KR100797781B1 - Burst drop method over optical burst switching networks - Google Patents

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KR100797781B1
KR100797781B1 KR1020060083187A KR20060083187A KR100797781B1 KR 100797781 B1 KR100797781 B1 KR 100797781B1 KR 1020060083187 A KR1020060083187 A KR 1020060083187A KR 20060083187 A KR20060083187 A KR 20060083187A KR 100797781 B1 KR100797781 B1 KR 100797781B1
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burst
input node
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dropped
bhp
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김래영
이수경
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연세대학교 산학협력단
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Abstract

A method for dropping a burst in an optical burst switching network is provided to drop the burst which has experienced the least retransmission when there occurs at a core node in order to enhance throughput of a TCP traffic which passes the optical burst switching network. A method for dropping a burst in an optical burst switching network comprises the following several steps. An NAK message is transmitted to an input node(s410). The input node receives the NAK message, adds one to a value of an RC(Retransmission Count) field included in the NAK, and sets a value of an RC field of the dropped burst with the added value(s420). The input node retransmits the dropped burst if the value of the RC field is lower than a predefined retransmission threshold value, and deletes the dropped burst if the value of the RC field is not lower than the predefined retransmission threshold value(s430).

Description

광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법{Burst Drop Method over Optical Burst Switching Networks}Burst Drop Method over Optical Burst Switching Networks

도 1은 광 버스트 스위칭 망에서 버스트 간에 경쟁이 발생한 경우 TDP(시간 기반 버스트 드롭 방법)가 적용된 상황을 나타낸다.1 illustrates a situation in which a time-based burst drop method (TDP) is applied when a competition occurs between bursts in an optical burst switching network.

도 2는 광 버스트 스위칭 망을 통과하는 지역 접속망에 위치한 TCP 트래픽의 송신자들과 지역 접속망에 위치한 TCP 트래픽의 수신자들을 포함하는 전체 망의 구성도이다. 2 is a block diagram of an entire network including senders of TCP traffic located in a local access network passing through an optical burst switching network and receivers of TCP traffic located in a local access network.

도 3은 본 발명에 따른 광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법에 대한 흐름을 나타낸 순서도이며,3 is a flowchart illustrating a flow of a burst drop method in an optical burst switching network according to the present invention.

도 4는 구체적으로 본 발명에서 제안하는 TDPwR(재전송 포함-시간 기반 버스트 드롭 방법)과 RCDPwR(재전송 포함-재전송 횟수 기반 버스트 드롭 방법)의 동작의 순서도이다.FIG. 4 is a flowchart specifically illustrating the operation of the TDPwR (retransmission-time based burst drop method) and RCDPwR (retransmission including-retransmission number based burst drop method) proposed by the present invention.

도 5(a)는 RCDP(재전송 횟수 기반 버스트 드롭 방법)가 적용되었을 때 contending burst가 드롭되는 경우를 나타내며, 도 5(b)는 RCDP(재전송 횟수 기반 버스트 드롭 방법)가 적용되었을 때 original burst가 드롭되는 경우를 나타낸다. 5 (a) shows a case in which a contending burst is dropped when RCDP (retransmission-based burst drop method) is applied, and FIG. 5 (b) shows an original burst when RCDP (retransmission-based burst drop method) is applied. Indicates if dropped.

도 6은 지역 접속망에서는 TCP 트래픽의 손실이 발생하지 않는다고 가정하 고, H를 입력노드와 출력노드 간의 경로상의 홉(hop) 수라 하면, 광 버스트 스위칭 망을 통과하는 TCP 트래픽의 상태 전이를 나타낸다.6 assumes that no loss of TCP traffic occurs in a local access network, and when H is the number of hops on a path between an input node and an output node, FIG. 6 shows a state transition of TCP traffic through an optical burst switching network.

도 7은 본 발명에서 제안하는 버스트 드롭 방법의 성능을 수학적 분석인 상기 수학식 (7)을 통하여 TCP 트래픽의 처리율 측면에서 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.7 is a graph showing the results of measuring the throughput of TCP traffic through Equation (7), which is a mathematical analysis of the performance of the burst drop method proposed in the present invention.

도 8은 본 발명에서 제안하는 버스트 드롭 방법의 성능을 실험을 통하여 TCP 트래픽의 처리율 측면에서 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.8 is a graph showing the results of measurement of TCP traffic throughput in terms of the performance of the burst drop method proposed by the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 입력노드(Ingress Node, IN)100: Ingress Node (IN)

110 : 버스트 저장버퍼110: burst storage buffer

200 : 중간노드(Core node, CN)200: core node (Core node, CN)

300 : 출력노드(Egress node, EN)300: Egress node (EN)

Tedge : 버스트 어셈블리/디어셈블리 시간Tedge: Burst Assembly / Disassembly Time

tp : BHP와 NAK 메시지를 각 노드에서 처리하고 다음 노드로 전송하는데 소요되는 시간t p : Time taken to process BHP and NAK messages at each node and forward to the next node

TIE : 버스트가 입력노드 I로부터 출력노드 E까지 성공적으로 전송되는데 소요되는 시간T IE : Time taken for a burst to be successfully transmitted from input node I to output node E

TSD : TCP 패킷이 TCP 송신자 S로부터 TCP 수신자 D까지 전송되는데 소요되는 시간T SD : time taken for a TCP packet to be sent from TCP sender S to TCP receiver D

RTT(Round Trip Time) : TCP 송신자 S와 TCP 수신자 D간에 소요되는 TCP 패킷의 왕복 시간Round Trip Time (RTT): Round trip time of TCP packets between TCP sender S and TCP receiver D

RC(Retransmission-Count) : 재전송 횟수RC (Retransmission-Count): Number of retransmissions

BHP : Burst Header PacketBHP: Burst Header Packet

TDP(Time-based Drop Policy) : 시간 기반 버스트 드롭 방법Time-based drop policy (TDP): time-based burst drop method

TDPwR(Time-based Drop Policy with Retransmission) : 재전송 포함-시간 기반 버스트 드롭 방법TDPwR (Time-based Drop Policy with Retransmission): Time-Based Burst Drop Method

RCDP(Retransmission-Count-based Drop Policy) : 재전송 횟수 기반 버스트 드롭 방법RCDP: Retransmission-Count-based Drop Policy

RCDPwR(Retransmission-Count-based Drop Policy with Retransmission) : 재전송 포함-재전송 횟수 기반 버스트 드롭 방법Retransmission-Count-based Drop Policy with Retransmission (RCDPwR)

TDPw/oR(Time-based Drop Policy without Retransmission) : 재전송 불포함-시간 기반 버스트 드롭 방법Time-Based Drop Policy without Retransmission (TDPw / oR): Time-Based Burst Drop Method

bps : bits per secondbps: bits per second

M : TCP 송신자가 한번에 보낼 수 있는 최대 세그먼트의 수M: Maximum number of segments that a TCP sender can send at one time

본 발명은 광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 입력노드에서 드롭된 버스트에 대한 재전송 기능을 포함함으로써 경쟁으로 인하여 드롭된 버스트를 입력노드에서 재전송하는 재전송 포함-시간 기반 버스트 드롭 방법 및 경쟁 발생 시에 재전송을 더 적게 경험한 버스트가 드롭되는 재전송 포함-재전송 횟수 기반 버스트 드롭 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a burst drop method in an optical burst switching network. More particularly, the present invention relates to a burst drop-time-based burst, in which a burst dropped due to contention is retransmitted at an input node by including a retransmission function for a burst dropped at an input node. A drop method and a retransmission count-based burst drop method in which bursts that experience less retransmission when a race occurs are dropped.

일반적으로 광 버스트 스위칭 망에서 경쟁으로 인한 버스트 손실은 망의 혼잡도와는 무관하게 발생하며, 또한 TCP의 혼잡제어 메커니즘도 망의 혼잡도와는 무관하게 동작되므로 버스트 손실은 TCP의 처리율을 저하시킨다.In general, burst loss due to contention in an optical burst switching network occurs regardless of network congestion. Also, since the congestion control mechanism of TCP operates regardless of network congestion, burst loss degrades TCP throughput.

