KR101840916B1 - 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법 및 시스템 - Google Patents

시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법이 제공된다. 상기 방법에 따르면, 광 네트워크 내의 연속적인 데이터 스트림이 시간 영역의 주기적 광 타임 슬라이스로 집결되고, 비동기 송신 모드에서 송신된다. 네트워크 노드는 네트워크를 통해 고정밀 동기화 시간을 획득하고, 도착하는 광 타임 슬라이스를 목표 포트로 정확한 시점에 주기적으로 스위칭하도록 광 스위치를 제어하는데, 이에 따라 전광 스위칭이 구현된다. 연결 요청이 도착하면, 가용 경로, 파장 및 점유될 타임 슬롯이 광 네트워크의 가용 타임 슬롯에 관한 정보에 따라 발신지 노드에 의해 계산되고, 타임 슬롯이 연결 관리 모듈에 의해 예약된다. 타임 슬롯이 예약된 후에, 발신지 노드는 서비스를 운반하는 광 타임 슬라이스를 예약된 타임 슬롯에서 주기적으로 송신한다. 목적지 노드는 광 타임 슬라이스를 데이터 스트림으로 복원시킨다. 기존의 스위칭 기술에 비해, 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법은 전광 버퍼 및 전광 논리 장치의 관여 없이 부파장 단위로 신뢰성과 유연성이 있는 전광 스위칭을 구현할 수 있다는 현저한 장점을 갖는다.

Description

시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법 및 시스템{ALL-OPTICAL TIME SLICE SWITCHING METHOD AND SYSTEM BASED ON TIME SYNCHRONIZATION}
본 출원은 중화인민공화국 국가지식산권국에 2013년 11월 11일자로 출원된 중국 특허 출원 제201310556993.6호에 대한 우선권 및 이익을 주장하며, 상기 중국 출원의 전체 내용은 참조 용도로 본 명세서에 병합된다.
본 개시 내용은 광 네트워크 통신 기술 분야에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 시간 동기화에 기초한 전광(all-optical) 타임 슬라이스 스위칭 방법 및 시스템에 관한 것이다.
데이터 교환량의 빠른 증가는 규모, 비용 및 에너지 소비 면에서 전자 패킷 스위칭 네트워크(electronic packet-switched network)에 부담을 가져온다. 네트워크의 용량은 라우터의 잠재적인 병목에 의해 종국적으로 제한된다. 병목을 해소하기 위한 효과적인 접근 방식은 전광 스위칭 기술의 도입을 포함한다.
그러나, 기존의 광 회로 스위칭(optical circuit switching; OCS)은 파장 단위(wavelength granularity)로만 데이터를 교환할 수 있는데, 이는 네트워크의 비효율적인 대역폭 활용을 초래한다. 광 패킷 스위칭(optical packet switching; OPS)은 초미세 부파장 단위(sub-wavelength granularity)로 데이터를 교환할 수 있으나, OPS에서는 전광 버퍼 및 전광 논리 장치가 요구된다. 전광 버퍼 및 전광 논리 장치는 성숙되지 않아 실행될 수 없기 때문에, 가까운 미래에 OPS의 개발 전망은 밝지 않다. 광 버스트 스위칭(optical burst switching; OBS)은 OCS와 OPS의 단점을 어느 정도 피하면서 이들을 결합한 것으로 간주될 수 있다. 대역 외 신호 전달(out-of-band signaling)을 사용하면, OBS는 전광 버퍼 없이 부파장 단위로 데이터를 교환할 수 있다. 그러나, OPS와 마찬가지로, OBS는 패킷 손실로 인해 신뢰성 있는 데이터 송신을 보장할 수 없다. 더욱 심각하게도, 버퍼가 없으면 부하가 클 때의 패킷 손실률이 종래의 패킷 스위칭 네트워크에서보다 OBS에서 훨씬 더 높을 수 있으며, 이는 OBS의 적용을 제한시킨다.
그러므로, 현재의 전광 스위칭 네트워크에서는 OCS, OPS 및 OBS에 일부 결함이 존재하며, 이러한 결함을 극복하기 위한 전광 스위칭 기술은 존재하지 않는다.
본 개시 내용은 관련 기술 분야의 문제 중 적어도 하나를 해결하고자 한다.
따라서, 본 개시 내용의 목적은 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 개시 내용의 실시예에 따른 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법은, 광 네트워크의 타임 슬롯의 상태에 따라 발신지 노드와 목적지 노드 사이의 OTSS 연결을 결정하는 단계(OTSS 연결은 인접 광 스위칭 노드 사이의 파장 링크를 포함함)와, 발신지 노드에 의해 데이터 스트림을 OTSS 연결을 통해 목적지 노드로 송신하는 단계를 포함하고, 시간 영역의 주기적 OTSS 프레임이 파장 링크 상에서 데이터 스트림을 송신하는 데 사용되며, 각각의 OTSS 프레임은 가변 길이 타임 슬라이스를 포함하고 동일한 파장 링크 상의 OTSS 프레임은 동일한 타임 슬라이스를 포함하며, 주기적 타임 슬라이스의 각 그룹은 OTSS 부파장 광 채널을 이루고, 각각의 광 스위칭 노드는 입력 광섬유 포트에 도착하는 타임 슬라이스를 광 스위치 제어기에 의해 출력 광섬유 포트로 스위칭한다.
본 개시 내용의 실시예에 따른 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법은 현재의 스위칭 기술의 단점을 극복할 수 있으며, 전광 버퍼 및 전광 논리 장치의 관여 없이 부파장 단위로 신뢰성과 유연성이 있는 전광 스위칭을 실현할 수 있다.
더욱이, 본 개시 내용의 실시예에 따른 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법은 아래의 추가적인 기술적 특징을 보유한다.
본 개시 내용의 실시예에서, 상기 방법은 각각의 광 스위칭 노드에 의해 시간 서버로부터 고정밀 시간 신호를 획득하여 광 스위칭 노드의 지역 시간을 동기화하는 단계를 더 포함하는데, 시간 서버는 위성 또는 네트워크를 통해 고정밀 시간 신호를 결정한다.
본 개시 내용의 실시예에서, 상기 방법은 파장 링크 상의 타임 슬롯의 상태가 변화하는 경우, 파장 링크의 각 말단에 있는 광 스위칭 노드에 의해 타임 슬롯의 정보를 파장 링크 상에서 한 주기 내에 광 네트워크 전체에 걸쳐 플러딩(flood)하여, 타임 슬롯의 변화된 상태에 따라 OTSS 연결에 이용 가능한 타임 슬롯을 결정하는 단계를 더 포함하는데, 상기 정보는 타임 슬라이스의 시작/종료 시간, 슬롯 점유/해제 및 타임 슬라이스 상에서 운반되는 서비스를 포함한다.
본 개시 내용의 실시예에서, 발신지 노드와 목적지 노드 사이의 OTSS 연결을 결정하는 단계는, 연결 요청이 도착하는 경우, 광 네트워크의 타임 슬롯의 상태, 목적지 노드의 정보 및 요청된 대역폭에 따라, 발신지 노드에 의해 가용 경로, 파장 및 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간을 계산하는 단계와, 가용 경로, 파장 및 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간에 따라 발신지 노드에 의해 OTSS 연결을 수립하는 단계를 포함한다.
