KR101766792B1 - Hybrid optical network-on-chip system, and method of data transmission and reception in hybrid optical network-on-chip system - Google Patents
Hybrid optical network-on-chip system, and method of data transmission and reception in hybrid optical network-on-chip system Download PDFInfo
- Publication number
- KR101766792B1 KR101766792B1 KR1020160072356A KR20160072356A KR101766792B1 KR 101766792 B1 KR101766792 B1 KR 101766792B1 KR 1020160072356 A KR1020160072356 A KR 1020160072356A KR 20160072356 A KR20160072356 A KR 20160072356A KR 101766792 B1 KR101766792 B1 KR 101766792B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- optical signal
- nodes
- optical
- wavelength
- node
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/2854—Wide area networks, e.g. public data networks
- H04L12/2856—Access arrangements, e.g. Internet access
- H04L12/2869—Operational details of access network equipments
- H04L12/2878—Access multiplexer, e.g. DSLAM
- H04L12/2879—Access multiplexer, e.g. DSLAM characterised by the network type on the uplink side, i.e. towards the service provider network
- H04L12/2885—Arrangements interfacing with optical systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
- H04L45/62—Wavelength based
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L49/00—Packet switching elements
- H04L49/10—Packet switching elements characterised by the switching fabric construction
- H04L49/109—Integrated on microchip, e.g. switch-on-chip
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템 및 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템에서의 데이터 송수신 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid optical network-on-chip system and a method of transmitting and receiving data in a hybrid optical network-on-chip system.
네트워크-온-칩(network-on-chip; NoC)은 시스템 온 칩(system on chip)의 성능 확장을 위하여 개발된 것이다. 즉, 네트워크-온-칩은 온-칩(on-chip) 통신 구조이다.Network-on-chip (NoC) has been developed to extend the performance of system-on-a-chip. That is, network-on-chip is an on-chip communication architecture.
종래의 네트워크-온-칩은 전기적 상호 연결에 기반한 금속 배선 망을 이용하므로 금속 배선에 의한 대역폭, 전력 소모 및 지연 시간(latency) 면에서 물리적인 한계가 있다.Conventional network-on-chips utilize metal interconnects based on electrical interconnections and thus have physical limitations in terms of bandwidth, power consumption, and latency due to metallization.
최근에는 종래의 네트워크-온-칩의 단점을 해결하기 위한 실리콘 포토닉스 기반의 광학 네트워크-온-칩(optical NoC)이 개발되었다. 그러나 광학 네트워크-온-칩은 광학 시그널 간의 원치 않은 커플링으로 인한 누화(crosstalk)가 발생할 수 있다는 단점이 존재한다. 특히, 온-칩 네트워크의 사이즈가 증가함에 따라, 광학 네트워크-온-칩에서 누화로 인한 잡음(noise) 문제는 심각해 질 수 있다.In recent years, a silicon photonics-based optical network-on-chip (optical NoC) has been developed to solve the drawbacks of the conventional network-on-chip. However, there is a disadvantage that optical network-on-chips can cause crosstalk due to unwanted coupling between optical signals. Particularly, as the size of the on-chip network increases, the problem of noise due to crosstalk in the optical network-on-chip can become serious.
이와 관련되어, 한국 공개특허공보 제10-2015-0026071호(발명의 명칭: "하이브리드 광학 네트워크 온 칩의 토폴로지 설계 장치 및 방법")는 하이브리드 광학 네트워크 온 칩의 토폴로지 설계 시, 라우터 모델 및 애플리케이션 태스크의 특성화 그래프에 기초하여 복수의 토폴로지를 생성하되, 유전자 알고리즘 기법을 적용하여 복수의 토폴로지 중 에너지 효율 및 응답 시간이 최적화된 적어도 하나의 토폴로지를 검출하며, 유전자 알고리즘은 광신호 전력 손실 비용 및 충돌 경로 손실 비용에 기초한 적합도 함수를 통해 최적화된 토폴로지를 검출하는 장치 및 방법을 개시하고 있다. In this regard, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0026071 entitled "Device and Method for Designing a Hybrid Optical Network-on-Chip Topology" describes a method for designing a hybrid optical network- And a genetic algorithm detects at least one topology in which energy efficiency and response time are optimized among a plurality of topologies by applying a genetic algorithm technique, Discloses an apparatus and method for detecting an optimized topology through a fitness function based on loss cost.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 누화에 따른 신호 대 잡음 비의 저하 문제를 해결할 수 있는 단일 파장 전송 다중 파장 수신이 가능한 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템 및 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템의 데이터 송수신 방법을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a hybrid optical network-on-chip system capable of receiving a single wavelength transmission multiwavelength capable of solving the problem of degradation of signal-to-noise ratio due to crosstalk and a hybrid optical network- A method for transmitting and receiving data in an on-chip system is provided.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.It should be understood, however, that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may exist.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템은 다중 파장의 광학 신호를 수신하고 수신된 광학 신호의 파장을 스위칭하는 복수의 라우터 및 복수의 라우터 중 어느 하나와 연결되며 단일 파장의 광학 신호를 통하여 데이터를 송신하고, 다중 파장의 광학 신호에 기초하여 데이터를 수신하는 복수의 노드를 포함한다. 이때, 복수의 노드에 포함된 어느 하나의 노드는 미리 정해진 파장에 기초하여 생성된 광학 신호를 통하여, 복수의 노드에 포함된 타 노드로 데이터를 전송한다. 그리고 복수의 노드 중 하나 이상의 노드는 미리 정해진 파장이 상이하다. As a technical means for achieving the above technical object, a hybrid optical network-on-chip system according to the first aspect of the present invention comprises a plurality of routers for receiving optical signals of a plurality of wavelengths and switching wavelengths of the received optical signals and And a plurality of nodes connected to any one of the plurality of routers and transmitting the data through the optical signal of the single wavelength and receiving the data based on the optical signals of the multiple wavelengths. At this time, any one of the nodes included in the plurality of nodes transmits data to the other nodes included in the plurality of nodes through the optical signal generated based on the predetermined wavelength. And at least one of the plurality of nodes has a predetermined wavelength.