TCP 트래픽이 인터넷 트래픽의 대다수를 점유하고 있으므로 광 버스트 스위칭 망을 통과하는 TCP의 성능에 대한 연구가 진행되었으나, 대부분 버스트 손실이 TCP 성능에 미치는 영향이 아닌 입력노드에서 버스트가 생성되고 출력노드에서 버스트가 분리되는데 소요되는 시간(버스트 어셈블리/디어셈블리 시간)이 TCP 성능에 미치는 영향을 다루고 있다.As TCP traffic occupies the majority of the Internet traffic, studies on the performance of TCP through optical burst switching networks have been conducted.However, most burst losses are generated at the input node and not at the output node. Deals with the effect of the time it takes to decompose (burst assembly / disassembly time) on TCP performance.

이러한 논문으로 광 버스트 스위칭 망의 입력노드에서의 버스트 어셈블에 소요되는 시간이 TCP Reno의 처리율에 미치는 영향을 다루고 있는 Impact of Segments Aggregation on TCP Reno Flows in Optical Burst Switching Networks/A. Detti, M. Listanti/IEEE INFOCOM 2002, Vol.3, pp.1803-1812.이 있다.This paper presents the impact of segment aggregation on TCP Reno Flows in Optical Burst Switching Networks / A, which deals with the effect of burst assembly time on TCP Reno throughput at the input node of an optical burst switching network. Detti, M. Listanti / IEEE INFOCOM 2002, Vol. 3, pp. 1803-1812.

그러나 광 버스트 스위칭 망을 통과하는 TCP의 성능에 있어서 버스트 손실이 TCP 트래픽에 미치는 영향을 고려하는 것이 요구된다.However, it is necessary to consider the effect of burst loss on TCP traffic in the performance of TCP through optical burst switching networks.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 광 버스트 스위칭 망을 통과하는 TCP 트래픽의 처리율을 향상시키기 위해서 경쟁으로 인해 드롭된 버스트를 입력노드에서 재전송하는 동작을 포함하는 재전송 포함-시간 기반 버스트 드롭 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and includes a retransmission include-time based operation of retransmitting a burst dropped due to contention at an input node to improve throughput of TCP traffic passing through an optical burst switching network. The purpose is to provide a burst drop method.

또한 광 버스트 스위칭 망을 통과하는 TCP 트래픽의 처리율을 향상시키기 위해서 중간노드에서 경쟁 발생 시에 재전송을 더 적게 경험한 버스트가 드롭되도록 하는 재전송 포함-재전송 횟수 기반 버스트 드롭 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the purpose of the present invention is to provide a retransmission-included retransmission-based burst drop method that allows bursts that experience less retransmission to be dropped when contention occurs in intermediate nodes to improve the throughput of TCP traffic through the optical burst switching network. .

또한 광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법에 대한 TCP 처리율을 계산하기 위한 수학적 모델을 제공하는데 그 목적이 있다.It is also an object of the present invention to provide a mathematical model for calculating the TCP throughput for the burst drop method in an optical burst switching network.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법은 다수의 입력노드, 중간노드 및 출력노드로 이루어지되, 상기 입력노드는 드롭된 버스트를 재전송하기 위한 재전송 횟수를 관리하고 전송한 버스트를 저장하는 버스트 저장버퍼를 더 포함하는 광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법으로서, 상기 입력노드가 시동될 때 SN값을 1로 설정하고 버스트의 BHP에 포함된 SeqNum 필드를 SN값으로 설정하고 BHP에 포함된 RC필드를 0으로 설정한 후 상기 입력노드의 SN값을 1 증가시키는 제1단계; 상기 입력노드가 생성된 버스트가 BHP를 상기 광 버스트 스위칭 망으로 전송하고 상기 입력노드의 버퍼에 버스트의 SeqNum 값과 함께 버스트를 저장하는 제2단계; 상기 중간노드에서 경쟁이 발생한 경우 버스트 드롭 방법을 적용하여 버스트를 드롭하는 제3단계; 상기 제3단계에서 드롭된 버스트의 경우 드롭된 버스트를 상기 입력노드가 재전송하는 제4단계; 상기 제3단계에서 드롭되지 아니한 버스트의 경우 드롭되지 아니한 버스트의 BHP를 처리하여 상기 BHP를 다음 노드로 전송하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The burst drop method in the optical burst switching network according to the present invention for achieving the above object consists of a plurality of input nodes, intermediate nodes and output nodes, the input node manages the number of retransmissions for retransmitting the dropped burst A burst drop method in an optical burst switching network further comprising a burst storage buffer for storing the transmitted burst, wherein the SN value is set to 1 when the input node is started and the SeqNum field included in the BHP of the burst is set to the SN value. A first step of setting the RC field included in the BHP to 0 and increasing the SN value of the input node by one; A second step of the burst in which the input node is generated transmits BHP to the optical burst switching network and stores the burst in the buffer of the input node together with the SeqNum value of the burst; A third step of dropping a burst by applying a burst drop method when competition occurs in the intermediate node; A fourth step of the input node retransmitting the dropped burst in the case of the burst dropped in the third step; In the case of the burst not dropped in the third step, a fifth step of transmitting the BHP to the next node by processing the BHP of the burst not dropped is characterized in that it comprises a.

바람직한 구현예로서, 상기 제4단계는 상기 중간노드가 NAK 메시지를 상기 입력노드로 전송하는 제4-1단계; 상기 입력노드가 상기 NAK 메시지를 전송받으면 드롭되는 버스트의 RC 필드 값을 상기 NAK 메시지에 있는 RC 필드 값에 1을 더한 값으로 설정하는 제4-2단계; 상기 입력노드는 상기 RC 필드 값이 미리 정의된 재전송 한계치(N)보다 작으면 상기 드롭되는 버스트를 재전송하고, 작지 아니하다면 상기 드롭되는 버스트를 상기 버스트 저장버퍼로부터 삭제하는 제4-3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the fourth step may include steps 4-1 of the intermediate node transmitting a NAK message to the input node; Setting the RC field value of the burst dropped when the input node receives the NAK message to a value obtained by adding 1 to the RC field value in the NAK message; The input node includes a fourth step of retransmitting the dropped burst if the RC field value is smaller than a predefined retransmission limit value (N), and deleting the dropped burst from the burst storage buffer if it is not small. Characterized in that.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 4-1단계의 NAK 메시지의 상기 드롭되는 버스트의 SeqNum와 RC 필드 값은 각각 BHP의 SeqNum와 RC 필드 값으로부터 상기 NAK 메시지 SeqNum와 RC 필드 값으로 복사하는 것을 특징으로 한다.In a more preferred embodiment, the SeqNum and RC field values of the dropped burst of the NAK message of step 4-1 are copied from SeqNum and RC field values of BHP to the NAK message SeqNum and RC field values, respectively. .

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 제3단계의 버스트 드롭 방법은 상기 중간노드가 경쟁이 발생하면 나중에 도착한 버스트를 드롭시키고 상기 버스트를 전송한 상기 입력노드로 상기 NAK 메시지를 전송하는 재전송 포함-시간 기반 버스트 드롭 방법(TDPwR)인 것을 특징으로 한다.In a more preferred embodiment, the burst drop method of step 3 includes a retransmission-time based burst in which the intermediate node drops a burst that arrives later when the contention occurs and sends the NAK message to the input node that transmitted the burst. It is characterized by the drop method (TDPwR).

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 제3단계의 버스트 드롭 방법은 상기 중간노 드가 경쟁이 발생하면 상기 BHP에 있는 RC 필드 값이 더 작은 버스트를 드롭시키고 상기 버스트를 전송한 상기 입력노드로 상기 NAK 메시지를 전송하는 전송 포함-재전송 횟수 기반 버스트 드롭 방법(RCDPwR)인 것을 특징으로 한다.In a more preferred embodiment, the burst drop method of the third step is to drop the burst having a smaller RC field value in the BHP when the intermediate node has contention, and send the NAK message to the input node that transmitted the burst. And a burst drop method (RCDPwR) based on the number of transmission including retransmissions.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 RC 필드 값이 동일하다면 상기 TDP 방법을 적용하는 것을 특징으로 한다.In a more preferred embodiment, the TDP method is applied if the RC field values are the same.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 광 버스트 스위칭 망을 통과하는 TCP 트래픽의 처리율은 아래식으로 도출되는 것을 특징으로 한다.In a more preferred embodiment, the throughput of the TCP traffic passing through the optical burst switching network is characterized by the following equation.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 광 버스트 스위칭 망을 통과하는 TCP 송신자의 각 상태에 대한 steady state probability는 아래식으로 도출되는 것을 특징으로 한다.In a more preferred embodiment, the steady state probability for each state of the TCP sender passing through the optical burst switching network is characterized by the following equation.