본 개시 내용의 실시예에서, OTSS 연결을 수립하는 단계는, 타임 슬롯 예약을 위한 메시지와 가용 경로, 파장 및 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간에 관한 정보를, 상기 메시지가 목적지 노드에 의해 수신되거나 실패가 발생할 때까지, 발신지 노드에 의해 가용 경로 상의 다른 광 스위칭 노드로 송신하는 단계와, 메시지가 가용 경로 상의 다른 광 스위칭 노드에 의해 수신된 후에, 가용 경로, 파장 및 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간에 관한 정보에 따라, 가용 경로 상의 목적지 노드 이외의 광 스위칭 노드 각각에 의해, 가용 경로 상의 다음 광 스위칭 노드에 연결된 출력 광섬유 포트에 대해 주기적 타임 슬롯을 예약하는 단계(예약된 타임 슬롯은 예약된 주기 내에 다른 연결에 의한 점유가 허용되지 않음)와, 메시지가 목적지 노드에 의해 수신된 후에, 확인 메시지가 발신지 노드에 의해 수신될 때까지 목적지 노드에 의해 가용 경로 상에서 확인 메시지를 송신하는 단계와, 확인 메시지를 수신한 후에, 가용 경로 상의 목적지 노드 이외의 광 스위칭 노드 각각에 의해 광 스위치 제어기를 구성하는 단계(광 스위치 제어기를 구성하는 단계는 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간에 따라 주기적 스위칭 시점을 설정하는 단계를 포함함)를 포함한다.
본 개시 내용의 실시예에서, 발신지 노드에 의해 데이터 스트림을 OTSS 연결을 통해 목적지 노드로 송신하는 단계는, 가용 경로 상의 파장 채널의 라인률(line rate)에 따라 리코딩된 데이터 스트림을 획득하도록 발신지 노드에 의해 데이터 스트림을 리코딩하는 단계(데이터 스트림을 리코딩하는 단계는 데이터 스트림을 재변조하는 단계 및 이를 가용 경로의 제1 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간에 따라 OTSS 부파장 광 채널로 집결시키는 단계를 포함함)와, 가용 경로의 제1 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작 시간에, 발신지 노드에 의해 상기 리코딩된 데이터 스트림을 가용 경로 상의 다음 광 스위칭 노드로 송신하는 단계와, 광 스위치 제어기에 의해 설정된 스위칭 시점에 가용 경로 상의 광 스위칭 노드 각각에 의해 광 스위치를 스위칭하여, 입력 광섬유 포트에 도착하는 주기적 타임 슬라이스를 출력 광섬유 포트로 스위칭하는 단계를 포함한다.
본 개시 내용의 실시예에서, 발신지 노드에 의해 가용 경로, 파장 및 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간을 계산하는 단계는, 발신지 노드와 목적지 노드 사이의 후보 경로를 획득하는 단계와, 후보 경로의 각 파장 링크 상의 타임 슬롯의 상태와 전파 지연(propagation delay)에 따라 후보 경로 상의 결합 가용 타임 슬롯을 계산하는 단계와, 후보 경로 상의 결합 가용 타임 슬롯의 전체 데이터 송신 대역폭이 상기 요청된 대역폭 이상인 경우, 후보 경로를 가용 경로로 결정하고, 파장 및 가용 경로 상의 결합 가용 타임 슬롯에 따라 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간을 결정하는 단계와, 그렇지 않은 경우, 가용 경로가 결정될 때까지 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함한다.
본 개시 내용의 실시예에서, 후보 경로 상의 결합 가용 타임 슬롯을 계산하는 단계는, 후보 경로의 각 파장 링크에 대해, 파장 링크 상의 타임 슬롯의 상태에 따라 파장 링크 상에서 점유되는 타임 슬롯의 집합을
Figure 112015080595311-pct00001
로 정의하는 단계(여기서 ψi는 파장 링크 ei 상에서 점유되는 타임 슬롯의 집합이고,
Figure 112015080595311-pct00002
및
Figure 112015080595311-pct00003
는 파장 링크 ei 상에서 점유되는 k번째 타임 슬롯의 시작/종료 시간을 각각 나타내며, Ki는 파장 링크 ei 상의 점유 타임 슬롯의 개수임)와, H1회의 반복에 의해 아래와 같은 타임 슬라이스 이동(shift) 및 결합 알고리즘을 사용하여 결합 점유 타임 슬롯을 획득하는 단계와, 결합 가용 타임 슬롯을
Figure 112015080595311-pct00004
로서 획득하는 단계를 포함한다.
(1)
Figure 112015080595311-pct00005
(2)
Figure 112015080595311-pct00006
(3)
Figure 112015080595311-pct00007
여기서, H1은 후보 경로의 파장 링크의 개수이고,
Figure 112015080595311-pct00008
는 파장 링크 ei의 전파 지연이며, ψc 및
Figure 112015080595311-pct00009
는 결합 점유 타임 슬롯 및 누적 전파 지연을 각각 나타내고, ψc의 초기값은 공집합이며
Figure 112015080595311-pct00010
의 초기값은 0이고 i는 1 내지 H1이다.
본 개시 내용의 실시예에서, 파장 및 가용 경로 상의 결합 가용 타임 슬롯에 따라 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간을 결정하는 단계는, 가용 경로 상의 결합 가용 타임 슬롯으로부터, 주기적 가용 타임 슬롯
Figure 112015080595311-pct00011
의 하나 이상의 그룹을, 전체 데이터 송신 대역폭이 상기 요청된 대역폭 이상인 제1 파장 링크 상에서 점유될 주기적 가용 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹으로서 선택하는 단계(
Figure 112015080595311-pct00012
,
Figure 112015080595311-pct00013
및 N은 제1 파장 링크 상의 n번째 가용 타임 슬롯의 시작/종료 시간 및 제1 파장 링크 상의 가용 타임 슬롯의 개수를 각각 나타냄)와, 제1 파장 링크 상에서 점유될 주기적 가용 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹에 따라, 가용 경로의 다른 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간을 아래와 같이 계산하는 단계를 포함한다.
Figure 112015080595311-pct00014
,
Figure 112015080595311-pct00015
여기서,
Figure 112015080595311-pct00016
및
Figure 112015080595311-pct00017
은 파장 링크 ej 상의 n번째 가용 타임 슬롯의 시작/종료 시간을 각각 나타내고, j는 2 내지 H2이며, H2는 가용 경로의 파장 링크의 개수이고
Figure 112015080595311-pct00018
는 파장 링크 ek의 전파 지연이다.
본 개시 내용의 실시예에서, 타임 슬라이스는 보호 시간(guard time)에 의해 서로 분리되고, 상기 방법은 시간 동기화 오차 또는 전파 지연 변동이 보호 시간을 초과하여 타임 슬라이스 간의 충돌이 발생하는 경우, 충돌하는 광 스위칭 노드의 출력 광섬유 포트에서 전기 영역 또는 광 영역의 장치에 의해 타임 슬라이스를 지연시키는 단계를 더 포함한다.