또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템의 데이터 송수신 방법은 (a) 복수의 노드에 포함된 어느 하나의 노드가 미리 정해진 파장에 기초하여 생성된 광학 신호를 통하여, 복수의 노드에 포함된 타 노드로 데이터를 전송하는 단계; (b) 복수의 라우터가 광학 신호를 수신하되, 복수의 라우터 중 광학 신호와 대응하는 노드와 연결된 라우터가 광학 신호를 광학 신호와 대응하는 노드로 전달하는 단계; 및 (c) 광학 신호와 대응하는 노드가 광학 신호에 기초하여 데이터를 수신하는 단계를 포함한다. 이때, 복수의 노드 중 하나 이상의 노드가 생성하는 광학 신호의 미리 정해진 파장이 상이함에 따라, 복수의 라우터는 다중 파장의 광학 신호를 수신하고 수신된 광학 신호의 파장을 스위칭하며, 각 노드는 복수의 라우터 중 어느 하나와 연결되며, 단일 파장의 광학 신호에 기초하여 데이터를 송신하고, 다중 파장의 광학 신호에 기초하여 데이터를 수신한다.In addition, a method of transmitting and receiving data in a hybrid optical network-on-chip system according to a second aspect of the present invention includes the steps of: (a) transmitting, via an optical signal generated based on a predetermined wavelength, Transmitting data to another node included in a plurality of nodes; (b) a plurality of routers receiving optical signals, wherein a router connected to a corresponding one of the plurality of routers with an optical signal passes an optical signal to a node corresponding to the optical signal; And (c) receiving data based on the optical signal, wherein the node corresponding to the optical signal. At this time, as the predetermined wavelengths of the optical signals generated by the one or more nodes of the plurality of nodes are different, the plurality of routers receive the optical signals of the multiple wavelengths and switch the wavelength of the received optical signals, And transmits the data based on the optical signal of the single wavelength, and receives the data based on the optical signal of the multiple wavelengths.
본 발명은 각 노드가 광학 신호의 파장을 유동적으로 사용할 수 있다. 또한, 본 발명은 가용한 파장의 개수를 고려하여, 인트라 채널 누화를 최소화할 수 있으며, 최악의 상황의 신호 대 잡음 비를 최대화할 수 있다.The present invention allows each node to dynamically use the wavelength of an optical signal. Also, the present invention can minimize intra-crosstalk crosstalk considering the number of available wavelengths and maximize the signal-to-noise ratio in the worst case.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파장 할당 알고리즘의 의사 코드이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템에서의 데이터 송수신 방법의 순서도이다. 1 is an exemplary diagram of a hybrid optical network-on-chip system in accordance with an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a hybrid optical network-on-chip system in accordance with an embodiment of the present invention.
3 is a pseudo code of a wavelength allocation algorithm according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a data transmission / reception method in a hybrid optical network-on-chip system according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when a part is referred to as "including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated otherwise.