For y=0, k=1:For y = 0, k = 1:

Figure 112006062870878-pat00001
Figure 112006062870878-pat00001

For 1 ≤ y < log2M, k=1:For 1 ≤ y <log2M, k = 1:

Figure 112006062870878-pat00002
Figure 112006062870878-pat00002

For y=log2M, k=1:For y = log2M, k = 1:

Figure 112006062870878-pat00003
Figure 112006062870878-pat00003

For 0 ≤ y ≤ log2M, 2 ≤ k ≤ N:For 0 ≤ y ≤ log2M, 2 ≤ k ≤ N:

Figure 112006062870878-pat00004
Figure 112006062870878-pat00004

여기서 Q(2y, k)는 상태 {2y, k}의 steady state probability이다.Where Q (2 y , k) is the steady state probability of state {2 y , k}.

이하, 본 발명에 따른 광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법을 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하기로 한다. Hereinafter, a burst drop method in an optical burst switching network according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, in order to facilitate the overall understanding, the same reference numerals will be used for the same means regardless of the reference numerals.

도 1은 광 버스트 스위칭 망에서 버스트 간에 경쟁이 발생한 경우 TDP(Time-based Drop Policy : 시간 기반 버스트 드롭 방법)가 적용된 상황을 나타낸다.1 illustrates a situation in which a time-based drop policy (TDP) is applied when a competition occurs between bursts in an optical burst switching network.

도 1을 참고하면, 광 버스트 스위칭 망의 중간노드(core node)에서 2개의 버스트가 동시에 동일한 데이터 채널을 사용하려 하는 경우 경쟁(contention)이 발생하며, 이 때 중간노드에 먼저 도착한 버스트를 original burst라 지칭하며 나중에 도착하여 경쟁을 유발한 버스트를 contending burst라 지칭한다. Referring to FIG. 1, when two bursts attempt to use the same data channel at the same time in a core node of an optical burst switching network, contention occurs. In this case, the burst that arrives at the intermediate node first is bursted. A burst that arrives later and causes a race is called a contending burst.

여기서 경쟁이 발생하면 하나의 버스트만이 성공적으로 데이터 채널을 사용할 수 있으며 나머지 버스트는 드롭되는데, 광 버스트 스위칭 망에서 사용하는 가장 간단한 버스트 드롭 방법이 TDP(Time-based Drop Policy : 시간 기반 버스트 드 롭 방법)로 나중에 도착한 contending burst를 드롭시키는 방법이다.When contention occurs, only one burst can successfully use the data channel and the other burst is dropped. The simplest burst drop method used in optical burst switching networks is TDP (Time-based Drop Policy). Method to drop a contending burst that arrives later.

이처럼 버스트의 도착 시간을 기준으로 동작하는 TDP는 혼잡제어 메커니즘의 작동 기준으로 재전송 타이머를 사용하는 TCP(Transmission Control Protocol)와 잘 부합된다.This TDP, which operates on the arrival time of the burst, is well aligned with the Transmission Control Protocol (TCP), which uses a retransmission timer as the basis of the congestion control mechanism.

본 발명에서는 광 버스트 스위칭 망을 통과하는 TCP의 처리율(throughput) 향상을 위해 TDPwR(Time-based Drop Policy with Retransmission : 재전송 포함-시간 기반 버스트 드롭 방법)을 제시한다. 특히 본 발명은 제시한 방법을 구현하기 위하여 BHP(Burst Header Packet)에 새로운 필드인 RC(Retransmission-Count) 필드를 추가한다. The present invention proposes a time-based drop policy with retransmission (TDPwR) for improving throughput of TCP passing through an optical burst switching network. In particular, the present invention adds a new field, a Retransmission-Count (RC) field, to a burst header packet (BHP) to implement the proposed method.

도 2는 광 버스트 스위칭 망을 통과하는 지역 접속망(local access network)에 위치한 TCP(Transmission Control Protocol) 트래픽의 송신자들과 지역 접속망에 위치한 TCP 트래픽의 수신자들을 포함하는 전체 망의 구성도이다. 2 is a block diagram of an entire network including senders of TCP (Transmission Control Protocol) traffic located in a local access network passing through an optical burst switching network and receivers of TCP traffic located in a local access network.

본 발명의 광 버스트 스위칭 망은 다수의 입력노드(100), 중간노드(200) 및 출력노드(300)로 이루어지되, 상기 입력노드(100)는 드롭된 버스트를 재전송하기 위한 재전송 횟수를 관리하고 전송한 버스트를 저장하는 버스트 저장버퍼(110)를 더 포함하여 구성된다. The optical burst switching network of the present invention is composed of a plurality of input nodes 100, intermediate nodes 200 and output nodes 300, and the input node 100 manages the number of retransmissions for retransmitting the dropped bursts. It further comprises a burst storage buffer 110 for storing the transmitted burst.

도 2를 참조하면, TCP 송신자가 보낸 TCP 패킷들은 입력노드(100)에서 버스트라는 전송 단위로 어셈블된 후 광 버스트 스위칭 망으로 전송되며, 버스트를 위한 자원 예약은 BHP라는 제어 메시지가 수행한다. Referring to FIG. 2, TCP packets sent by a TCP sender are assembled in a transmission unit called burst in the input node 100 and then transmitted to the optical burst switching network. A resource message for bursting is performed by a control message called BHP.

도 3은 본 발명에 따른 광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법에 대한 흐름을 나타낸 순서도이며, 본 발명의 버스트 드롭 방법은 아래의 제1단계(s100)~제5단계(s500)로 수행된다.3 is a flowchart illustrating a flow of a burst drop method in an optical burst switching network according to the present invention. The burst drop method of the present invention is performed in the following first steps (s100) to fifth steps (s500).

제1단계(s100)는 상기 입력노드(100)가 시동될 때 SN값을 1로 설정하고 버스트의 BHP에 포함된 SeqNum 필드를 SN값으로 설정하고 BHP에 포함된 RC 필드를 0으로 설정한 후 상기 입력노드(100)의 SN값을 1 증가시킨다.In the first step (s100), when the input node 100 is started, the SN value is set to 1, the SeqNum field included in the BHP of the burst is set to the SN value, and the RC field included in the BHP is set to 0. The SN value of the input node 100 is increased by one.

제2단계(s200)는 상기 입력노드(100)가 생성된 버스트의 BHP를 상기 광 버스트 스위칭 망으로 전송하고 상기 입력노드(100)의 버스트 저장버퍼(110)에 버스트의 SeqNum 값과 함께 버스트를 저장한다.The second step (s200) transmits the BHP of the burst in which the input node 100 is generated to the optical burst switching network, and transmits the burst together with the SeqNum value of the burst to the burst storage buffer 110 of the input node 100. Save it.

제3단계(s300)는 상기 중간노드(200)에서 경쟁이 발생한 경우 버스트 드롭 방법을 적용하여 버스트를 드롭한다. 여기서 제3단계(s300)의 버스트 드롭 방법은 상기 중간노드(200)가 경쟁이 발생하면 나중에 도착한 버스트를 드롭시키고 상기 버스트를 전송한 상기 입력노드(100)로 상기 NAK 메시지를 전송하는 재전송 포함-시간 기반 버스트 드롭 방법(TDPwR)이다.In the third step s300, when a competition occurs in the intermediate node 200, the burst is dropped by applying a burst drop method. Here, the burst drop method of the third step (s300) includes retransmission to drop the burst arrived later when the intermediate node 200 encounters a competition, and transmit the NAK message to the input node 100 which has transmitted the burst. Time based burst drop method (TDPwR).

또한 제3단계(s300)는 상기 중간노드(200)가 경쟁이 발생하면 상기 BHP에 있는 RC 필드 값이 더 작은 버스트를 드롭시키고 상기 버스트를 전송한 상기 입력노드(100)로 상기 NAK 메시지를 전송하는 전송 포함-재전송 횟수 기반 버스트 드롭 방법(RCDPwR)이다. 여기서 상기 RC 필드 값이 동일하다면 상기 TDP 방법을 적용한다.In addition, in the third step s300, when the intermediate node 200 encounters contention, a burst having a smaller RC field value in the BHP is dropped and the NAK message is transmitted to the input node 100 which has transmitted the burst. The transmission include-retransmission number based burst drop method (RCDPwR). If the RC field values are the same, the TDP method is applied.

