(828)에서 이들은 현재 고려중인 파장의 다양한 가능한 광경로에 대해 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자 fi(λk)의 세트를 계산하는 데 이용될 수도 있다.
그 다음에 블록(832)에서, 요구된 대역폭은 현재 고려중인 파장에 대응하는 각각의 다양한 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자(fi)와 비교된다. 판정 블록(836)에서, 현재 고려중인 파장에 대응하는 이들 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자(fi) 중 적어도 하나가 요구된 대역폭을 지원하는지의 여부를 판정한다. 만약 지원한다면, 판정 블록(836)은 예 경로를 따라서 진행하며, 블록(844)에서 요구된 대역폭을 지원하는 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자(fi)의 최소 값을 가질 수도 있는 광경로가 선택된다.
그러나, 현재 고려중인 파장에 대응하는 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자(fi) 중 어느 것도 요구된 대역폭을 지원하지 않는다면, 판정 블록(836)은 아니오 경로를 따라서 진행한다. 판정 블록(840)에서, 요구된 대역폭을 지원하는 것으로 아직 간주되지 않은 하나 이상의 파장이 존재하는지의 여부가 판정된다. 만약 존재하면, 판정 블록(840)은 이들 파장 중 하나를 고려중인 다음 파장으로 선택하고, 예 경로를 따라서 진행한다. 판정 블록(840)으로부터의 예 경로는 나중의 비교를 위해 판정 블록(816)으로 프로세스를 반환한다.
그러나, 만약 아직 고려되지 않은 아무런 파장도 존재하지 않으면, 판정 블록(840)은 아니오 경로를 따라서 진행한다. 그 다음에 블록(852)에서, 고려된 모든 파장 중에서 가장 큰 값의 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자(fi)를 갖는 파장 이 선택된다. 판정 블록(856)에서 지연 시간을 삽입함으로써 전송을 스케줄링할 지의 여부가 결정된다. 스케줄링하기로 결정하면, 판정 블록(856)은 예 경로를 따라서 진행하며 판정 블록(808)으로 돌아간다. 그러나, 스케줄링하지 않기로 결정하면, 판정 블록(856)은 아니오 경로를 따라서 진행하며, 블록(860)에서 이 프로세스는 데이터 버스트를 분할한다.
블록(844) 및 블록(860)은 모두 블록(848)으로 진행하며, 여기서 데이터 버스트 전송은 위 프로세스에서의 결정된 광경로 또는 어떤 경우에는 결정된 분할을 이용하여 선택된 파장에 대해 스케줄링된다.
이상, 특정 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였다. 그러나, 첨부한 청구범위에 개시된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수도 있다. 따라서 명세서 및 도면은 제한적이라기 보다는 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (31)

  1. 파장 분할 다중 광 버스트 스위칭형 네트워크에서 데이터 버스트 전송을 스케줄링하는 방법으로서,
    복수의 광경로(lightpath) 세그먼트의 각각에 대해 복수의 가중 인자를 결정하는 단계와,
    상기 복수의 가중 인자를 이용하여, 입구 노드와 출구 노드 사이의 상기 광경로 세그먼트들로 형성된 복수의 광경로 각각에 대해 복수의 큰 단위로 분화된(coarse-grained) 대역폭 할당 인자를 계산하는 단계와,
    요구된 대역폭을 상기 광경로 각각에 대해 각각의 상기 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자와 비교하는 단계와,
    상기 큰 단위로 분화된 대역폭 인자들 중 하나에 기초하여 상기 광경로들 중 상기 요구된 대역폭을 만족시키는 하나의 광경로를 선택하는 단계를 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 요구된 대역폭의 전송 우선순위와 일치하는 전송에 대한 제 1 파장을 사전 선택하는 단계를 더 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 파장에 대응하는 상기 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자들 중 어느 것도 상기 요구된 대역폭의 지원을 나타내지 않는 경우에, 상기 요구된 대역폭의 상기 전송 우선순위와 일치하는 제 2 파장을 이용하는 단계를 더 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 요구된 대역폭의 지원을 나타내는 상기 제 2 파장에 대응하는 상기 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자들 중 어느 것도 상기 요구된 대역폭의 지원을 나타내지 않는 경우에, 상기 요구된 대역폭의 데이터 버스트를 분할하는 단계를 더 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 파장에 대응하는 상기 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자들 중 어느 것도 상기 요구된 대역폭의 지원을 나타내지 않는 경우에 상기 데이터 버스트의 전송을 지연하는 단계를 더 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 가중 인자를 결정하는 단계는 네트워크 트래픽 통계 데이터를 이용하는 단계를 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    스위칭 노드로부터 상기 네트워크 트래픽 통계 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자를 계산하는 단계는 복수의 세밀하게 분화된 대역폭 할당 인자를 합산하는 단계를 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가중 인자들 중 하나에 전체 평균 비트 레이트에 대한 상기 가중 인자들 중 상기 하나의 가중 인자에 대응하는 평균 비트 레이트의 비를 곱하여 상기 세밀하게 분화된 대역폭 할당 인자를 형성하는 단계를 더 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 방법.