다음은 도 1 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(hybrid optical network-on-chip system 200)을 설명한다.The following describes a hybrid optical network-on-
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)의 예시도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)의 블록도이다.1 is an illustration of a hybrid optical network-on-
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 하이브리드 광학 네트워크-온-칩(hybrid optical network-on-chip)에 기초하여 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 단일 파장 송신기(single wavelength transmitter)-다중 파장 수신기(multiple wavelength receiver) 기반의 구조일 수 있다.The hybrid optical network-on-
하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(220)은 복수의 노드(node; 210) 및 복수의 라우터(router; 220)를 포함한다. 그리고 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 복수의 라우터(220)를 각각 연결하거나 라우터(220)와 노드(210)를 연결하기 위한 광 케이블(optical cable)을 포함할 수 있다.The hybrid optical network-on-
구체적으로 노드(210)는 광학 신호(optical signal)에 기초하여 데이터를 송수신한다. 이때, 노드(210)가 수신하는 광학 신호는 노드(210)와 연결된 라우터(220)에서 스위칭 된 광학 신호일 수 있다. 또한, 노드(210)는 코어(core) 또는 프로세서(processor)일 수 있다.Specifically, the
노드(210)는 미리 정해진 파장에 따라 데이터를 전송할 수 있다. 그러므로 노드(210)는 미리 정해진 파장의 광학 신호를 발생시킬 수 있는 레이저 소스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 레이저 소스는 수직 공진 표면광 레이저(vertical cavity surface emitting laser; VCSEL)가 될 수 있다.The
복수의 노드(210)는 미리 정해진 파장이 상이하다. 그러나 복수의 노드(210) 중 일부는 미리 정해진 파장이 동일할 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면 복수의 노드 중 일부는 미리 정해진 파장이 λ0으로 동일할 수 있다. 또한, 일부는 미리 정해진 파장이 λ1, λ2또는 λ3이 될 수 있다. The plurality of
그리고 노드(210)는 다중 파장의 광학 신호를 수신한다. 그러므로 노드(210)는 미리 정해지지 않은 다중 파장의 광학 신호를 수신할 수 있는 포토 디텍터(photo detector; PD) 및 옵티컬 필터(optical filter)를 포함할 수 있다. 노드(210)는 자신과 연결된 라우터(220)에 의해 스위칭 된 광학 신호 중 포토 디텍터 및 옵티컬 필터를 통과한 미리 정해진 파장의 광학 신호를 수신할 수 있다. 그리고 노드(210)는 수신된 미리 정해진 파장의 광학 신호를 통하여 타 노드로부터 전송된 광학 신호를 수신할 수 있다. And
또한, 노드(210)는 광학 신호의 변조 및 복조를 위한 모듈레이터(modulator) 및 디모듈레이터(demodulator)를 포함할 수 있다.In addition, the
노드(210)는 데이터를 전송하는 소스 노드(source node) 또는 데이터를 수신하는 목적 로드(target node)가 될 수 있다.The
한편, 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)에 포함된 라우터(220)는 각각 하나의 노드(210)와 연결된다. 또한, 라우터(220)는 하나 이상의 타 라우터와 연결된다. Meanwhile, the
이때, 라우터(220)는 일종의 네트워크 스위치(network switch) 또는 스위칭 허브(switching hub)일 수 있다. 예를 들어, 라우터(220)는 콤브-스위칭(comb-switching) 기술에 기초한 스위치일 수 있다.At this time, the
그러므로 라우터(220)는 자신과 연결된 노드(210)로부터 다른 노드로 데이터 전송을 위한 광학 신호를 수신할 수 있다. 그리고 라우터(220)는 다른 노드와 연결된 라우터(220)로 전송할 수 있다.Thus, the
또한, 라우터(220)는 다른 노드로부터 입사되는 광학 신호가 라우터(220)와 연결된 노드(210)로 전달되는 광학 신호인지를 판단할 수 있다. 만약, 연결된 노드로 전달되어야 하는 광학 신호인 경우, 라우터(220)는 해당 광학 신호를 스위칭하여 연결된 노드로 전달할 수 있다.In addition, the
이를 위하여, 라우터(220)는 광학 신호를 필터링(filtering)할 수 있는 단일 마이크로-링 공명기(micro-ring resonator; MR)를 포함할 수 있다. 이때, 마이크로-링 공명기는 미리 정해진 파장 간격에 따라, 광학 신호를 다중 파장으로 필터링할 수 있다. 예를 들어, 미리 정해진 파장 간격은 자유 스펙트럼 범위(free spectral range; FSR)의 간격일 수 있다. To this end, the
한편, 소스 노드는 미리 정해진 파장에 기초하여, 목적 노드로 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 목적 노드는 소스 노드의 데이터를 수신하는 노드가 될 수 있다.On the other hand, the source node can transmit data to the destination node based on a predetermined wavelength. At this time, the destination node may be a node receiving data of the source node.