제4단계(s400)는 상기 제3단계(s300)에서 드롭된 버스트의 경우 드롭된 버스트를 재전송한다. 여기서 제4단계(s400)는 NAK 메시지를 상기 입력노드(100)로 전 송하는 제4-1단계(s410); 상기 입력노드(100)가 상기 NAK 메시지를 전송받으면 드롭되는 버스트의 RC 필드 값을 상기 NAK 메시지에 있는 RC 필드 값에 1을 더한 값으로 설정하는 제4-2단계(s420); 상기 입력노드(100)는 상기 RC 필드 값이 미리 정의된 재전송 한계치(N)보다 작으면 상기 드롭되는 버스트를 재전송하고, 작지 아니하다면 상기 드롭되는 버스트를 상기 버스트 저장버퍼(110)로부터 삭제하는 제4-3단계(s430)를 포함한다.The fourth step s400 retransmits the dropped burst in the case of the burst dropped in the third step s300. Here, the fourth step (s400) may include a fourth step (s410) of transmitting a NAK message to the input node 100; Step 4-2 (s420) of setting the RC field value of the burst dropped when the input node 100 receives the NAK message to a value obtained by adding 1 to the RC field value in the NAK message; The input node 100 retransmits the dropped burst if the RC field value is less than a predefined retransmission limit value N, and deletes the dropped burst from the burst storage buffer 110 if it is not small. Step 4-3 includes s430.

상기 제4-1단계(s410)의 NAK 메시지의 상기 드롭되는 버스트의 SeqNum와 RC 필드 값은 각각 BHP의 SeqNum와 RC 필드 값으로부터 상기 NAK 메시지 SeqNum와 RC 필드 값으로 복사한다.SeqNum and RC field values of the dropped burst of the NAK message of step 4-1 (s410) are copied from SeqNum and RC field values of BHP to the NAK message SeqNum and RC field values, respectively.

제5단계(s500)는 상기 제3단계(s300)에서 드롭되지 아니한 버스트의 경우 드롭되지 아니한 버스트의 BHP를 처리하여 상기 BHP를 다음 노드로 전송한다. In the fifth step s500, in the case of the burst not dropped in the third step s300, the BHP of the burst that is not dropped is processed and transmitted to the next node.

도 4는 구체적으로 본 발명에서 제안하는 TDPwR(Time-based Drop Policy with Retransmission : 재전송 포함-시간 기반 버스트 드롭 방법)과 RCDPwR(Retransmission-Count-based Drop Policy with Retransmission : 재전송 포함-재전송 횟수 기반 버스트 드롭 방법)의 동작의 순서도이다. 4 illustrates a time-based drop policy with retransmission (TDPwR) method and a retransmission-count-based drop policy with retransmission (RCDPwR) -retransmission-based burst drop according to the present invention. Method of operation).

도 4를 참고하여 TDPwR의 동작을 살펴보면, 제1단계(s100)는 입력노드(100)(ingress node)가 시동(startup)될 때 SN 값이 1로 설정되고, 버스트 어셈블러(Burst Assembler)가 버스트를 생성하면 입력노드(100)는 이 버스트의 BHP에 있는 SeqNum 필드는 SN 값으로 RC 필드는 0으로 설정한다. 이렇게 설정한 후 입력노드(100)는 자신의 SN 값을 1 증가시킨다. Looking at the operation of the TDPwR with reference to Figure 4, the first step (s100) is the SN value is set to 1 when the input node 100 (ingress node) is started, the burst assembler (Burst Assembler) burst When generating the, the input node 100 sets the SeqNum field in the BHP of this burst to the SN value and the RC field to 0. After setting this, the input node 100 increases its SN value by one.

제2단계(s200)는 입력노드(100)가 생성된 버스트가 사용할 자원을 예약하기 위해 BHP를 광 버스트 스위칭 망으로 보내고 자신의 버스트 저장버퍼(110)에 이 버스트의 일련번호(SeqNum 값)와 함께 버스트를 저장한다. The second step s200 sends the BHP to the optical burst switching network in order to reserve resources for the burst generated by the input node 100, and transmits the burst number (SeqNum value) of the burst to its burst storage buffer 110. Save the burst together.

제3단계(s300)는 중간노드(200)에서 경쟁이 발생하면, TDP를 적용한다. 즉, 나중에 도착한 contending burst를 드롭한다. In the third step s300, if competition occurs in the intermediate node 200, the TDP is applied. That is, drop the contending burst that arrived later.

제4단계(s400)는 드롭되는 버스트(dropped burst)에 대해서는 아래의 제4-1~4-3단계를 수행하고, 드롭되지 않는 버스트(non-dropped burst)에 대해서는 제5단계(s500)를 수행한다. The fourth step s400 performs steps 4-1 to 4-3 below for the dropped burst, and performs the fifth step s500 for the non-dropped burst. Perform.

제4-1단계(s410)는 경쟁이 발생한 중간노드(200)에서 버스트의 드롭을 알리는 NAK 메시지를 드롭되는 버스트를 보낸 입력노드(100)로 전송한다. 이 때, 드롭되는 버스트의 BHP에 있는 SeqNum과 RC 필드의 값을 NAK 메시지의 SeqNum과 RC 필드로 복사한다. Step 4-1 (s410) transmits a NAK message informing the drop of the burst in the intermediate node 200 in which the competition has occurred to the input node 100 that sent the burst to drop. At this time, the values of the SeqNum and RC fields in the BHP of the dropped burst are copied to the SeqNum and RC fields of the NAK message.

제4-2단계(s420)는 입력노드(100)가 NAK을 받으면 드롭되는 버스트의 RC 필드 값을 NAK에 있는 RC 필드 값에 1을 더한 값으로 설정한다.Step 4-2 (s420) sets the RC field value of the burst dropped when the input node 100 receives the NAK to a value obtained by adding 1 to the RC field value in the NAK.

제4-3단계(s430)는 이 RC 값이 미리 정의된 재전송 한계치인 N 보다 작으면, 입력노드(100)는 이 버스트를 재전송하기 위해 BHP를 스케쥴한다. 그렇지 않으면, 입력노드(100)는 이 버스트를 더 이상 재전송하지 않고 버스트 저장버퍼(110)로부터 삭제한다. In step 4-3 (s430), if the RC value is smaller than N, which is a predefined retransmission limit, the input node 100 schedules the BHP to retransmit this burst. Otherwise, the input node 100 deletes this burst from the burst storage buffer 110 without retransmitting it anymore.

제5단계(s500)는 드롭되지 않는 버스트의 BHP를 처리하여 자원을 예약한 후, 이 BHP를 다음 노드로 전송한다. The fifth step s500 processes the BHP of the burst that is not dropped, reserves the resource, and then transmits the BHP to the next node.

여기서 입력노드(100)의 버스트 저장버퍼(110)에 저장된 버스트는 제4-3단계(s430)에서와 같이 버스트의 재전송 횟수가 미리 정의된 재전송 한계치(N)에 다다르거나 또는 각 버스트를 위해 미리 정의된 타이머가 종료되는 경우에 버스트 저장버퍼(110)로부터 삭제된다. Here, the burst stored in the burst storage buffer 110 of the input node 100 may reach the predefined retransmission limit value N or the number of retransmissions of the burst as in step 4-3 (s430) or for each burst. When the predefined timer expires, it is deleted from the burst storage buffer 110.

본 발명에 따른 광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법은 상기 TDPwR과 함께 이를 확장한 중간노드(200)에서 경쟁 발생 시에 재전송을 더 적게 경험한 버스트가 드롭되도록 하는 RCDPwR(Retransmission-Count-based Drop Policy with Retransmission : 재전송 포함-재전송 횟수 기반 버스트 드롭 방법)을 더 제안한다. The burst drop method in the optical burst switching network according to the present invention is a retransmission-count-based drop such that a burst that experiences less retransmission when the contention occurs in the intermediate node 200 that extends the TDPwR together with the TDPwR is dropped. Policy with Retransmission: Burst drop method based on the number of retransmissions.