  10. 파장 분할 다중 광 버스트 스위칭형 네트워크에서 데이터 버스트 전송을 스케줄링하는 장치로서,
    복수의 광경로(lightpath) 세그먼트의 각각에 대해 복수의 가중 인자를 결정하는 수단과,
    상기 복수의 가중 인자를 이용하여, 입구 노드와 출구 노드 사이의 상기 광경로 세그먼트들로 형성된 복수의 광경로 각각에 대해 복수의 큰 단위로 분화된(coarse-grained) 대역폭 할당 인자를 계산하는 수단과,
    요구된 대역폭을 상기 광경로 각각에 대해 각각의 상기 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자와 비교하는 수단과,
    상기 큰 단위로 분화된 대역폭 인자들 중 하나에 기초하여 상기 광경로들 중 상기 요구된 대역폭을 만족시키는 하나의 광경로를 선택하는 수단을 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 요구된 대역폭의 전송 우선순위와 일치하는 전송에 대한 제 1 파장을 사전 선택하는 수단을 더 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 파장에 대응하는 상기 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자들 중 어느 것도 상기 요구된 대역폭의 지원을 나타내지 않는 경우에, 상기 요구된 대역폭의 상기 전송 우선순위와 일치하는 제 2 파장을 이용하는 수단을 더 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 파장에 대응하는 상기 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자들 중 어느 것도 상기 요구된 대역폭의 지원을 나타내지 않는 경우에, 상기 요구된 대역폭의 데이터 버스트를 분할하는 수단을 더 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 파장에 대응하는 상기 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자들 중 어느 것도 상기 요구된 대역폭의 지원을 나타내지 않는 경우에 상기 데이터 버스트의 전송을 지연하는 수단을 더 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 장치.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 가중 인자를 결정하는 수단은 네트워크 트래픽 통계 데이터를 이용하는 수단을 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    스위칭 노드로부터 상기 네트워크 트래픽 통계 데이터를 전송하는 수단을 더 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 장치.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자를 계산하는 수단은 복수의 세밀하게 분화된 대역폭 할당 인자를 합산하는 수단을 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 가중 인자들 중 하나에 전체 평균 비트 레이트에 대한 상기 가중 인자들 중 상기 하나의 가중 인자에 대응하는 평균 비트 레이트의 비를 곱하는 수단을 포함하는 상기 세밀하게 분화된 대역폭 할당 인자를 형성하는 수단을 더 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 장치.
  19. 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 있어서,
    프로세서에 의해 실행될 때,
    복수의 광경로 세그먼트의 각각에 대해 복수의 가중 인자를 결정하는 단계와,
    상기 복수의 가중 인자를 이용하여, 입구 노드와 출구 노드 사이의 상기 광경로 세그먼트들로 형성된 복수의 광경로 각각에 대해 복수의 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자를 계산하는 단계와,
    요구된 대역폭을 상기 광경로 각각에 대해 각각의 상기 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자와 비교하는 단계와,
    상기 큰 단위로 분화된 대역폭 인자들 중 하나에 기초하여 상기 광경로들 중 상기 요구된 대역폭을 만족시키는 하나의 광경로를 선택하는 단계
    를 포함하는 동작을 수행하는 프로그램 코드를 포함하는
    컴퓨터 판독가능한 매체.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 동작은 상기 요구된 대역폭의 전송 우선순위와 일치하는 전송에 대한 제 1 파장을 사전 선택하는 단계를 더 포함하는
    컴퓨터 판독가능한 매체.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 동작은 상기 제 1 파장에 대응하는 상기 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자들 중 어느 것도 상기 요구된 대역폭의 지원을 나타내지 않는 경우에, 상기 요구된 대역폭의 상기 전송 우선순위와 일치하는 제 2 파장을 이용하는 단계를 더 포함하는
    컴퓨터 판독가능한 매체.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 동작은 상기 요구된 대역폭의 지원을 나타내는 상기 제 2 파장에 대응하는 상기 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자들 중 어느 것도 상기 요구된 대역폭의 지원을 나타내지 않는 경우에, 상기 요구된 대역폭의 데이터 버스트를 분할하는 단계를 더 포함하는
    컴퓨터 판독가능한 매체.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 동작은 상기 제 2 파장에 대응하는 상기 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자들 중 어느 것도 상기 요구된 대역폭의 지원을 나타내지 않는 경우에 상기 데이터 버스트의 전송을 지연하는 단계를 더 포함하는
    컴퓨터 판독가능한 매체.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 복수의 가중 인자를 결정하는 단계는 네트워크 트래픽 통계 데이터를 이용하는 단계를 포함하는
    컴퓨터 판독가능한 매체.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 동작은 스위칭 노드로부터 상기 네트워크 트래픽 통계 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하는
    컴퓨터 판독가능한 매체.
  26. 제 19 항에 있어서,
    상기 복수의 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자를 계산하는 단계는 복수의 세밀하게 분화된 대역폭 할당 인자를 합산하는 단계를 포함하는
    컴퓨터 판독가능한 매체.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 동작은 상기 가중 인자들 중 하나에 전체 평균 비트 레이트에 대한 상기 가중 인자들 중 상기 하나의 가중 인자에 대응하는 평균 비트 레이트의 비를 곱하여 상기 세밀하게 분화된 대역폭 할당 인자를 형성하는 단계를 더 포함하는
    컴퓨터 판독가능한 매체.
  28. 파장 분할 다중 광 버스트 스위칭형 네트워크에서 데이터 버스트 전송을 스케줄링하는 장치로서,
    가중 인자 및 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자의 세트를 유지하는 네트워크 프로세서 입구 모듈과,
    네트워크 통계 데이트를 수신하여 상기 가중 인자 세트를 지원하는 네트워크 프로세서 출구 모듈을 포함하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 네트워크 프로세서 입구 모듈은 상기 가중 인자로부터 상기 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자를 결정하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 장치.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 네트워크 프로세서 입구 모듈은 상기 네트워크 통계 데이터에 기초하여 상기 가중 인자 세트를 갱신하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 장치.
  31. 제 28 항에 있어서,
    상기 네트워크 프로세서 입구 모듈은 요구된 대역폭을 상기 큰 단위로 분화된 대역폭 할당 인자와 비교하는 것에 의해 상기 요구된 대역폭에 대한 광경로를 결정하는
    데이터 버스트 전송 스케줄링 장치.
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