소스 노드 i에 대한 가능한 광학 경로(SC i )는 [수학식 1]과 같이 표현할 수 있다. 이때, c i,j 는 소스 노드 i에서 목적 노드 j까지의 광학 경로이다. 또한, C는 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)에 포함된 모든 가능한 광학 경로이다. A possible optical path ( SC i ) for the source node i can be expressed as: " (1) " Here, c i, j is an optical path from the source node i to the destination node j . Also, C is all possible optical paths included in the hybrid optical network-on-
이때, 광학 경로 SC i 상에서는 한 번에 하나의 광학 경로만 활성화될 수 있다. 그러므로 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)에서 각 노드(210)가 다른 파장을 통하여, 데이터 전송을 할 수 있으므로 인트라 채널(intra channel) 누화가 발생할 가능성이 적다.At this time, only one optical path can be activated at a time on the optical path SC i . Therefore, in the hybrid optical network-on-
인트라 채널 누화는 인터 채널(inter channel) 누화와 대비되는 개념이다. 인터 채널 누화는 상이한 파장을 사용하는 광학 경로에서 발생할 수 있는 누화이며, 인트라 채널 누화는 동일한 파장을 사용하는 광학 경로에서 발생할 수 있는 누화이다.Intra-channel crosstalk is a concept that contrasts with inter-channel crosstalk. Inter-channel crosstalk is crosstalk that can occur in optical paths using different wavelengths, and intra-channel crosstalk is crosstalk that can occur in optical paths using the same wavelength.
이와 같이, 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)의 복수의 노드(210)는 모두 상이한 파장을 이용하는 경우, 인트라 채널 누화 문제를 해결할 수 있다. 그러나 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)에서 노드(210)가 사용할 수 있는 파장의 수는 제조 비용 및 기술 상의 문제 등으로 인하여 제한될 수 있다.As such, the plurality of
그러므로 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 최적화 기법에 기초하여, 복수의 노드(210) 각각에 대한 최적화된 파장을 할당할 수 있다. Thus, the hybrid optical network-on-
복수의 노드(210)에 대한 파장 할당은 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 노드(210)에서 수행될 수 있다. 또는 복수의 노드(210)에 대한 파장 할당은 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)에 포함되거나, 연결된 컨트롤러(미도시)를 통하여 수행될 수 있다. The wavelength allocation for the plurality of
[수학식 2]는 광학 경로 v에서의 신호 대 잡음 비(signal noise ratio; SNR)를 표현한 것이다. 이때, v는 누화가 발생하는 광학 경로이며, 피해자(victim)라고 할 수 있다. 또한, i는 누화를 발생시키는 광학 경로이며, 공격자(aggressor)라고 할 수 있으며, a i 는 공격자의 개수가 될 수 있다. [수학식 2]에서 는 광학 경로 v의 신호에 대한 전력이며, 는 광학 경로 v에 영향을 미치는 광학 경로 i 의 잡음에 대한 전력이다.Equation (2) represents the signal-to-noise ratio (SNR) in the optical path v . In this case, v is an optical path where crosstalk occurs and can be called a victim. Also, i is an optical path for generating crosstalk, which can be called an aggressor, and a i can be the number of attackers. In Equation (2) Is the power for the signal of the optical path v , Is the power for the noise of the optical path i that affects the optical path v.
이때, [수학식 2]는 [수학식 3]과 같이 표현할 수 있다. 그러므로 [수학식 2] 및 [수학식 3]을 참조하면, 광학 경로 v의 신호 대 잡음 비는 와 비례할 수 있다.At this time, the expression (2) can be expressed as the following expression (3). Therefore, referring to Equations (2) and (3), the signal-to-noise ratio of the optical path v is . ≪ / RTI >
[수학식 4]는 임의의 두 광학 경로(SC i 및 SC j )에 대한 누화 잡음 전력 계수(crosstalk noise power coefficient)를 산출하는 수학식이다.[Equation 4] is a mathematical expression for calculating a crosstalk noise power coefficient for any two optical paths SC i and SC j .
이때, l i,s 는 SC i 의 소스 노드이며, l j,s 는 SC j 의 소스 노드이다. 또한, P i 는 l i,s 에서 입사되는 신호에 대한 전력이며, P j 는 l j,s 에서 입사되는 신호에 대한 전력이다. l c 는 누화-유도(crosstalk-induced) 포인트이다. K c 는 l c 에서의 누화 계수(crosstalk coefficient)이며, L(l i , l j )는 l i 에서 l j 까지의 광학 신호의 전력 누수 량(optical signal power loss)이다.In this case, l i, s is the source node of SC i , and l j, s is the source node of SC j . Also, P i is the power for the signal incident on l i, s , and P j is the power for the signal incident on l j, s . l c is the crosstalk-induced point. K c is the crosstalk coefficient at l c and L ( l i , l j ) is the optical signal power loss of the optical signal from l i to l j .