도 4는 TDPwR의 동작뿐만 아니라 RCDPwR의 동작도 보여준다. TDPwR과 RCDPwR의 동작상의 차이점은 제3단계(s300)에서 중간노드(200)에서 경쟁이 발생한 경우 적용하는 버스트 드롭 방법이다. 따라서 RCDPwR의 동작의 경우, 상기 TDPwR의 동작에서 제3단계(s300)만 제외하고 모두 동일하며 아래 RCDwR에 적용되는 제3단계(s300)는 아래와 같다. 4 shows the operation of RCDPwR as well as the operation of TDPwR. An operation difference between the TDPwR and the RCDPwR is a burst drop method applied when a competition occurs in the intermediate node 200 in the third step s300. Therefore, in the case of the operation of RCDPwR, all of the operations except for the third step (s300) in the operation of the TDPwR are the same, and the third step (s300) applied to the following RCDwR is as follows.

이 경우 RCDwR에 적용되는 제3단계(s300)는 중간노드(200)에서 경쟁이 발생하면, RCDP를 적용한다. 즉, original burst와 contending burst의 RC 필드 값을 비교한 후 그 값이 더 작은 버스트를 드롭한다. In this case, when competition occurs in the intermediate node 200, the third step s300 applied to the RCDwR applies RCDP. That is, compare the RC field values of the original burst and the contending burst, and drop the smaller burst.

도 5(a)는 RCDP(재전송 횟수 기반 버스트 드롭 방법)가 적용되었을 때 contending burst가 드롭되는 경우를 나타내며, 도 5(b)는 RCDP(재전송 횟수 기반 버스트 드롭 방법)가 적용되었을 때 original burst가 드롭되는 경우를 나타낸다. 이 경우 두 버스트의 RC 필드 값이 동일하면, TDP를 적용한다. 5 (a) shows a case in which a contending burst is dropped when RCDP (retransmission-based burst drop method) is applied, and FIG. 5 (b) shows an original burst when RCDP (retransmission-based burst drop method) is applied. Indicates if dropped. In this case, if two bursts have the same RC field value, TDP is applied.

정리하면, 본 발명에서는 입력노드(100)가 드롭된 버스트에 대해 미리 정의된 재전송 한계치를 넘지 않는 범위 내에서 재전송을 수행하며 이를 위해 전송한 버스트를 버스트 저장버퍼(110)에 저장한다. 중간노드(200)에서 경쟁이 발생하면, 버스트 드롭 방법에 따라 드롭시킬 버스트를 결정하여 이 버스트를 보낸 입력노드(100)로 NAK 메시지를 전송한다. 버스트가 출력노드(300)까지 성공적으로 전송되면, 출력노드(300)에서는 이 버스트를 다시 TCP 패킷으로 디어셈블한 후, 최종 목적지인 TCP 수신자로 라우팅한다.In summary, in the present invention, the input node 100 performs retransmission within a range not exceeding a predefined retransmission limit for the dropped burst, and stores the transmitted burst in the burst storage buffer 110. When the contention occurs in the intermediate node 200, the burst to be dropped is determined according to the burst drop method, and a NAK message is transmitted to the input node 100 which sends the burst. When the burst is successfully transmitted to the output node 300, the output node 300 disassembles the burst back into the TCP packet and routes it to the final destination TCP receiver.

한편, 본 발명에서는 광 버스트 스위칭 망을 통과하는 TCP 트래픽의 처리율을 기존의 TDP와 본 발명에서 제시한 TDPwR, RCDPwR을 사용한 경우에 대한 수학적 모델을 제안한다. On the other hand, the present invention proposes a mathematical model for the case of using the TDP and the TDPwR, RCDPwR proposed in the present invention for the throughput of TCP traffic through the optical burst switching network.

이하에서 종래의 TDP는 입력노드(100)에서 드롭된 버스트를 재전송하지 않는 것으로 본 발명에서 제안하는 재전송을 포함하는 버스트 드롭 방법들과의 명확한 구분을 위해 TDPw/oR(Time-based Drop Policy without Retransmission : 재전송 불포함-시간 기반 버스트 드롭 방법)으로 명명한다. In the following, the conventional TDP does not retransmit the burst dropped in the input node 100, so that the TDPw / oR (Time-based Drop Policy without Retransmission) can be clearly distinguished from the burst drop methods including the retransmission proposed by the present invention. (No retransmission-time based burst drop method).

도 2를 참고하면, Tedge는 버스트 어셈블리/디어셈블리 시간으로 constant한 값이며, tp는 BHP와 NAK을 각 노드에서 처리하고 다음 노드로 전송하는데 소요되는 시간이다. 여기서 n이 하나의 버스트가 전송된 횟수(1 ≤ n ≤ N)라고 하면, n은 RC+1과 같아진다. 또한 TDPw/oR의 경우, 재전송 동작이 없으므로 N 값이 1이다. Referring to FIG. 2, Tedge is a constant value of burst assembly / disassembly time, and tp is a time required for processing BHP and NAK at each node and transmitting to the next node. If n is the number of times one burst has been transmitted (1 ≦ n ≦ N), then n is equal to RC + 1. In the case of TDPw / oR, since there is no retransmission operation, the N value is 1.

광 버스트 스위칭 망의 링크 용량으로 B(bps)가 버스트 길이로 L(bits)이 주어지면, 버스트가 입력노드(100)(ingress node) I로부터 출력노드(300)(egress node) E까지 성공적으로 전송되는데 소요되는 시간인 TIE를 아래 수학식 (1)과 같이 구할 수 있다.Given the link capacity of the optical burst switching network, B (bps) is given as L (bits) as the burst length, the burst is successful from input node 100 (ingress node) I to output node 300 (egress node) E. TIE, which is a time required for transmission, may be obtained as in Equation (1) below.

Figure 112006062870878-pat00005
(1)
Figure 112006062870878-pat00005
(One)

상기 수학식 (1)에서 tw(k)는 드롭된 버스트가 재전송될 때까지 입력노드(100)에서 기다리는 시간으로 일반적으로 평균값이 L/B인 분포에서 0과 2L/B 사이의 값이다. 또한 수학식 (1)의 첫째항은 버스트가 노드 ck에서 드롭됨으로 인해서 소요되는 시간으로 BHP와 NAK의 처리 및 전송 시간을 포함하며, 둘째항과 세째항은 각각 버스트의 BHP와 해당 버스트가 입력노드(100)로부터 출력노드(300)까지 전송되는데 소요되는 시간이다. In Equation (1), tw (k) is a time waiting for the input node 100 until the dropped burst is retransmitted, and is generally a value between 0 and 2L / B in a distribution having an average value of L / B. In addition, the first term of Equation (1) is the time taken because the burst is dropped from the node ck, and includes the processing and transmission time of the BHP and NAK, and the second and third terms respectively represent the BHP and the corresponding burst of the burst. 100 is a time required for transmission from the output node 300.

한편, 중간노드(200)에서 경쟁이 발생할 확률을 q라 하고, n=k일 때, 버스트 드롭율을 pk라 하자. 그러면, 경쟁 발생 시 TDP가 적용되는 경우에는 k에 상관없이 pk=q이며, RCDP가 적용되는 경우에는 original burst의 드롭율이

Figure 112006062870878-pat00006
이고 contending burst의 드롭율이
Figure 112006062870878-pat00007
로
Figure 112006062870878-pat00008
이다. On the other hand, the probability that competition occurs in the intermediate node 200 is q, and when n = k, let the burst drop rate pk. Then, pk = q regardless of k when the TDP is applied when the competition occurs, and the drop rate of the original burst is reduced when RCDP is applied.
Figure 112006062870878-pat00006
And the drop rate of the contending burst
Figure 112006062870878-pat00007
in
Figure 112006062870878-pat00008
to be.

도 6은 지역 접속망에서는 TCP 트래픽의 손실이 발생하지 않는다고 가정하고, H를 입력노드(100)와 출력노드(300)간의 경로상의 홉(hop) 수라 하면, 광 버스트 스위칭 망을 통과하는 TCP 트래픽의 상태 전이를 나타낸다. 도 6에서 각 상태를 {2y, k}라고 할 때, 2y와 k는 다음과 같다.FIG. 6 assumes that no loss of TCP traffic occurs in the local access network, and if H is the number of hops on the path between the input node 100 and the output node 300, the TCP traffic passing through the optical burst switching network Indicates a state transition. In FIG. 6, when each state is {2 y , k}, 2 y and k are as follows.