본 개시 내용의 다른 목적은 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 시스템을 제공하는 것이며, 이는 광 네트워크의 타임 슬롯의 상태에 따라 발신지 노드와 목적지 노드 사이의 OTSS 연결을 결정하도록 구성되는 결정 모듈(OTSS 연결은 인접 광 스위칭 노드 사이의 파장 링크를 포함함)과, 시간 영역의 주기적 OTSS 프레임을 사용하여 파장 링크 상에서 데이터 스트림을 송신하도록 구성되는 송신 모듈을 포함하고, 각각의 OTSS 프레임은 가변 길이 타임 슬라이스를 포함하고 동일한 파장 링크 상의 OTSS 프레임은 동일한 타임 슬라이스를 포함하며, 주기적 타임 슬라이스의 각 그룹은 OTSS 부파장 광 채널을 이루고, 각각의 광 스위칭 노드는 입력 광섬유 포트에 도착하는 타임 슬라이스를 광 스위치 제어기에 의해 출력 광섬유 포트로 스위칭한다.
본 개시 내용의 이러한 추가적인 태양 및 장점은 아래의 설명으로부터 자명해질 것이며, 본 개시 내용의 실시예로부터 보다 용이하게 이해될 것이다.
본 개시 내용의 이러한 및/또는 추가적인 태양 및 장점은 도면을 참조하여 이루어지는 아래의 실시예에 관한 설명으로부터 자명해지고 보다 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 본 개시 내용의 실시예에 따른 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법의 흐름도이다.
도 2는 OTSS에서의 주기적 타임 슬라이스의 구조 및 OTSS의 비동기 스위칭 모드의 개략도이다.
도 3은 OTSS와 종래의 파장 스위칭 기술을 둘 다 지원하는 광 스위칭 노드의 구조의 개략도이다.
도 4는 타임 슬라이스 이동 및 결합 알고리즘의 원리도이다.
도 5는 OTSS에서의 메시지의 신호 전달에 관한 흐름도이다.
도 6은 OTSS와 종래의 파장 스위칭 기술의 차단 성능을 비교하여 나타낸 도표이다.
도 7은 OTSS와 종래의 파장 스위칭 기술의 대역폭 활용도를 비교하여 나타낸 도표이다.
도 8은 본 개시 내용의 실시예에 따른 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 시스템의 개략도이다.
본 개시 내용의 실시예에 대한 상세한 참조가 이루어질 것이며, 동일 또는 유사한 요소 및 동일 또는 유사한 기능을 갖는 요소는 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호로 표기된다. 도면을 참조하여 본 명세서에 기술된 실시예는 설명적이고 예시적이며, 본 개시 내용을 전반적으로 이해하는 데 사용된다. 실시예는 본 개시 내용을 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
도 1에 도시된 바처럼, 본 개시 내용의 실시예에 따른 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법은 아래의 단계를 포함한다.
단계 S10: 광 네트워크의 타임 슬롯의 상태에 따라 발신지 노드와 목적지 노드 사이의 OTSS 연결을 결정하는 단계(OTSS 연결은 인접 광 스위칭 노드 사이의 파장 링크를 포함함).
단계 S20: 발신지 노드에 의해 데이터 스트림을 OTSS 연결을 통해 목적지 노드로 송신하는 단계.
여기서, 시간 영역의 주기적 OTSS(optical time slice switching) 프레임이 파장 링크 상에서 데이터 스트림을 송신하는 데 사용되며, 각각의 OTSS 프레임은 가변 길이 타임 슬라이스를 포함하고 동일한 파장 링크 상의 OTSS 프레임은 동일한 타임 슬라이스를 포함하며, 주기적 타임 슬라이스의 각 그룹은 OTSS 부파장 광 채널을 이루고, 각각의 광 스위칭 노드는 입력 광섬유 포트에 도착하는 타임 슬라이스를 광 스위치 제어기에 의해 출력 광섬유 포트로 스위칭한다.
본 개시 내용의 실시예에 따른 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법은 전광 버퍼 및 전광 논리 장치 없이 부파장 단위로 신뢰성과 유연성이 있는 전광 스위칭을 실현할 수 있다.
본 개시 내용의 실시예에서, 상기 방법은 각각의 광 스위칭 노드에 의해 시간 서버로부터 고정밀 시간 신호를 획득하여 광 스위칭 노드의 지역 시간을 동기화하는 단계를 더 포함하는데, 시간 서버는 위성 또는 네트워크를 통해 고정밀 시간 신호를 결정한다.
본 개시 내용의 실시예에서, 상기 방법은 파장 링크 상의 타임 슬롯의 상태가 변화하는 경우, 파장 링크의 각 말단에 있는 광 스위칭 노드에 의해 타임 슬롯의 정보를 파장 링크 상에서 한 주기 내에 광 네트워크 전체에 걸쳐 플러딩하여, 타임 슬롯의 변화된 상태에 따라 OTSS 연결에 이용 가능한 타임 슬롯을 결정하는 단계를 더 포함하는데, 상기 정보는 타임 슬라이스의 시작/종료 시간, 슬롯 점유/해제 및 타임 슬라이스 상에서 운반되는 서비스를 포함한다.
본 개시 내용의 실시예에서, 발신지 노드와 목적지 노드 사이의 OTSS 연결을 결정하는 단계는, 연결 요청이 도착하는 경우, 광 네트워크의 타임 슬롯의 상태, 목적지 노드의 정보 및 요청된 대역폭에 따라, 발신지 노드에 의해 가용 경로, 파장 및 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간을 계산하는 단계와, 가용 경로, 파장 및 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간에 따라 발신지 노드에 의해 OTSS 연결을 수립하는 단계를 포함한다.
본 개시 내용의 실시예에서, OTSS 연결을 수립하는 단계는, 타임 슬롯 예약을 위한 메시지와 가용 경로, 파장 및 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간에 관한 정보를, 상기 메시지가 목적지 노드에 의해 수신되거나 실패가 발생할 때까지, 발신지 노드에 의해 가용 경로 상의 다른 광 스위칭 노드로 송신하는 단계와, 메시지가 가용 경로 상의 다른 광 스위칭 노드에 의해 수신된 후에, 가용 경로, 파장 및 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간에 관한 정보에 따라, 가용 경로 상의 목적지 노드 이외의 광 스위칭 노드 각각에 의해, 가용 경로 상의 다음 광 스위칭 노드에 연결된 출력 광섬유 포트에 대해 주기적 타임 슬롯을 예약하는 단계(예약된 타임 슬롯은 예약된 주기 내에 다른 연결에 의한 점유가 허용되지 않음)와, 메시지가 목적지 노드에 의해 수신된 후에, 확인 메시지가 발신지 노드에 의해 수신될 때까지 목적지 노드에 의해 가용 경로 상에서 확인 메시지를 송신하는 단계와, 확인 메시지를 수신한 후에, 가용 경로 상의 목적지 노드 이외의 광 스위칭 노드 각각에 의해 광 스위치 제어기를 구성하는 단계(광 스위치 제어기를 구성하는 단계는 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간에 따라 주기적 스위칭 시점을 설정하는 단계를 포함함)를 포함한다.
본 개시 내용의 실시예에서, 발신지 노드에 의해 데이터 스트림을 OTSS 연결을 통해 목적지 노드로 송신하는 단계는, 가용 경로 상의 파장 채널의 라인률에 따라 리코딩된 데이터 스트림을 획득하도록 발신지 노드에 의해 데이터 스트림을 리코딩하는 단계(데이터 스트림을 리코딩하는 단계는 데이터 스트림을 재변조하는 단계 및 이를 가용 경로의 제1 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간에 따라 OTSS 부파장 광 채널로 집결시키는 단계를 포함함)와, 가용 경로의 제1 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작 시간에, 발신지 노드에 의해 상기 리코딩된 데이터 스트림을 가용 경로 상의 다음 광 스위칭 노드로 송신하는 단계와, 광 스위치 제어기에 의해 설정된 스위칭 시점에 가용 경로 상의 광 스위칭 노드 각각에 의해 광 스위치를 스위칭하여, 입력 광섬유 포트에 도착하는 주기적 타임 슬라이스를 출력 광섬유 포트로 스위칭하는 단계를 포함한다.