하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 [수학식 4]를 이용하여, 광학 경로 SC i 에서 발생할 수 있는 모든 인트라 채널 누화 비용을 [수학식 5]와 같이 산출할 수 있다.The hybrid optical network-on-
하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 [수학식 5]의 인트라 채널 누화 비용을 최소화하여, 신호 대 잡음 비를 최대화 할 수 있다. 또한, 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 광학 경로 SC i 에서 광학 경로 SC j 에 의한 누화의 크기가 감소하도록 반복적으로 광학 경로 SC j 에 대한 파장을 할당할 수 있다.The hybrid optical network-on-
이때, 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 최소-최대 최적화(minimize the maximum optimization; mini-max)에 기초하여, 복수의 노드(210)에 파장을 할당할 수 있다. 즉, 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 비용의 감소가 최대화되도록 최적화를 수행할 수 있다.At this time, the hybrid optical network-on-
한편, 각 광학 경로에 대한 공격자의 개수는 변경될 수 있다. 또한, 공격자의 개수의 변화는 신호 대 잡음 비에 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 [수학식 6]과 같이, 공격자의 개수(a i )를 정의할 수 있다.On the other hand, the number of attackers for each optical path can be changed. Also, a change in the number of attackers can affect the signal-to-noise ratio. Therefore, the hybrid optical network-on-
[수학식 6]에서 N max _hop 은 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)의 전체 토폴로지(topology)에서 최대 홉(hop)의 개수이며, N i max _hop 는 광학 경로 SC i 에서 최대 홉의 개수이다. 그러므로 [수학식 5] 및 [수학식 6]에 기초하여, 비용은 [수학식 7]과 같이 표현할 수 있다.The maximum number of hops in a maximum number of hops (hop) from the entire topology (topology) of the chip, the system (200), N i max _hop optical path SC i - [Equation 6] N max _hop hybrid optical network in -one The number. Therefore, based on [Expression 5] and [Expression 6], the cost can be expressed as [Expression 7].
그러므로 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 [수학식 7]을 이용하여 최대-최소 최적화를 수행할 수 있다. 또한, 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 [수학식 7]에 대한 최대-최소 최적화 문제(fmax)를 혼합 정수 선형 프로그램(mixed integer linear programming; MILP)에 기초하여 [수학식 8]과 같이 표현될 수 있다.Hence, the hybrid optical network-on-
이때, w j,k 는 SCi에 파장 k를 할당하였는지를 표시하는 이진 변수(binary variable)이다. 이때, w j,k 는 를 만족한다.In this case, w j, k is a binary variable indicating whether or not the wavelength k is allocated to SC i . At this time, w j, k .
이와 같이, 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 [수학식 8]에 기초하여, 최적화를 수행할 수 있다.As such, the hybrid optical network-on-
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파장 할당 알고리즘의 의사 코드이다.3 is a pseudo code of a wavelength allocation algorithm according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 효율적인 최적화를 위하여, 메타-휴리스틱(meta-heuristic)을 이용하여, 최적화를 반복 수행할 수 있다.Referring to FIG. 3, the hybrid optical network-on-
예를 들어, 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 초깃값을 임의의 값으로 설정할 수 있다. 그리고 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 2개의 규칙에 기초하여, 반복적으로 최적화를 수행할 수 있다. 이때, 2개의 규칙은 다음과 같다.For example, the hybrid optical network-on-
제 1 규칙: 이전 단계에서 파장 p가 할당되었던 복수의 광학 경로 중 현재 단계에서 비용 증가가 가장 큰 광학 경로를 선택하고, 선택된 광학 경로에 대한 우선순위를 높임.First rule: Among the plurality of optical paths to which the wavelength p has been allocated in the previous step, the optical path with the largest cost increase is selected at the current step, and the priority for the selected optical path is increased.
제 2 규칙: 제 1 규칙에 의해서 선택된 광학 경로 중 다른 경로에 비해서, 비용 증가가 작은 광학 경로에 대하여, 파장 p와 상이한 파장 q를 할당함.Rule 2: Allocate a wavelength q different from the wavelength p for an optical path with a small increase in cost as compared to other paths among the optical paths selected by the first rule.
그리고 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 파장이 할당되지 않은 광학 경로에 이전 단계에서 최대 비용을 할당할 수 있다.And the hybrid optical network-on-
하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 미리 정해진 반복 횟수에 따라 최적화 과정을 반복 수행할 수 있다. 그리고 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)은 최적화가 종료되면 노드마다 정해진 파장에 따라 데이터를 송수신할 수 있다. The hybrid optical network-on-
다음은 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)에서의 데이터 송수신 방법을 설명한다.Next, with reference to FIG. 4, a method of transmitting and receiving data in the hybrid optical network-on-
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)에서의 데이터 송수신 방법의 순서도이다. 4 is a flowchart of a method of transmitting and receiving data in a hybrid optical network-on-
하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템의 복수의 노드(210)에 포함된 어느 하나의 노드는 미리 정해진 파장에 기초하여 생성된 광학 신호를 통하여, 복수의 노드(210)에 포함된 타 노드로 데이터를 전송한다(S400).One node included in the plurality of
복수의 라우터(220)는 광학 신호를 수신한다. 그리고 복수의 라우터(220) 중 광학 신호와 대응하는 노드와 연결된 라우터는 광학 신호를 광학 신호와 대응하는 노드로 전달한다(S410).A plurality of
광학 신호와 대응하는 노드는 자신과 연결된 라우터로부터 광학 신호에 기초하여, 데이터를 수신한다(S420).The node corresponding to the optical signal receives data from the router connected thereto based on the optical signal (S420).