2y ∈ [1, M] (y ∈[0, log2M]) : 하나의 버스트에 포함되는 하나의 TCP 송신자로부터 온 TCP 세그먼트의 수로 이 값은 TCP 송신자의 congestion window 크기와 같다. 여기서 M은 TCP 송신자가 한 번에 보낼 수 있는 최대 세그먼트의 수로 2의 지수값(exponent)이라고 가정한다.2 y ∈ [1, M] (y ∈ [0, log 2 M]): The number of TCP segments from a single TCP sender in a burst, equal to the TCP sender's congestion window size. Where M is the maximum number of segments that a TCP sender can send at one time, an exponent of two.

k ∈ [1, N] : 하나의 TCP 송신자로부터 온 2y 개의 세그먼트를 포함하는 버스트가 k-1번의 연속된 드롭으로 인해 입력노드(100)로부터 k번째 전송되었음을 의미한다.k ∈ [1, N]: This means that a burst containing 2 y segments from one TCP sender was transmitted a k th time from the input node 100 due to k-1 consecutive drops.

도 6을 참고하면, 어떤 TCP 송신자로부터 전송된 2y 개의 세그먼트를 포함하는 버스트가 상태 {2y, k} (for ∀y, 1 ≤ k < N)에서 경쟁으로 인해 드롭되면, 입력노드(100)가 이 버스트를 재전송하므로 상태가 {2y, k+1}로 바뀐다. Referring to FIG. 6, if a burst containing 2 y segments transmitted from a TCP sender is dropped due to contention in the state {2 y , k} (for ∀y, 1 ≦ k <N), the input node 100 ) Retransmits this burst, so the state changes to {2 y , k + 1}.

참고로 H개의 홉을 거치는 버스트를 위한 가용한 파장(wavelength)이 하나라도 없을 확률은

Figure 112006062870878-pat00009
이다. 버스트가 상태 {2y, N} (for ∀y)에서 경쟁 으로 인해 드롭되면, 입력노드(100)가 이 버스트를 더 이상 재전송하지 않으므로 상태가 {1, 1}로 바뀐다. 그 결과 이 버스트에 포함된 TCP 세그먼트를 보낸 TCP 송신자는 혼잡제어 메커니즘에 의해 타임아웃(TO : Time Out)이 발생하여 congestion window를 1로 만드는 slow start 상태로 진입한다. Note that there is no probability of any available wavelength for bursts over H hops.
Figure 112006062870878-pat00009
to be. If the burst is dropped due to contention in state {2 y , N} (for ∀y), the state changes to {1, 1} because the input node 100 no longer retransmits this burst. As a result, the TCP sender sending the TCP segment included in this burst enters the slow start state, which causes a timeout (TO) by the congestion control mechanism, which makes the congestion window 1.

TCP는 slow start 상태에서 congestion window 크기가 지수적으로(exponentially) 증가하므로 버스트가 상태 {2y, k} (for ∀k, 0 ≤ y < log2M)에서 목적지까지 성공적으로 전송되면, 상태가 {2y+1, 1}로 바뀐다. 버스트가 상태 {M, k} (1 ≤ k ≤ N)에서 목적지까지 성공적으로 전송되면, TCP 송신자가 최대 M개의 세그먼트를 전송할 수 있기 때문에 상태가 {M, 1}로 바뀐다.TCP exponentially increases the size of the congestion window in the slow start state, so if the burst is successfully sent from state {2 y , k} (for ∀k, 0 ≤ y <log 2 M) to the destination, To {2 y + 1 , 1}. If the burst is successfully sent from the state {M, k} (1 ≦ k ≦ N) to the destination, the state changes to {M, 1} because the TCP sender can send up to M segments.

Q(2y, k)를 상태 {2y, k}의 steady state probability라 할 때, 모든 steady state 식은 아래 수학식(2)~(5)와 같다.When Q (2 y , k) is the steady state probability of the state {2 y , k}, all steady state equations are given by Equations (2) to (5) below.

For y=0, k=1:For y = 0, k = 1:

Figure 112006062870878-pat00010
(2)
Figure 112006062870878-pat00010
(2)

For 1 ≤ y < log2M, k=1:For 1 ≤ y <log2M, k = 1:

Figure 112006062870878-pat00011
(3)
Figure 112006062870878-pat00011
(3)

For y=log2M, k=1:For y = log2M, k = 1:

Figure 112006062870878-pat00012
(4)
Figure 112006062870878-pat00012
(4)

For 0 ≤ y ≤ log2M, 2 ≤ k ≤ N:For 0 ≤ y ≤ log2M, 2 ≤ k ≤ N:

Figure 112006062870878-pat00013
(5)
Figure 112006062870878-pat00013
(5)

상기 수학식 (5)을 probability conservation relation인

Figure 112006062870878-pat00014
과 함께 적용하면, Q(2y , k)를 계산하여 도출할 수 있다.Equation (5) is a probability conservation relation
Figure 112006062870878-pat00014
When applied together with, Q (2 y , k) can be calculated and derived.

한편, 상기 수학식 (1)의 첫째항으로 표현된 버스트의 전송실패로 인해 소요되는 시간을 계산해 보자. 여기서 버스트가 j 번 연속하여 전송이 실패된 경우, TDP 또는 RCDP가 적용된 경우 모두 전송실패에 소요되는 평균 시간은

Figure 112006062870878-pat00015
이다. Meanwhile, let us calculate the time required due to the transmission failure of the burst represented by the first term of Equation (1). In this case, if the burst has failed j times consecutively, and the TDP or RCDP is applied, the average time for transmission failure is
Figure 112006062870878-pat00015
to be.

따라서 식 1로부터 n=k일 때, 재전송을 포함하여 버스트가 성공적으로 전송되는데 소요되는 평균 시간은

Figure 112006062870878-pat00016
이다.Therefore, when n = k from Equation 1, the average time for a successful burst transfer, including retransmission,
Figure 112006062870878-pat00016
to be.

지역 접속망에서는 TCP 패킷의 손실이 없다는 가정 하에, Tl을 지역 접속망 에서 소요되는 시간이라 하면, n=k일 때, TCP 송신자 S로부터 TCP 수신자 D까지 TCP 패킷의 평균 전송 시간은

Figure 112006062870878-pat00017
이다. 이 식으로부터 n=k일 때, TCP 패킷의 평균 왕복 시간(RTT : Round Trip Time)은 아래 수학식 (6)과 같다.Assuming that there is no loss of TCP packets in the local access network, Tl is the time spent in the local access network.
Figure 112006062870878-pat00017
to be. When n = k from this equation, the average round trip time (RTT) of the TCP packet is expressed by Equation (6) below.

Figure 112006062870878-pat00018
(6)
Figure 112006062870878-pat00018
(6)

마지막으로 상기 수학식 (6)과 steady state probability인 Q(2y, k)를 사용하여 TCP의 처리율을 구할 수 있다. 최근의 광 버스트 스위칭 망을 통과하는 TCP와 관련한 다수의 연구들이 TCP Reno를 적용하므로, 본 발명에서도 TCP Reno에 대한 처리율을 계산하여 도출하였으며 이는 아래 수학식 (7)과 같다.Finally, the throughput of TCP can be obtained using Equation (6) and the steady state probability Q (2 y , k). Since many studies related to TCP passing through the optical burst switching network have applied TCP Reno, the present invention has also been calculated by calculating the throughput for TCP Reno, which is expressed by Equation (7) below.

Figure 112006062870878-pat00019
(7)
Figure 112006062870878-pat00019
(7)

여기서 상기 수학식 (7)에서

Figure 112006062870878-pat00020
는 다음과 같다.Where in equation (7)
Figure 112006062870878-pat00020
Is as follows.