본 개시 내용의 실시예에서, 발신지 노드에 의해 가용 경로, 파장 및 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간을 계산하는 단계는, 발신지 노드와 목적지 노드 사이의 후보 경로를 획득하는 단계와, 후보 경로의 각 파장 링크 상의 타임 슬롯의 상태와 전파 지연에 따라 후보 경로 상의 결합 가용 타임 슬롯을 계산하는 단계와, 후보 경로 상의 결합 가용 타임 슬롯의 전체 데이터 송신 대역폭이 상기 요청된 대역폭 이상인 경우, 후보 경로를 가용 경로로 결정하고, 파장 및 가용 경로 상의 결합 가용 타임 슬롯에 따라 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간을 결정하는 단계와, 그렇지 않은 경우, 가용 경로가 결정될 때까지 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함한다.
본 개시 내용의 실시예에서, 후보 경로 상의 결합 가용 타임 슬롯을 계산하는 단계는, 후보 경로의 각 파장 링크에 대해, 파장 링크 상의 타임 슬롯의 상태에 따라 파장 링크 상에서 점유되는 타임 슬롯의 집합을
Figure 112015080595311-pct00019
로 정의하는 단계(여기서 ψi는 파장 링크 ei 상에서 점유되는 타임 슬롯의 집합이고,
Figure 112015080595311-pct00020
및
Figure 112015080595311-pct00021
는 파장 링크 ei 상에서 점유되는 k번째 타임 슬롯의 시작/종료 시간을 각각 나타내며, Ki는 파장 링크 ei 상의 점유 타임 슬롯의 개수임)와, H1회의 반복에 의해 아래와 같은 타임 슬라이스 이동 및 결합 알고리즘을 사용하여 결합 점유 타임 슬롯을 획득하는 단계와, 결합 가용 타임 슬롯을
Figure 112015080595311-pct00022
로서 획득하는 단계를 포함한다.
(1)
Figure 112015080595311-pct00023
(2)
Figure 112015080595311-pct00024
(3)
Figure 112015080595311-pct00025
여기서, H1은 후보 경로의 파장 링크의 개수이고,
Figure 112015080595311-pct00026
는 파장 링크 ei의 전파 지연이며, ψc 및
Figure 112015080595311-pct00027
는 결합 점유 타임 슬롯 및 누적 전파 지연을 각각 나타내고, ψc의 초기값은 공집합이며
Figure 112015080595311-pct00028
의 초기값은 0이고 i는 1 내지 H1이다.
본 개시 내용의 실시예에서, 파장 및 가용 경로 상의 결합 가용 타임 슬롯에 따라 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간을 결정하는 단계는, 가용 경로 상의 결합 가용 타임 슬롯으로부터, 주기적 가용 타임 슬롯
Figure 112015080595311-pct00029
의 하나 이상의 그룹을, 전체 데이터 송신 대역폭이 상기 요청된 대역폭 이상인 제1 파장 링크 상에서 점유될 주기적 가용 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹으로서 선택하는 단계(
Figure 112015080595311-pct00030
,
Figure 112015080595311-pct00031
및 N은 제1 파장 링크 상의 n번째 가용 타임 슬롯의 시작/종료 시간 및 제1 파장 링크 상의 가용 타임 슬롯의 개수를 각각 나타냄)와, 제1 파장 링크 상에서 점유될 주기적 가용 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹에 따라, 가용 경로의 다른 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간을 아래와 같이 계산하는 단계를 포함한다.
Figure 112015080595311-pct00032
,
Figure 112015080595311-pct00033
여기서,
Figure 112015080595311-pct00034
및
Figure 112015080595311-pct00035
은 파장 링크 ej 상의 n번째 가용 타임 슬롯의 시작/종료 시간을 각각 나타내고, j는 2 내지 H2이며, H2는 가용 경로의 파장 링크의 개수이고
Figure 112015080595311-pct00036
는 파장 링크 ek의 전파 지연이다.
본 개시 내용의 실시예에서, 타임 슬라이스는 보호 시간에 의해 서로 분리되고, 상기 방법은 시간 동기화 오차 또는 전파 지연 변동이 보호 시간을 초과하여 타임 슬라이스 간의 충돌이 발생하는 경우, 충돌하는 광 스위칭 노드의 출력 광섬유 포트에서 전기 영역 또는 광 영역의 장치에 의해 타임 슬라이스를 지연시키는 단계를 더 포함한다.
본 기술 분야의 당업자가 본 개시 내용을 더 잘 이해하도록 하기 위해, 도 2 내지 7을 참조하여 본 개시 내용이 상세히 기술될 것이다.
도 2는 시간 동기화에 기초한 OTSS에서의 주기적 타임 슬라이스의 구조 및 OTSS의 비동기 스위칭 모드를 도시한다. OTSS의 핵심은 도 2의 광 스위치 제어기 및 OTSS 매트릭스인데, 광 스위치 제어기는 OTSS 매트릭스를 제어하여, 입력 광섬유 포트 상의 파장 채널에 도착하는 타임 슬라이스가 비동기 모드에서 출력 광섬유 포트로 스위칭되도록 주기적 스위칭 시점에 고속 광 스위치를 전환시킨다. 도 2는 OTSS 매트릭스에서 스위칭되는 부파장 단위를 갖는 세 개의 OTSS 채널(1, 2 및 3)을 도시한다. OTSS 채널 1 및 2는 입력 광섬유 포트 1 상의 파장 링크 λ0에 도착하고, OTSS 채널 3은 입력 광섬유 포트 2 상의 파장 링크 λ0에 도착한다. 각각의 OTSS 채널은 OTSS 프레임의 길이인 TFL의 주기를 갖는 주기적 OTSS 타임 슬라이스로 조직된다. 파장 링크 상의 타임 슬롯의 상태가 변화하는 경우, 파장 링크의 각 말단에 있는 광 스위칭 노드는 타임 슬롯의 정보를 파장 링크 상에서 한 주기 내에 광 네트워크 전체에 걸쳐 플러딩하는데, 상기 정보는 타임 슬라이스의 시작/종료 시간, 슬롯 점유/해제 및 타임 슬라이스 상에서 운반되는 서비스를 포함한다. 타임 슬라이스는 보호 시간에 의해 서로 분리되는데, 이는 경미한 시간 동기화 오차 또는 전파 지연 변동으로 인한 타임 슬라이스 간의 충돌을 방지할 수 있다. 시간 동기화 오차 또는 전파 지연 변동이 보호 시간을 초과하여 타임 슬라이스 간의 충돌이 발생하는 경우, 충돌하는 광 스위칭 노드의 출력 광섬유 포트에서 전기 영역 또는 광 영역의 장치에 의해 타임 슬라이스를 지연시켜 충돌을 방지한다.