이때, 복수의 라우터는 다중 파장의 광학 신호를 수신하고 수신된 광학 신호의 파장을 스위칭한다. 또한, 복수의 노드는 복수의 라우터 중 어느 하나와 연결되며, 단일 파장의 광학 신호에 기초하여 데이터를 송신하고, 다중 파장의 광학 신호에 기초하여 데이터를 수신한다. 그리고 복수의 노드 중 하나 이상의 노드는 미리 정해진 파장이 상이하다. At this time, a plurality of routers receive optical signals of multiple wavelengths and switch wavelengths of the received optical signals. Further, the plurality of nodes are connected to any one of the plurality of routers, and transmit data based on the optical signal of a single wavelength, and receive data based on the optical signals of multiple wavelengths. And at least one of the plurality of nodes has a predetermined wavelength.
또한, 라우터는 하나의 마이크로-링에 기초하여, 수신된 광학 신호의 파장을 스위칭할 수 있다. In addition, the router can switch the wavelength of the received optical signal based on one micro-ring.
또한, 각 노드에 설정된 미리 정해진 파장은 최적화 기법에 기초하여 설정된 것일 수 있다.In addition, the predetermined wavelength set at each node may be set based on the optimization technique.
그리고 복수의 노드(210)에 포함된 각 노드(210)는 최적화 기법에 기초하여 설정된 미리 정해진 파장에 기초하여 데이터를 전송할 수 있다.Each
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200) 및 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)에서의 데이터 송수신 방법은 각 노드(210)가 광학 신호의 파장을 유동적으로 사용할 수 있다. 또한, 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200) 및 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템(200)에서의 데이터 송수신 방법은 가용한 파장의 개수를 고려하여, 인트라 채널 누화를 최소화할 수 있으며, 최악의 상황(worst case)의 신호 대 잡음 비를 최대화할 수 있다.The method of transmitting and receiving data in the hybrid optical network-on-
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.One embodiment of the present invention may also be embodied in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as program modules, being executed by a computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data.
본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.While the methods and systems of the present invention have been described in connection with specific embodiments, some or all of those elements or operations may be implemented using a computer system having a general purpose hardware architecture.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
200: 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템
210: 노드
220: 라우터200: Hybrid optical network-on-chip system
210: node
220: Router
Claims (11)
다중 파장의 광학 신호를 수신하고 상기 수신된 광학 신호의 파장을 스위칭하는 복수의 라우터 및
상기 복수의 라우터 중 어느 하나와 연결되며 단일 파장의 광학 신호를 통하여 데이터를 송신하고, 다중 파장의 광학 신호에 기초하여 데이터를 수신하는 복수의 노드를 포함하고,
상기 복수의 노드에 포함된 어느 하나의 노드는 미리 정해진 파장에 기초하여 생성된 광학 신호를 통하여, 상기 복수의 노드에 포함된 타 노드로 데이터를 전송하되,
상기 복수의 노드 중 하나 이상의 노드는 상기 미리 정해진 파장이 상이하며,
상기 어느 하나의 노드는 자신과 연결된 라우터를 통하여, 타 노드로부터 전송된 광학 신호를 수신하고,
상기 수신된 광학 신호에 기초하여 데이터를 수신하고,
상기 복수의 노드는 레이저 소스, 포토 디텍터 및 옵티컬 필터를 각각 포함하되,
상기 어느 하나의 노드는 상기 자신과 연결된 라우터에 의해 스위칭 된 광학 신호 중 상기 포토 디텍터 및 상기 옵티컬 필터를 통과한 미리 정해진 단일 파장의 광학 신호를 통하여 상기 타 노드로부터 전송된 광학 신호를 수신하는, 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템.In a hybrid optical network-on-chip system,
A plurality of routers for receiving optical signals of multiple wavelengths and switching wavelengths of the received optical signals and
A plurality of nodes connected to any one of the plurality of routers and transmitting data through an optical signal of a single wavelength and receiving data based on optical signals of multiple wavelengths,
Wherein one of the nodes included in the plurality of nodes transmits data to another node included in the plurality of nodes through an optical signal generated based on a predetermined wavelength,
Wherein at least one of said plurality of nodes is different in said predetermined wavelength,
Wherein one of the nodes receives an optical signal transmitted from another node through a router connected to the node,
Receiving data based on the received optical signal,
The plurality of nodes each comprising a laser source, a photodetector and an optical filter,
One of the nodes receives an optical signal transmitted from the other node through an optical signal of a predetermined single wavelength passed through the optical filter and the photodetector among optical signals switched by the router connected to the node, Optical network-on-chip system.