Figure 112006062870878-pat00021
Figure 112006062870878-pat00021

이 경우 b는 TCP가 전송 윈도우 크기를 증가시키기 위한 응답된 round의 수로 보통 그 값은 2이며,

Figure 112006062870878-pat00022
는 버스트가 첫번째 전송 시도에 성공한 경우의 왕복 시간에 2배를 취한 값으로
Figure 112006062870878-pat00023
과 같이 구할 수 있다. In this case, b is the number of rounds that TCP responded to to increase the transmission window size, which is usually 2;
Figure 112006062870878-pat00022
Is twice the round trip time if the burst succeeds in the first transmission attempt.
Figure 112006062870878-pat00023
It can be obtained as

또한 TCP 송신자가 RTO(Retransmission Time Out)가 종료될 때까지 전송한 패킷에 대한 응답을 받지 못한 경우, 상태 {1, 1}인 slow start 상태로 진입하므로 상태 {1, 1}의 처리율을 계산하기 위해서는

Figure 112006062870878-pat00024
대신
Figure 112006062870878-pat00025
를 적용한다. In addition, when the TCP sender does not receive a response to the transmitted packet until the RTO (Retransmission Time Out) ends, it enters the slow start state of state {1, 1} to calculate the throughput of state {1, 1}. In order to
Figure 112006062870878-pat00024
instead
Figure 112006062870878-pat00025
Apply.

도 7은 본 발명에서 제안하는 버스트 드롭 방법의 성능을 수학적 분석인 상기 수학식 (7)을 통하여 TCP 트래픽의 처리율 측면에서 측정한 결과를 보여주는 그래프이다. 여기서 H는 10, N은 3으로 설정되었으며 M이 16과 32인 경우의 결과를 보여주고 있다. 7 is a graph showing the results of measuring the throughput of TCP traffic through Equation (7), which is a mathematical analysis of the performance of the burst drop method proposed in the present invention. Here, H is set to 10, N is set to 3, and the result is shown when M is 16 and 32.

도 7 (a), (b)로부터 기존의 TDPw/oR 뿐만 아니라 제안한 방식인 TDPwR과 RCDPwR 모두 버스트 경쟁률(burst contention probability)이 높아질수록 TCP 처리율은 낮아짐을 알 수 있다. From (a) and (b) of FIG. 7, it can be seen that as the burst contention probability of both the proposed TDPwR and RCDPwR as well as the existing TDPw / oR increases, the TCP throughput decreases.

그러나 대부분의 버스트 경쟁률에서 제안한 TDPwR과 RCDPwR이 종래의 TDPw/oR 보다 더 좋은 TCP 처리율을 달성함을 알 수 있다. 구체적으로는 TDPwR은 TDPw/oR과 비교하여 M이 16과 32일 때 각각 2.18% ~ 90.99%와 2.99% ~ 135.42%의 성능 향상을 보이며, RCDPwR은 TDPw/oR과 비교하여 M이 16과 32일 때 각각 2.18% ~ 221.05%와 3.00% ~ 349.62%의 성능 향상을 보인다. However, it can be seen that the proposed TDPwR and RCDPwR achieve better TCP throughput than the conventional TDPw / oR at most burst competition rates. Specifically, TDPwR shows 2.18% ~ 90.99% and 2.99% ~ 135.42% performance improvement when M is 16 and 32 compared to TDPw / oR, and RCDPwR is 16 and 32 days compared to TDPw / oR. Performance gains of 2.18% to 221.05% and 3.00% to 349.62%, respectively.

또한 버스트 경쟁률이 높은 경우 RCDPwR과 TDPwR의 성능 차이가 두드러짐을 볼 수 있다. 예를 들어 버스트 경쟁률이 5x10-2 일 때, RCDPwR은 TDPwR과 비교하여 M이 16과 32일 때 각각 20.71%와 27.35%의 성능 향상을 보이며, 버스트 경쟁률이 10-1 일 때는, RCDPwR은 TDPwR과 비교하여 M이 16과 32일 때 각각 88.85%와 132.15%의 성능 향상을 보인다. In addition, the performance difference between RCDPwR and TDPwR is noticeable when burst competition is high. For example, when the burst competition rate is 5x10 -2 , RCDPwR shows 20.71% and 27.35% improvement when M is 16 and 32, respectively, compared to TDPwR. When burst competition rate is 10-1, RCDPwR is compared with TDPwR. In comparison, when M is 16 and 32, the performance is improved by 88.85% and 132.15%, respectively.

이는 두 버스트 드롭 방법 모두 재전송을 수행하지만 광 버스트 스위칭 망에서 경쟁이 더 자주 발생할 경우에는 TDP를 사용하는 것 보다 RCDP를 사용하는 것이 TCP 처리율 성능면에서 더 우위를 가짐을 나타낸다. This indicates that both burst drop methods perform retransmissions, but when competition occurs more frequently in optical burst switching networks, the use of RCDP over TCP throughput is superior to that of TDP.

도 8은 본 발명에서 제안하는 버스트 드롭 방법의 성능을 실험을 통하여 TCP 트래픽의 처리율 측면에서 측정한 결과를 보여주는 그래프이다. 도 8은 도 7과 마찬가지로 H는 10, N은 3으로 설정되었으며 M이 16과 32인 경우의 결과를 보여주고 있다. 8 is a graph showing the results of measurement of TCP traffic throughput in terms of the performance of the burst drop method proposed by the present invention. FIG. 8 shows the result when H is set to 10, N is set to 3, and M is 16 and 32 as in FIG.

수학적 분석을 통해 얻은 결과를 보여주는 도 7 (a), (b)와 마찬가지로, 도 8 (a), (b)에서도 대부분의 버스트 경쟁률에서 TDPwR과 RCDPwR이 TDPw/oR 보다 더 좋은 TCP 처리율을 달성함을 알 수 있다. 또한 도 8(a), (b)에서도 버스트 경쟁률이 높은 경우 RCDPwR과 TDPwR의 성능 차이가 두드러짐을 볼 수 있다. 예를 들어 버스트 경쟁률이 10-1 일 때, RCDPwR은 TDPwR과 비교하여 M이 16과 32일 때 각각 17.88%와 20.82%의 성능 향상을 보인다. As in Figures 7 (a) and (b), which show the results obtained through mathematical analysis, in Figures 8 (a) and (b), TDPwR and RCDPwR achieve better TCP throughput than TDPw / oR at most burst competition rates. It can be seen. 8 (a) and 8 (b), the difference in performance between RCDPwR and TDPwR is noticeable when the burst competition rate is high. For example, when the burst competition rate is 10 -1 , RCDPwR shows 17.88% and 20.82% improvement when M is 16 and 32, respectively, compared to TDPwR.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였지만 본 발명의 범위는 전형적인 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 요지를 벗어나지 않 는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.Although the present invention has been described using the preferred embodiments, the scope of the present invention is not limited to the typical preferred embodiments, and various modifications, changes, substitutions or additions may be made without departing from the scope of the present invention. It can be easily understood by those skilled in the art. If the implementation by such improvement, change, replacement or addition falls within the scope of the appended claims, the technical idea should also be regarded as belonging to the present invention.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법은 광 버스트 스위칭 망을 통과하는 TCP 트래픽의 성능에 가장 주요한 척도인 TCP 처리율을 향상시키기 위해 입력노드에서 드롭된 버스트의 재전송을 포함하는 버스트 드롭 방법을 제공함으로써 종래의 버스트 드롭 방법과 비교하여 TCP 처리율 측면에서 효율적인 효과가 있다. As described above, the burst drop method in the optical burst switching network according to the present invention retransmits the burst dropped at the input node to improve the TCP throughput, which is the most important measure of the performance of TCP traffic passing through the optical burst switching network. By providing a burst drop method comprising a has an effective effect in terms of TCP throughput compared to the conventional burst drop method.