도 3은 OTSS와 종래의 파장 스위칭 기술을 둘 다 지원하는 광 스위칭 노드의 구조를 도시한다. 도 3은 두 가지 OTSS 연결, 즉 부파장 단위의 OTSS 제외(Drop) 및 파장 단위의 OTSS 우회(Bypass)의 예시를 도시한다. 고속 광 스위치의 신호 생성과 제어는 모두 시간 서버로부터 획득되는 고정밀 동기화 시간 신호에 기초한다. 각 타임 슬롯의 시작/종료 시간은 스위칭 시점(switching point; SP)으로서 구성된다. 광 스위치 제어기에 의한 제어에 따라, OTSS 매트릭스는 입력 광섬유 포트 상의 파장 채널에 도착하는 타임 슬라이스가 비동기 모드에서 목표 출력 광섬유 포트로 스위칭되도록 주기적 스위칭 시점에 광 스위치를 전환시킨다.
도 2 및 3에 도시된 바처럼, 광 스위치 제어기는 계산된 스위칭 시점을 네트워크 제어 평면으로부터 연결 제어 인터페이스(connection control interface; CCI)를 통해 획득하고, 시간 서버로부터 고정밀 동기화 시간 신호를 획득하여 광 스위치 제어기에 연결된 광 스위칭 노드의 지역 시간을 동기화한다.
노드 D인 목적지 노드에 대한 연결 요청이 노드 S에 도착하면, 경로, 파장 및 타임 슬롯 할당을 계산하기 위한 절차가 발신지 노드(노드 S)에 의해 수행된다. 가용 경로, 파장 및 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간이 광 네트워크의 타임 슬롯의 상태 및 요청된 대역폭에 따라 계산된다. 본 실시예에서, 가용 경로 S-A-D가 최단 경로 알고리즘에 의해 획득될 수 있고, 가용 파장 λ0이 최초 적합 알고리즘에 의해 획득될 수 있다. 다음으로, 경로 S-A-D 상의 파장 λ0에서의 가용 타임 슬롯이 타임 슬라이스 이동 및 결합 알고리즘에 의해 계산될 수 있다.
도 4는 타임 슬라이스 이동 및 결합 알고리즘의 원리도를 도시한다. 경로 S-A-D를 예로 들어 경로 상의 가용 타임 슬롯을 계산하기 위한 방법을 기술한다. 보다 구체적으로, 먼저 타임 슬라이스 이동 및 결합 알고리즘에 의해 파장 링크 A-D(파장은 λ0임) 상의 모든 타임 슬라이스에 대해 파장 링크 S-A(파장은 λ0임)의 전파 지연
Figure 112015080595311-pct00037
만큼의 전방 이동이 이루어진다. 다음으로, 전방 이동 후에 파장 링크 S-A(파장은 λ0임) 상의 모든 타임 슬라이스가 파장 링크 A-D(파장은 λ0임) 상의 모든 타임 슬라이스와 결합된다. 마지막으로, 결합된 가용 타임 슬롯이 계산된다. (1) 결합 가용 타임 슬롯의 전체 데이터 송신 대역폭이 요청된 대역폭 미만이어서 경로 S-A-D(파장은 λ0임) 상에 만족스러운 가용 타임 슬롯이 존재하지 않는 경우, 타임 슬라이스 이동 및 결합 알고리즘을 사용함으로써 다른 경로에 대해 가용 타임 슬롯의 계산이 이루어질 수 있거나, 또는 경로 계산의 실패 메시지가 반환될 수 있다. (2) 결합 가용 타임 슬롯의 전체 데이터 송신 대역폭이 요청된 대역폭 이상인 경우, 전체 데이터 송신 대역폭이 요청된 대역폭 이상인 가용 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹이 선택된다. 가용 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간이 반환되어, 파장 링크 S-A(파장은 λ0임) 상의 가용 타임 슬롯의 시작/종료 시간이 획득된다. 상기 시작/종료 시간을 파장 링크 S-A의 전파 지연
Figure 112015080595311-pct00038
만큼 후방 이동시키면, 파장 링크 A-D(파장은 λ0임) 상의 가용 타임 슬롯의 시작/종료 시간이 획득된다. 따라서, 경로, 파장 및 타임 슬롯 할당을 계산하기 위한 절차가 종료된다.
도 5는 OTSS에서의 메시지의 신호 전달에 관한 흐름도를 도시한다. 경로 S-A-D를 예로 들어 타임 슬롯을 예약하기 위한 절차 및 데이터 송신 절차를 기술한다. 발신지 노드(노드 S)의 연결 관리 모듈에 의해 연결 수립이 시작된다. 노드 S는 경로 S-A-D 상에서 "RESV" 메시지를 송신한다. 경로(S-A-D) 및 파장 경로 S-A와 파장 경로 A-D 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 파장(λ0) 및 시작 종료 시간을 포함하는 정보가, 노드 D에 의해 "RESV" 메시지가 수신되거나 실패가 발생할 때까지 노드 A 및 D로 송신된다. 노드 A에 연결된 포트에 대해 점유될 파장 링크 S-A(λ0) 상의 주기적 타임 슬롯이 노드 S에 의해 예약되며, 예약된 타임 슬롯은 예약된 주기 내에 다른 연결에 의한 점유가 허용되지 않는다. "RESV" 메시지가 노드 A에 의해 수신된 후에, 노드 D에 연결된 포트에 대해 점유될 파장 링크 A-D(λ0) 상의 주기적 타임 슬롯이 노드 A에 의해 예약되며, 예약된 타임 슬롯은 예약된 주기 내에 다른 연결에 의한 점유가 허용되지 않는다.
"RESV" 메시지가 노드 D에 의해 수신된 후에, 노드 D는 확인 메시지 "CONF"가 노드 A에 의해 수신될 때까지 경로 D-A-S 상에서 "CONF" 메시지를 송신한다. "CONF" 메시지를 수신한 후에, 광 스위치 제어기를 구성하기 위한 동작이 연결 제어 인터페이스를 통해 노드 A 또는 노드 S에 의해 수행되어, "RESV" 메시지에 의해 운반된 타임 슬롯의 시작/종료 시간에 따라 주기적 스위칭 시점(SP)을 설정한다. "CONF" 메시지가 노드 S에 의해 수신되고 광 스위치 제어기를 구성하기 위한 동작이 노드 S에 의해 수행된 후에 연결 수립이 종료되며, 이후 데이터 송신이 시작된다.
데이터 스트림을 송신하는 경우, 파장 채널(λ0)의 라인률에 따라 리코딩된 데이터 스트림을 획득하도록 노드 S에 의해 데이터 스트림이 리코딩되며, 데이터 스트림은 재변조된 후 점유될 계산된 타임 슬롯의 길이에 따라 OTSS 부파장 광 채널(그 타임 슬라이스 주기는 TFL임)로 집결되고, 리코딩된 데이터 스트림은 파장 링크 S-A 상의 타임 슬롯의 계산된 시작 시간에 파장 채널 λ0 상에서 노드 A로 송신된다. 노드 A는 광 스위치 제어기에 의해 설정된 주기적 스위칭 시점에 광 스위치를 전환시켜, 노드 S에 의해 송신된 파장 채널 λ0 상의 주기적 타임 슬라이스가 노드 D에 연결된 목표 출력 광섬유 포트로 스위칭되도록 한다.
도 6 및 7은 OTSS와 종래의 파장 스위칭 기술의 시뮬레이션 결과를 비교하여 나타낸 도표를 도시한다. 시뮬레이션은 14개의 노드와 21개의 링크를 갖는 NSFNET 토폴로지(topology)에 기초하며, 각 파장 채널의 라인률은 40 Gb/s이다. 연결 요청이 푸아송(Poisson) 프로세스에 도착하고, 1 Gb/s의 단일 요청 대역폭으로 모든 노드에 고르게 배포된다. 도 6은 OTSS와 종래의 파장 스위칭 기술의 차단 성능을 비교하여 도시한다. 도 6에서 볼 수 있는 바처럼, 종래의 파장 스위칭 기술의 차단 확률은 주어진 부하 범위에서 90%보다 큰데, 이는 실행시에 용납될 수 없다. OTSS의 차단 확률은 동일한 부하 범위에서 13% 이하이며, OTSS의 성능은 양호하다. 도 7은 OTSS와 종래의 파장 스위칭 기술의 대역폭 활용도를 비교하여 도시한다. OTSS의 대역폭 활용도가 동일한 차단 확률을 갖는 종래의 파장 스위칭 기술의 대역폭 활용도보다 높음을 볼 수 있다. 주어진 차단 확률 범위(0 내지 13%)에서, OTSS의 대역폭 활용도는 32%에서 46%까지 변동되는 반면, 종래의 파장 스위칭 기술의 대역폭 활용도는 1% 이하이다.
본 개시 내용은 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 시스템을 제공한다.
도 8에 도시된 바처럼, 시스템(800)은 결정 모듈(801) 및 송신 모듈(802)을 포함한다.
결정 모듈(801)은 광 네트워크의 타임 슬롯의 상태에 따라 발신지 노드와 목적지 노드 사이의 OTSS 연결을 결정하도록 구성되는데, OTSS 연결은 인접 광 스위칭 노드 사이의 파장 링크를 포함한다.
송신 모듈(802)은 시간 영역의 주기적 OTSS 프레임을 사용하여 파장 링크 상에서 데이터 스트림을 송신하도록 구성되는데, 각각의 OTSS 프레임은 가변 길이 타임 슬라이스를 포함하고 동일한 파장 링크 상의 OTSS 프레임은 동일한 타임 슬라이스를 포함하며, 주기적 타임 슬라이스의 각 그룹은 OTSS 부파장 광 채널을 이루고, 각각의 광 스위칭 노드는 입력 광섬유 포트에 도착하는 타임 슬라이스를 광 스위치 제어기에 의해 출력 광섬유 포트로 스위칭한다. 데이터 스트림은 송신 모듈(802)에 의해 발신지 노드로부터 목적지 노드로 OTSS 연결을 통해 송신된다.
본 개시 내용의 실시예에 따른 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 시스템은 전광 버퍼 및 전광 논리 장치 없이 부파장 단위로 신뢰성과 유연성이 있는 전광 스위칭을 실현할 수 있다.
흐름도에 기술되거나 본 명세서에서 다른 방식으로 기술된 임의의 프로세스 또는 방법은 프로세스 내의 특정한 논리적 기능 또는 단계를 달성하기 위한 실행 가능 명령어 코드의 하나 이상의 모듈, 세그먼트(segment) 또는 부분을 포함하는 것으로 이해될 수 있으며, 본 개시 내용의 바람직한 실시예의 범위는 흐름도에 도시된 것과 실행 순서가 상이할 수 있는 다른 구현예를 포함하는데, 이 점은 본 기술 분야의 당업자가 이해할 것이다.
본 명세서에서 다른 방식으로 기술되거나 흐름도에 도시된 논리 및/또는 단계, 예컨대 논리적 기능을 실현하기 위한 실행 가능 명령어의 특정한 시퀀스 테이블은, 명령어 실행 시스템, 장치 또는 장비(예컨대 컴퓨터에 기초한 시스템, 프로세서를 포함하는 시스템, 또는 명령어 실행 시스템, 장치 및 장비로부터 명령어를 획득하여 명령어를 실행할 수 있는 다른 시스템)에 의해 사용될, 또는 명령어 실행 시스템, 장치 및 장비와 결합되어 사용될 임의의 컴퓨터 판독 가능 매체로 구체적으로 달성될 수 있다.
본 개시 내용의 각 부분은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 결합에 의해 실현될 수 있음을 이해해야 한다. 상기 실시예에서, 복수의 단계 또는 방법은 메모리에 저장된 소프트웨어 또는 펌웨어에 의해 실현될 수 있고, 적절한 명령어 실행 시스템에 의해 실행될 수 있다. 예컨대, 이것이 하드웨어에 의해 실현되는 경우, 다른 실시예에서와 마찬가지로 상기 단계 또는 방법은 본 기술 분야에 공지된 기술, 즉 데이터 신호의 논리 기능을 실현하기 위한 논리 게이트 회로를 갖는 이산 논리 회로, 적절한 결합 논리 게이트 회로를 갖는 용도 특정 집적 회로, PGA(programmable gate array), FPGA(field programmable gate array) 등 중의 하나 또는 이들의 결합에 의해 실현될 수 있다.
본 기술 분야의 당업자는 위에서 예시된 본 개시 내용의 방법에 포함된 단계의 전부 또는 일부가 관련 하드웨어에 프로그램으로 명령을 내림으로써 달성될 수 있음을 이해할 것이다. 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장될 수 있고, 프로그램은 컴퓨터 상에서 실행될 경우 본 개시 내용의 방법 실시예의 단계 중 하나 또는 이들의 결합을 포함한다.
또한, 본 개시 내용의 실시예의 각각의 기능 셀은 처리 모듈로 통합될 수 있거나, 이러한 기능 셀은 별개의 물리적 존재일 수 있거나, 또는 둘 이상의 셀이 처리 모듈로 통합될 수 있다. 통합 모듈은 하드웨어의 형태나 소프트웨어 기능 모듈의 형태로 실현될 수 있다. 통합 모듈이 소프트웨어 기능 모듈의 형태로 실현되어 독립형 제품으로 판매되거나 사용되는 경우, 통합 모듈은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장될 수 있다.
위에서 언급된 저장 매체는 판독 전용 메모리, 자기 디스크, CD 등일 수 있다.
본 명세서 전체에 걸쳐 "실시예", "일부 실시예", "일 실시예", "다른 예시", "예시", "특정 예시", 또는 "일부 예시"라고 지칭하는 것은, 그 실시예 또는 예시와 관련하여 기술된 특정한 특징, 구조, 자료, 또는 특성이 본 개시 내용의 적어도 하나의 실시예 또는 예시에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, "일부 실시예에서", "일 실시예에서", "실시예에서", "다른 예시에서", "예시에서", "특정 예시에서", 또는 "일부 예시에서"와 같은 문구가 본 명세서 전체에 걸쳐 다양한 곳에서 나타나는 것은, 반드시 본 개시 내용의 동일한 실시예 또는 예시를 지칭하고자 하는 것이 아니다. 또한, 특정한 특징, 구조, 자료, 또는 특성은 하나 이상의 실시예 또는 예시에서 임의의 적합한 방식으로 결합될 수 있다.
예시적인 실시예가 제시 및 기술되었으나, 상기 실시예는 본 개시 내용을 한정하는 것으로 해석될 수 없으며, 본 개시 내용의 사상, 원리 및 범위로부터 벗어나지 않고 상기 실시예에서 변경, 대치 및 수정이 이루어질 수 있음을 본 기술 분야의 당업자는 이해할 것이다.

Claims (11)

  1. 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법으로서,
    광 네트워크의 타임 슬롯의 상태에 따라 발신지 노드와 목적지 노드 사이의 OTSS(optical time slice switching) 연결을 상기 발신지 노드에 의해 결정하는 단계 - 상기 OTSS 연결은 인접 광 스위칭 노드 사이의 파장 링크를 포함함 - ; 및
    상기 발신지 노드에 의해 데이터 스트림을 상기 OTSS 연결을 통해 상기 목적지 노드로 송신하는 단계
    를 포함하고,
    시간 영역의 주기적 OTSS 프레임이 상기 파장 링크 상에서 상기 데이터 스트림을 송신하는 데 사용되며,
    각각의 OTSS 프레임은 가변 길이 타임 슬라이스를 포함하고 동일한 파장 링크 상의 OTSS 프레임은 동일한 타임 슬라이스를 포함하며,
    주기적 타임 슬라이스의 각 그룹은 OTSS 부파장(sub-wavelength) 광 채널을 이루고,
    각각의 광 스위칭 노드는 입력 광섬유 포트에 도착하는 타임 슬라이스를 광 스위치 제어기에 의해 출력 광섬유 포트로 스위칭하며,
    상기 방법은,
    각각의 광 스위칭 노드에 의해 시간 서버로부터 고정밀 시간 신호를 획득하여 상기 광 스위칭 노드의 지역 시간을 동기화하는 단계
    를 더 포함하는, 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시간 서버는 위성 또는 네트워크를 통해 상기 고정밀 시간 신호를 결정하는, 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    파장 링크 상의 타임 슬롯의 상태가 변화하는 경우, 상기 파장 링크의 각 말단에 있는 광 스위칭 노드에 의해 상기 타임 슬롯의 정보를 상기 파장 링크 상에서 한 주기 내에 상기 광 네트워크 전체에 걸쳐 플러딩(flood)하여, 상기 타임 슬롯의 변화된 상태에 따라 상기 OTSS 연결에 이용 가능한 타임 슬롯을 결정하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 정보는 타임 슬라이스의 시작/종료 시간, 슬롯 점유/해제 및 타임 슬라이스 상에서 운반되는 서비스를 포함하는, 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    발신지 노드와 목적지 노드 사이의 OTSS 연결을 결정하는 단계는,
    연결 요청이 도착하는 경우, 상기 광 네트워크의 타임 슬롯의 상기 상태, 상기 목적지 노드의 정보 및 요청된 대역폭에 따라, 상기 발신지 노드에 의해 가용 경로, 파장 및 상기 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간을 계산하는 단계; 및
    상기 가용 경로, 상기 파장 및 상기 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 상기 시작/종료 시간에 따라 상기 발신지 노드에 의해 상기 OTSS 연결을 수립하는 단계
    를 포함하는, 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 OTSS 연결을 수립하는 단계는,
    타임 슬롯 예약을 위한 메시지와 상기 가용 경로, 상기 파장 및 상기 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 상기 시작/종료 시간에 관한 정보를, 상기 메시지가 상기 목적지 노드에 의해 수신되거나 실패가 발생할 때까지, 상기 발신지 노드에 의해 상기 가용 경로 상의 다른 광 스위칭 노드로 송신하는 단계;
    상기 메시지가 상기 가용 경로 상의 상기 다른 광 스위칭 노드에 의해 수신된 후에, 상기 가용 경로, 상기 파장 및 상기 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 상기 시작/종료 시간에 관한 상기 정보에 따라, 상기 가용 경로 상의 상기 목적지 노드 이외의 광 스위칭 노드 각각에 의해, 상기 가용 경로 상의 다음 광 스위칭 노드에 연결된 출력 광섬유 포트에 대해 상기 주기적 타임 슬롯을 예약하는 단계 - 예약된 타임 슬롯은 예약된 주기 내에 다른 연결에 의한 점유가 허용되지 않음 - ;
    상기 메시지가 상기 목적지 노드에 의해 수신된 후에, 확인 메시지가 상기 발신지 노드에 의해 수신될 때까지 상기 목적지 노드에 의해 상기 가용 경로 상에서 상기 확인 메시지를 송신하는 단계; 및
    상기 확인 메시지를 수신한 후에, 상기 가용 경로 상의 상기 목적지 노드 이외의 광 스위칭 노드 각각에 의해 상기 광 스위치 제어기를 구성하는 단계 - 상기 광 스위치 제어기를 구성하는 단계는 상기 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 상기 시작/종료 시간에 따라 주기적 스위칭 시점을 설정하는 단계를 포함함 -
    를 포함하는, 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 발신지 노드에 의해 데이터 스트림을 상기 OTSS 연결을 통해 상기 목적지 노드로 송신하는 단계는,
    상기 가용 경로 상의 파장 채널의 라인률(line rate)에 따라 리코딩된 데이터 스트림을 획득하도록 상기 발신지 노드에 의해 상기 데이터 스트림을 리코딩하는 단계 - 상기 데이터 스트림을 리코딩하는 단계는 상기 데이터 스트림을 재변조하는 단계 및 이를 상기 가용 경로의 제1 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 상기 시작/종료 시간에 따라 OTSS 부파장 광 채널로 집결시키는 단계를 포함함 - ;
    상기 가용 경로의 상기 제1 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 상기 시작 시간에, 상기 발신지 노드에 의해 상기 리코딩된 데이터 스트림을 상기 가용 경로 상의 다음 광 스위칭 노드로 송신하는 단계; 및
    상기 광 스위치 제어기에 의해 설정된 상기 스위칭 시점에 상기 가용 경로 상의 광 스위칭 노드 각각에 의해 광 스위치를 스위칭하여, 상기 입력 광섬유 포트에 도착하는 주기적 타임 슬라이스를 상기 출력 광섬유 포트로 스위칭하는 단계
    를 포함하는, 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 발신지 노드에 의해 가용 경로, 파장 및 상기 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간을 계산하는 단계는,
    상기 발신지 노드와 상기 목적지 노드 사이의 후보 경로를 획득하는 단계;
    상기 후보 경로의 각 파장 링크 상의 타임 슬롯의 상태와 전파 지연(propagation delay)에 따라 상기 후보 경로 상의 결합 가용 타임 슬롯을 계산하는 단계;
    상기 후보 경로 상의 상기 결합 가용 타임 슬롯의 전체 데이터 송신 대역폭이 상기 요청된 대역폭 이상인 경우, 상기 후보 경로를 상기 가용 경로로 결정하고, 상기 파장 및 상기 가용 경로 상의 상기 결합 가용 타임 슬롯에 따라 상기 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 상기 시작/종료 시간을 결정하는 단계; 및
    그렇지 않은 경우, 상기 가용 경로가 결정될 때까지 상기 단계들을 반복하는 단계
    를 포함하는, 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 후보 경로 상의 결합 가용 타임 슬롯을 계산하는 단계는,
    상기 후보 경로의 각 파장 링크에 대해, 상기 파장 링크 상의 타임 슬롯의 상기 상태에 따라 상기 파장 링크 상에서 점유되는 타임 슬롯의 집합을
    Figure 112017072495694-pct00065
    로 정의하는 단계 - ψi는 파장 링크 ei 상에서 점유되는 타임 슬롯의 집합이고,
    Figure 112017072495694-pct00066
    및
    Figure 112017072495694-pct00067
    는 파장 링크 ei 상에서 점유되는 k번째 타임 슬롯의 시작/종료 시간을 각각 나타내며, Ki는 파장 링크 ei 상의 점유 타임 슬롯의 개수임 - ;
    H1회의 반복에 의해 아래와 같은 타임 슬라이스 이동(shift) 및 결합 알고리즘을 사용하여 결합 점유 타임 슬롯을 획득하는 단계 - H1은 상기 후보 경로의 파장 링크의 개수이고,
    Figure 112017072495694-pct00068
    는 파장 링크 ei의 전파 지연이며, ψc 및
    Figure 112017072495694-pct00069
    는 상기 결합 점유 타임 슬롯 및 누적 전파 지연을 각각 나타내고, ψc의 초기값은 공집합이며
    Figure 112017072495694-pct00070
    의 초기값은 0이고 i는 1 내지 H1임 - ; 및
    (1)
    Figure 112017072495694-pct00071

    (2)
    Figure 112017072495694-pct00072

    (3)
    Figure 112017072495694-pct00073

    상기 결합 가용 타임 슬롯을
    Figure 112017072495694-pct00074
    로서 획득하는 단계
    를 포함하는, 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 파장 및 상기 가용 경로 상의 상기 결합 가용 타임 슬롯에 따라 상기 가용 경로의 각 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 상기 시작/종료 시간을 결정하는 단계는,
    상기 가용 경로 상의 상기 결합 가용 타임 슬롯으로부터, 주기적 가용 타임 슬롯
    Figure 112017072495694-pct00075
    의 하나 이상의 그룹을, 전체 데이터 송신 대역폭이 상기 요청된 대역폭 이상인 제1 파장 링크 상에서 점유될 주기적 가용 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹으로서 선택하는 단계 -
    Figure 112017072495694-pct00076
    ,
    Figure 112017072495694-pct00077
    및 N은 상기 제1 파장 링크 상의 n번째 가용 타임 슬롯의 시작/종료 시간 및 상기 제1 파장 링크 상의 가용 타임 슬롯의 개수를 각각 나타냄 - ; 및
    상기 제1 파장 링크 상에서 점유될 주기적 가용 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹에 따라, 상기 가용 경로의 다른 파장 링크 상에서 점유될 주기적 타임 슬롯의 하나 이상의 그룹의 시작/종료 시간을 아래와 같이 계산하는 단계 -
    Figure 112017072495694-pct00078
    및
    Figure 112017072495694-pct00079
    은 파장 링크 ej 상의 n번째 가용 타임 슬롯의 시작/종료 시간을 각각 나타내고, j는 2 내지 H2이며, H2는 상기 가용 경로의 파장 링크의 개수이고
    Figure 112017072495694-pct00080
    는 파장 링크 ek의 전파 지연임 -
    Figure 112017072495694-pct00081
    ,
    Figure 112017072495694-pct00082

    를 포함하는, 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    타임 슬라이스는 보호 시간에 의해 서로 분리되고,
    상기 방법은,
    시간 동기화 오차 또는 전파 지연 변동이 상기 보호 시간을 초과하여 타임 슬라이스 간의 충돌이 발생하는 경우, 충돌하는 광 스위칭 노드의 출력 광섬유 포트에서 전기 영역 또는 광 영역의 장치에 의해 상기 타임 슬라이스를 지연시키는 단계
    를 더 포함하는, 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 방법.
  11. 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 시스템으로서,
    광 네트워크의 타임 슬롯의 상태에 따라 발신지 노드와 목적지 노드 사이의 OTSS(optical time slice switching) 연결을 결정하도록 구성되는 결정 모듈 - 상기 OTSS 연결은 인접 광 스위칭 노드 사이의 파장 링크를 포함함 - ; 및
    시간 영역의 주기적 OTSS 프레임을 사용하여 상기 파장 링크 상에서 데이터 스트림을 송신하도록 구성되는 송신 모듈 - 각각의 OTSS 프레임은 가변 길이 타임 슬라이스를 포함하고 동일한 파장 링크 상의 OTSS 프레임은 동일한 타임 슬라이스를 포함하며, 주기적 타임 슬라이스의 각 그룹은 OTSS 부파장 광 채널을 이루고, 각각의 광 스위칭 노드는 입력 광섬유 포트에 도착하는 타임 슬라이스를 광 스위치 제어기에 의해 출력 광섬유 포트로 스위칭함 -
    을 포함하고,
    각각의 광 스위칭 노드에 의해 시간 서버로부터 고정밀 시간 신호를 획득하여 상기 광 스위칭 노드의 지역 시간을 동기화하는, 시간 동기화에 기초한 전광 타임 슬라이스 스위칭 시스템.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103580771B (zh) * 2013-11-11 2016-01-20 清华大学 基于时间同步的全光时片交换方法
CN104601217A (zh) * 2015-02-15 2015-05-06 桂林恒毅金宇通信技术有限公司 智能光口旁路交换保护系统
CN110166161B (zh) * 2015-06-02 2020-10-20 麻省理工学院 在波分复用光通信网络中用于业务减损的自动评估的方法
KR102644302B1 (ko) * 2016-10-17 2024-03-07 한국전자통신연구원 패킷형 광 신호 스위치의 제어 장치 및 방법
CN107241660B (zh) * 2017-06-26 2021-07-06 国网信息通信产业集团有限公司 面向智能电网业务的全光灵活粒度的交换网络架构及方法
CN110601999B (zh) * 2018-06-12 2022-03-04 华为技术有限公司 资源预留的方法与装置
US11042416B2 (en) * 2019-03-06 2021-06-22 Google Llc Reconfigurable computing pods using optical networks
CN110768830B (zh) * 2019-10-23 2022-07-12 许昌许继软件技术有限公司 一种时间同步管理的角色切换方法
CN113115134B (zh) * 2021-03-15 2022-02-18 清华大学 一种大地址空间跨域光互联方法
CN113193918B (zh) * 2021-04-26 2022-08-09 上海交通大学 将时间和频率传递信号复合到单个100g波分复用信道传输的装置
CN116015460A (zh) * 2021-10-19 2023-04-25 华为技术有限公司 一种业务部署方法及相关设备
CN115175027B (zh) * 2022-06-30 2023-06-23 苏州大学 面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法
CN114979844B (zh) * 2022-07-21 2022-10-21 阿里巴巴（中国）有限公司 一种光交换机以及数据通信系统
CN115623365B (zh) * 2022-09-13 2023-07-11 苏州大学 全光数据中心网络的业务部署方法、系统及光通道

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070223921A1 (en) 2006-03-24 2007-09-27 Fujitsu Limited Optical switch system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7734176B2 (en) * 2003-12-22 2010-06-08 Intel Corporation Hybrid optical burst switching with fixed time slot architecture
CN1956563A (zh) * 2005-10-25 2007-05-02 华为技术有限公司 一种流业务的调度方法及系统
CN101677416B (zh) * 2008-09-19 2012-12-19 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种超高速光突发交换网的组包和解包方法及其系统
CN101753407B (zh) * 2008-11-28 2012-05-23 华为技术有限公司 一种obs组帧方法和装置
CN103580771B (zh) * 2013-11-11 2016-01-20 清华大学 基于时间同步的全光时片交换方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070223921A1 (en) 2006-03-24 2007-09-27 Fujitsu Limited Optical switch system

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