상기 라우터는 콤브-스위치를 통해 다중 파장의 광학 신호를 수신하고 스위칭하되,
상기 콤브-스위치는 하나의 마이크로-링 공명기에 기초하여, 상기 수신된 광학 신호의 파장을 스위칭하는, 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템.The method according to claim 1,
The router receives and switches multi-wavelength optical signals through a comb-switch,
Wherein the comb-switch switches the wavelength of the received optical signal based on a single micro-ring resonator.
상기 어느 하나의 노드는 최적화 기법에 기초하여 설정된 상기 미리 정해진 파장에 따라 상기 데이터를 전송하는 것인, 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템.The method according to claim 1,
And wherein the one of the nodes transmits the data according to the predetermined wavelength set based on the optimization technique.
상기 최적화 기법은 최대-최소 최적화 기법에 기초한 것인, 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the optimization technique is based on a maximum-minimum optimization technique.
상기 최적화 기법은 혼합 정수 선형 프로그래밍 기반의 최대-최소 최적화 기법 및 메타-휴리스틱에 기초한 것이되,
상기 메타-휴리스틱은 미리 정해진 규칙에 따라, 상기 혼합 정수 선형 프로그래밍 기반의 최대-최소 최적화 기법을 반복 수행하는 것인, 하이브리드 광학 네트워크-온-칩 시스템.The method according to claim 6,
The optimization technique is based on a max-min optimization technique and a meta-heuristic based on mixed integer linear programming,
Wherein the meta-heuristic repeatedly performs a maximum-minimum optimization technique based on the mixed integer linear programming, according to a predetermined rule.
(a) 복수의 노드에 포함된 어느 하나의 노드가 미리 정해진 파장에 기초하여 생성된 광학 신호를 통하여, 상기 복수의 노드에 포함된 타 노드로 데이터를 전송하는 단계;
(b) 복수의 라우터가 상기 광학 신호를 수신하되, 상기 복수의 라우터 중 상기 광학 신호와 대응하는 노드와 연결된 라우터가 상기 광학 신호를 상기 광학 신호와 대응하는 노드로 전달하는 단계; 및
(c) 상기 광학 신호와 대응하는 노드가 상기 광학 신호에 기초하여 데이터를 수신하는 단계를 포함하되,
상기 복수의 노드 중 하나 이상의 노드가 생성하는 광학 신호의 미리 정해진 파장이 상이함에 따라, 상기 복수의 라우터는 다중 파장의 광학 신호를 수신하고 상기 수신된 광학 신호의 파장을 스위칭하며,
상기 각 노드는 상기 복수의 라우터 중 어느 하나와 연결되며, 단일 파장의 광학 신호에 기초하여 데이터를 송신하고, 다중 파장의 광학 신호에 기초하여 데이터를 수신하며,
상기 복수의 노드는 레이저 소스, 포토 디텍터 및 옵티컬 필터를 각각 포함하되,
상기 어느 하나의 노드는 자신과 연결된 라우터에 의해 스위칭 된 광학 신호 중 상기 포토 디텍터 및 상기 옵티컬 필터를 통과한 미리 정해진 단일 파장의 광학 신호를 통하여 상기 타 노드로부터 전송된 광학 신호를 수신하는 것인, 데이터 송수신 방법.A method of transmitting and receiving data in a hybrid optical network-on-chip system,
(a) transmitting data from one node included in a plurality of nodes to another node included in the plurality of nodes through an optical signal generated based on a predetermined wavelength;
(b) a plurality of routers receiving the optical signal, wherein a router connected to a node corresponding to the optical signal among the plurality of routers transmits the optical signal to a node corresponding to the optical signal; And
(c) receiving data based on the optical signal, the node corresponding to the optical signal,
As the predetermined wavelengths of the optical signals generated by the one or more nodes of the plurality of nodes are different, the plurality of routers receive optical signals of multiple wavelengths and switch wavelengths of the received optical signals,
Each of the nodes being connected to any one of the plurality of routers, for transmitting data based on an optical signal of a single wavelength, receiving data based on an optical signal of multiple wavelengths,
The plurality of nodes each comprising a laser source, a photodetector and an optical filter,
Wherein one of the nodes receives the optical signal transmitted from the other node through an optical signal of a predetermined single wavelength passed through the optical filter and the photodetector among the optical signals switched by the router connected thereto, / RTI >
상기 라우터는 콤브-스위치를 통해 다중 파장의 광학 신호를 수신하고 스위칭하되,
상기 콤브-스위치는 하나의 마이크로-링 공명기에 기초하여, 상기 수신된 광학 신호의 파장을 스위칭하는, 데이터 송수신 방법.9. The method of claim 8,
The router receives and switches multi-wavelength optical signals through a comb-switch,
Wherein the combo-switch switches the wavelength of the received optical signal based on one micro-ring resonator.