Claims (8)

삭제delete 다수의 입력노드, 중간노드 및 출력노드로 이루어지되, 상기 입력노드는 드롭된 버스트를 재전송하기 위한 재전송 횟수를 관리하고 전송한 버스트를 저장하는 버스트 저장버퍼를 더 포함하는 한편, 상기 입력노드가 시동될 때 SN값을 1로 설정하고 버스트의 BHP에 포함된 SeqNum 필드를 SN값으로 설정하고 BHP에 포함된 RC 필드를 0으로 설정한 후 상기 입력노드의 SN값을 1 증가시키는 제1단계와, 상기 입력노드가 생성된 버스트의 BHP를 상기 광 버스트 스위칭 망으로 전송하고 상기 입력노드의 버퍼에 버스트의 SeqNum 값과 함께 버스트를 저장하는 제2단계와, 상기 중간노드에서 경쟁이 발생한 경우 버스트 드롭 방법을 적용하여 버스트를 드롭하는 제3단계와, 상기 제3단계에서 드롭된 버스트의 경우 드롭된 버스트를 상기 입력노드가 재전송하는 제4단계와, 상기 제3단계에서 드롭되지 아니한 버스트의 경우 드롭되지 아니한 버스트의 BHP를 처리하여 상기 BHP를 다음 노드로 전송하는 제5단계를 포함하는 광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법에 있어서,Comprising a plurality of input nodes, intermediate nodes and output nodes, the input node further comprises a burst storage buffer for managing the number of retransmissions for retransmitting the dropped burst and storing the transmitted burst, while the input node is started The first step of setting the SN value to 1, setting the SeqNum field included in the BHP of the burst to the SN value, setting the RC field included in the BHP to 0, and increasing the SN value of the input node by 1; Transmitting a BHP of the burst in which the input node is generated to the optical burst switching network, and storing the burst together with the SeqNum value of the burst in a buffer of the input node; and burst drop method when contention occurs in the intermediate node. A third step of dropping the burst by applying a second step; a fourth step of retransmitting the burst in the case of the burst dropped in the third step; A burst drop method in an optical burst switching network comprising a fifth step of processing a BHP of a burst that has not been dropped in the third step and transmitting the BHP to a next node. 상기 제4단계는 The fourth step is 상기 중간노드가 NAK 메시지를 상기 입력노드로 전송하는 제4-1단계;Step 4-1 of the intermediate node transmitting a NAK message to the input node; 상기 입력노드가 상기 NAK 메시지를 전송받으면 드롭되는 버스트의 RC 필드 값을 상기 NAK 메시지에 있는 RC 필드 값에 1을 더한 값으로 설정하는 제4-2단계;Setting the RC field value of the burst dropped when the input node receives the NAK message to a value obtained by adding 1 to the RC field value in the NAK message; 상기 입력노드는 상기 RC 필드 값이 미리 정의된 재전송 한계치(N)보다 작으면 상기 드롭되는 버스트를 재전송하고, 작지 아니하다면 상기 드롭되는 버스트를 상기 버스트 저장버퍼로부터 삭제하는 제4-3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법.The input node includes a fourth step of retransmitting the dropped burst if the RC field value is smaller than a predefined retransmission limit value (N), and deleting the dropped burst from the burst storage buffer if it is not small. A burst drop method in an optical burst switching network. 청구항 2에 있어서, 상기 4-1단계의 NAK 메시지의 상기 드롭되는 버스트의 SeqNum와 RC 필드값은 The method of claim 2, wherein the SeqNum and RC field values of the dropped burst of the NAK message of step 4-1 각각 BHP의 SeqNum와 RC 필드 값으로부터 상기 NAK 메시지 SeqNum와 RC 필드 값으로 복사하는 것을 특징으로 하는 광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법.A burst drop method in an optical burst switching network, characterized by copying from the SeqNum and RC field values of BHP to the NAK message SeqNum and RC field values, respectively. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 제3단계의 버스트 드롭 방법은The method of claim 2 or 3, wherein the burst drop method of the third step 상기 중간노드가 경쟁이 발생하면 나중에 도착한 버스트를 드롭시키고 상기 버스트를 전송한 상기 입력노드로 상기 NAK 메시지를 전송하는 재전송 포함-시간 기반 버스트 드롭 방법(TDPwR)인 것을 특징으로 하는 광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법.In the optical burst switching network, the intermediate node is a retransmission including-time based burst drop method (TDPwR) for dropping a burst that arrives later and transmitting the NAK message to the input node that has transmitted the burst. Burst drop method. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 제3단계의 버스트 드롭 방법은The method of claim 2 or 3, wherein the burst drop method of the third step 상기 중간노드가 경쟁이 발생하면 상기 BHP에 있는 RC 필드 값이 더 작은 버스트를 드롭시키고 상기 버스트를 전송한 상기 입력노드로 상기 NAK 메시지를 전송하는 전송 포함-재전송 횟수 기반 버스트 드롭 방법(RCDPwR)인 것을 특징으로 하는 광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법.When the intermediate node has contention, the drop including the RC field value in the BHP has a smaller burst and transmits the NAK message to the input node that has transmitted the burst. A burst drop method in an optical burst switching network. 청구항 5에 있어서, The method according to claim 5, 상기 RC 필드 값이 동일하다면 상기 TDP방법을 적용하는 것을 특징으로 하는 광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법.And the TDP method is applied if the RC field values are the same. 다수의 입력노드, 중간노드 및 출력노드로 이루어지되, 상기 입력노드는 드롭된 버스트를 재전송하기 위한 재전송 횟수를 관리하고 전송한 버스트를 저장하는 버스트 저장버퍼를 더 포함하는 한편, 상기 입력노드가 시동될 때 SN값을 1로 설정하고 버스트의 BHP에 포함된 SeqNum 필드를 SN값으로 설정하고 BHP에 포함된 RC 필드를 0으로 설정한 후 상기 입력노드의 SN값을 1 증가시키는 제1단계와, 상기 입력노드가 생성된 버스트의 BHP를 상기 광 버스트 스위칭 망으로 전송하고 상기 입력노드의 버퍼에 버스트의 SeqNum 값과 함께 버스트를 저장하는 제2단계와, 상기 중간노드에서 경쟁이 발생한 경우 버스트 드롭 방법을 적용하여 버스트를 드롭하는 제3단계와, 상기 제3단계에서 드롭된 버스트의 경우 드롭된 버스트를 상기 입력노드가 재전송하는 제4단계와, 상기 제3단계에서 드롭되지 아니한 버스트의 경우 드롭되지 아니한 버스트의 BHP를 처리하여 상기 BHP를 다음 노드로 전송하는 제5단계를 포함하는 광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법에 있어서,Comprising a plurality of input nodes, intermediate nodes and output nodes, the input node further comprises a burst storage buffer for managing the number of retransmissions for retransmitting the dropped burst and storing the transmitted burst, while the input node is started The first step of setting the SN value to 1, setting the SeqNum field included in the BHP of the burst to the SN value, setting the RC field included in the BHP to 0, and increasing the SN value of the input node by 1; Transmitting a BHP of the burst in which the input node is generated to the optical burst switching network, and storing the burst together with the SeqNum value of the burst in a buffer of the input node; and burst drop method when contention occurs in the intermediate node. A third step of dropping the burst by applying a second step; a fourth step of retransmitting the burst in the case of the burst dropped in the third step; A burst drop method in an optical burst switching network comprising a fifth step of processing a BHP of a burst that has not been dropped in the third step and transmitting the BHP to a next node. 상기 광 버스트 스위칭 망을 통과하는 TCP 트래픽의 처리율은 아래식으로 도출되는 것을 특징으로 하는 광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법.The throughput of TCP traffic through the optical burst switching network is a burst drop method characterized in that the following equation is derived.
Figure 112007053882276-pat00026
Figure 112007053882276-pat00026
 청구항 7에 있어서, The method according to claim 7, 상기 광 버스트 스위칭 망을 통과하는 TCP 송신자의 각 상태에 대한 steady state probability는 아래식으로 도출되는 것을 특징으로 하는 광 버스트 스위칭 망에서의 버스트 드롭 방법.The steady state probability for each state of the TCP sender passing through the optical burst switching network is derived in the following equation. For y=0, k=1:For y = 0, k = 1:
Figure 112006062870878-pat00027
Figure 112006062870878-pat00027
 For 1 ≤ y < log2M, k=1:For 1 ≤ y <log2M, k = 1:
Figure 112006062870878-pat00028
Figure 112006062870878-pat00028
 For y=log2M, k=1:For y = log2M, k = 1:
Figure 112006062870878-pat00029
Figure 112006062870878-pat00029
 For 0 ≤ y ≤ log2M, 2 ≤ k ≤ N:For 0 ≤ y ≤ log2M, 2 ≤ k ≤ N:
Figure 112006062870878-pat00030
Figure 112006062870878-pat00030
 여기서 Q(2y, k)는 상태 {2y, k}의 steady state probability이다.Where Q (2 y , k) is the steady state probability of state {2 y , k}.
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