상기 미리 정해진 파장은 최적화 기법에 기초하여 설정된 것인, 데이터 송수신 방법. 9. The method of claim 8,
Wherein the predetermined wavelength is set based on an optimization technique.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160072356A KR101766792B1 (en) | 2016-06-10 | 2016-06-10 | Hybrid optical network-on-chip system, and method of data transmission and reception in hybrid optical network-on-chip system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160072356A KR101766792B1 (en) | 2016-06-10 | 2016-06-10 | Hybrid optical network-on-chip system, and method of data transmission and reception in hybrid optical network-on-chip system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101766792B1 true KR101766792B1 (en) | 2017-08-23 |
Family
ID=59759221
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020160072356A KR101766792B1 (en) | 2016-06-10 | 2016-06-10 | Hybrid optical network-on-chip system, and method of data transmission and reception in hybrid optical network-on-chip system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101766792B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109525909A (en) * | 2018-12-05 | 2019-03-26 | 西安邮电大学 | A kind of passive light interconnection network architecture |
US11817903B2 (en) | 2020-08-06 | 2023-11-14 | Celestial Ai Inc. | Coherent photonic computing architectures |
US11835777B2 (en) | 2022-03-18 | 2023-12-05 | Celestial Ai Inc. | Optical multi-die interconnect bridge (OMIB) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101465498B1 (en) * | 2013-08-06 | 2014-11-26 | 성균관대학교산학협력단 | Apparatus and method for adaptive routing of hybrid optical networks on chip and hybrid optical networks on chip system using the same |
-
2016
- 2016-06-10 KR KR1020160072356A patent/KR101766792B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101465498B1 (en) * | 2013-08-06 | 2014-11-26 | 성균관대학교산학협력단 | Apparatus and method for adaptive routing of hybrid optical networks on chip and hybrid optical networks on chip system using the same |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109525909A (en) * | 2018-12-05 | 2019-03-26 | 西安邮电大学 | A kind of passive light interconnection network architecture |
CN109525909B (en) * | 2018-12-05 | 2021-09-14 | 西安邮电大学 | Passive optical interconnection network structure |
US11817903B2 (en) | 2020-08-06 | 2023-11-14 | Celestial Ai Inc. | Coherent photonic computing architectures |
US11835777B2 (en) | 2022-03-18 | 2023-12-05 | Celestial Ai Inc. | Optical multi-die interconnect bridge (OMIB) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9392348B2 (en) | Path computation element protocol (PCEP) operations to support wavelength switched optical network routing, wavelength assignment, and impairment validation | |
US7095956B2 (en) | Method and apparatus for validating a path through a switched optical network | |
EP2351264B1 (en) | System and method for impairment-aware routing and wavelength assignment in wavelength switched optical networks | |
US9628879B2 (en) | Hierarchical guided search for N-tuple disjoint optical paths | |
EP2727298B1 (en) | Impairment aware path computation element method and system | |
JP6569419B2 (en) | Method, system and memory device for network provisioning | |
EP1769599A1 (en) | Wavelength selection | |
KR101766792B1 (en) | Hybrid optical network-on-chip system, and method of data transmission and reception in hybrid optical network-on-chip system | |
Varvarigos et al. | Algorithmic aspects in planning fixed and flexible optical networks with emphasis on linear optimization and heuristic techniques | |
WO2017063486A1 (en) | Route and wavelength assignment method and device | |
US8705963B2 (en) | K-alternate channel selection for the routing, wavelength assignment and spectrum allocation in flexible optical WDM networks | |
JP2017017681A (en) | Scalable provisioning of virtual optical network demand | |
JP6572789B2 (en) | Virtual optical network provisioning | |
US8208405B2 (en) | Information encoding for impaired optical path validation | |
JP6604219B2 (en) | Virtual optical network provisioning | |
JP2022500939A (en) | How and equipment to receive data | |
WO2016141524A1 (en) | Path selection method, optical network controller and optical transmission network | |
JP6848688B2 (en) | Shortest path search with constraints in the network | |
Marsan et al. | Daisy: a scalable all-optical packet network with multifiber ring topology | |
CN110177311A (en) | A kind of multi-wavelength distribution method based on multiple-objection optimization | |
CN114697268B (en) | Flow control method and device and electronic equipment | |
KR101380277B1 (en) | Network routing apparatus and traffic transmission method of the same | |
Sahoo et al. | BER Analysis of Fat Tree Augmented ShuffleNet Based Electro-Optic Data Center Network. | |
CN115987444A (en) | Method and apparatus for optical transport network route allocation, computer readable medium | |
Mahapatra | Analysis of WDM and Wavelength Assignment in Optical Networks |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |