KR20140069106A - 파장 분할 다중화 광 네트워크에서 스펙트럼 용량의 할당 - Google Patents

파장 분할 다중화 광 네트워크에서 스펙트럼 용량의 할당 Download PDF

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Abstract

WDM 광 네트워크에서 스펙트럼 용량을 할당하는 방법은, - 연결 요구들의 그룹을 제공하는 단계(4), - 광 신호를 투명하게 전달하도록 적응되는 후보 광 경로들의 그룹을 한정하는 단계, - 각 후보 광 경로에 대해 수락 가능한 가장 높은 효율을 한정하는 단계, - 상기 연결 요구들에 대해 각 공간 경로를 계산하는 단계(6), - 각 후보 광 경로에 대해, 상기 후보 광 경로에 부합하는 연결 요구들을 결정하는 단계(12)와, 상기 후보 광 경로의 스펙트럼 자원 절약을, 상기 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 효율에 대해 사용될 스펙트럼 자원들과, 상기 부합하는 연결 요구들의 총 용량에 대해 상기 기준 스펙트럼 효율을 통해 사용될 스펙트럼 자원들 사이의 차이의 함수로서, 계산하는 단계(12), - 스펙트럼 자원들을 선택하여(12), 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 자원 절약을 갖는 후보 광 경로에 할당하는 단계, - 선택된 후보 광 경로를 제거하고(14), 부합하는 연결 요구들을 결정하는 단계로 반복하는 단계를 포함한다.

Description

파장 분할 다중화 광 네트워크에서 스펙트럼 용량의 할당{ALLOCATION OF SPECTRAL CAPACITY IN A WAVELENGTH-DIVISION MULTIPLEXING OPTICAL NETWORK}
본 발명은 파장 분할 다중화(WDM) 광 네트워크들의 기술 분야에 관한 것이고, 보다 구체적으로 이러한 네트워크들에서 스펙트럼 용량을 할당하는 방법에 관한 것이다.
중심부 및 대도시 광 네트워크들 내에서, 데이터는 국제 통신 연합(ITU)에 의해 표준화된 400 GHz, 200 GHz, 100 GHz 또는 50 GHz와 동일한 정규 채널 간격들을 갖는 광 주파수들의 정규 격자들 상에서 정렬된 광 신호들에 의해 송신된다. 가장 짧은 채널 간격들은 더 높은 스펙트럼 효율들에 대응하고, 따라서 더 많은 용량을 운반하는 것을 가능케 한다. 이들 채널 간격들은 또한 광 섬유들을 따른 전파 도중의 비선형 결함들과 같은 가장 유해한 물리적인 저하들에 대응한다. 필터링 및 차단 문제들은 또한 투명 광 네트워크 노드들에서 광 신호들의 저하를 야기한다. 격자 표준화는 광 투명도를 위해 편리한데, 왜냐하면 이러한 표준화가 광 신호들을 전자 도메인에서 비용이 드는 변환이 없이, 광 노드들을 가로질러 네트워크 링크마다 투명한 방식으로 전달하는 것을 쉽게 하기 때문이다.
대역폭-애자일(bandwidth-agile) 파장 선택 스위치들의 가용성과 결합된 높은 데이터 레이트 송신에 대한 코히어런트 검출의 최근의 도래는 비표준 채널 간격을 갖는 광 송신에 대한 관심을 상승시켰다.
US2006/251419는 광 링크들에 의해 결합된 노드들의 광 네트워크에서 제 1 노드로부터 제 2 노드로 대역폭을 할당하는 방법을 기술한다. 이 방법은 제 1 노드와 제 2 노드 사이의 가상의 경로를 요청하는 최종 사용자로부터의 요청을 수용함으로써 시작한다. 가상의 경로는 그들 사이에 관련된 대역폭 요건들을 갖는다. 제 1 노드와 제 2 노드 사이의 물리적인 경로는 다수의 이러한 물리적인 경로들로부터 선택된다. 이후 서비스 공급자는 물리적인 경로가 요청된 가상 경로의 대역폭 요건을 충족시키기 위해 사용 가능한 충분한 대역폭을 갖는지를 결정한다. 물리적인 경로를 선택하는 단계와, 물리적인 경로를 위해 사용 가능한 대역폭을 결정하는 단계는, 수용 가능한 물리적인 경로가 발견되거나, 또는 복수의 물리적인 경로들 각자 모두가 선택될 때까지 반복된다. 수용 가능한 물리적인 경로가 발견되면, 수용 가능한 물리적인 경로가 할당된다.
GB2329291은 가입자들의 수를 확장할 수 있는 파장 분할 다중화 광섬유 가입자 네트워크를 기술한다. 요청된 서비스들에 대한 대역폭 할당 방법은 광섬유 가입자 네트워크의 중앙국에서 수행된다. 서비스 요청 신호가 수신되면, 교환 제어기는 제 1 광 파장으로부터 마지막 광 파장을 향해 가입자 그룹의 각 광 파장의 남아 있는 사용 가능한 대역폭을 결정한다. 교환 제어기는, 남아 있는 충분한 대역폭을 갖는 파장이 식별될 때까지, 각 파장에서 검출된 남아 있는 대역폭이 서비스가 요청한 대역폭 이상인지를 결정한다. 가입자 광 파장들 중 어느 하나의 파장에 대해 사용 가능한 파장이 요청된 서비스 대역폭 이상일 때, 교환 제어기는 요청된 서비스를 요청 가입자에게 제공하기 위하여 요청된 대역폭을 할당한다.
US2003/072052는 중심부 네트워크에 대한 비차단 트래픽 처리량을 최적화하기 위하여, 네트워크 내에서 파장을 할당하는 광 파장 분배 방법을 기술한다. 네트워크는 특정 파장들의 광 반송파들의 할당에 기초하여 네트워크 단대단 운반을 제공하고, 적절한 광 반송파들의 분배를 구현하여, 네트워크를 가로질러 요구되는 단대단 파장 경로 연결을 달성한다.
본 발명의 과제는, 공평 제한 하에서 연결 당 요구되는 평균 수의 재생성기들을 유지하면서 탄성적인 채널 간격을 사용함으로써, 주어진 세트의 연결 요구들에 대해 주어진 토폴로지에 대응하는 WDM 네트워크의 전체 용량을 증가시키는 것이고, 또한 광 경로들을 선택할 때 사용되는 값비싸고 전력을 많이 소비하는 광-전기 디바이스들인 재생성기들의 평균 수를 제어하는 것이다.
일 실시예에 있어서, 본 발명은 복수의 광 링크들에 의해 연결된 복수의 광 스위칭 노드들을 포함하는 WDM 광 네트워크에서 스펙트럼 용량을 할당하는 방법을 제공하고, 이 방법은,
- 소스 노드, 목적지 노드, 및 소스 노드에서 목적지 노드 사이에서 송신될 필요가 있는 용량을 포함하는 연결 요구들의 그룹을 제공하는 단계,
- 입구 노드, 출구 노드 및 입구 노드로부터 출구 노드로 광 신호를 투명하게 전달하도록 적응되는 하나 이상의 광 링크들의 시퀀스를 포함하는 후보 광 경로들의 그룹을 광 네트워크 내에서 한정하는 단계,
- 각 후보 광 경로에 대해 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 효율을 한정하는 단계,
- 연결 요구들의 하위세트에 대해 각 공간 경로를, 광 링크들의 사용 가능한 스펙트럼 용량의 함수로서, 그리고 연결 요구들이 기준 스펙트럼 효율을 사용하여 충족된다는 가정하에, 계산하는 단계,
- 각 후보 광 경로에 대해, 후보 광 경로에 부합하는 연결 요구들의 하위세트의 연결 요구를 결정하는 단계로서, 부합하는 연결 요구는 후보 광 경로의 하나 이상의 링크들의 전체 시퀀스를 포함하는 공간 경로를 구비하는, 연결 요구를 결정하는 단계와, 후보 광 경로의 스펙트럼 자원 절약을, 후보 광 경로의 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 효율을 사용하여 후보 광 경로의 부합하는 연결 요구들의 총 용량에 대해 사용될 스펙트럼 자원과, 기준 스펙트럼 효율을 사용하여 후보 광 경로의 부합하는 연결 요구들의 총 용량에 대해 사용될 스펙트럼 자원 사이의 차이의 함수로서, 계산하는 단계,
- 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 자원 절약을 갖는 후보 광 경로를 구축될 광 경로로 선택하고, 선택된 후보 광 경로에 스펙트럼 자원을, 부합하는 연결 요구들의 총 용량과 선택된 후보 광 경로의 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 효율의 함수로서 할당하는 단계,
- 후보 광 경로들의 그룹으로부터 선택된 후보 광 경로를 제거하고, 나머지 후보 광 경로들에 대해 부합하는 연결 요구들을 결정하는 단계를 반복하는 단계를 포함한다.
실시예들에 따라, 이러한 방법은 아래의 특징들 중 하나 이상을 포함한다.
실시예들에 있어서, 이 방법은,
- 구축될 광 경로에 부합하는 각 연결 요구에 대해, 연결 요구의 할당된 하위경로를, 구축될 광 경로의 하나 이상의 링크들의 전체 시퀀스에 대응하는 연결 요구의 공간 경로의 부분으로서 한정하는 단계,
- 나머지 후보 광 경로에 대해, 나머지 후보 광 경로의 하나 이상의 링크들을 포함하는 할당된 하위경로를 갖는 연결 요구가 나머지 후보 광 경로에 대해 부합하는 연결 요구가 아니라는 추가적인 조건 하에서, 부합하는 연결 요구들의 결정을 갱신하는 단계를 더 포함한다.
방법의 실시예들에 있어서, 후보 광 경로에 대해 부합하는 연결 요구들을 결정하는 단계는,
- 하위세트의 각 연결 요구에 대해 제 1 재생성 카운터를 한정하는 단계,
- 연결 요구가 부합하는 연결 요구인, 구축될 다수의 광 경로들의 함수로서 제 1 재생성 카운터를 증분하는 단계,
- 연결 요구의 할당되지 않은 하위경로를, 연결 요구가 부합하는 연결 요구인, 구축될 상기 광 경로들 중 어느 링크도 포함하지 않는 연결 요구의 공간 경로의 일 부분으로서 결정하는 단계,
- 참조 공간 효율을 사용함으로써 할당되지 않은 하위경로 상에서 재생성의 수를 추정하여 연결 요구의 제 2 재생성 카운터를 결정하는 단계, 및
- 하위세트의 각 연결 요구에 대해, 가상 재생성의 수를 제 1 및 제 2 재생성 카운터들의 함수로서 계산하는 단계를 더 포함하고,
가상 재생성의 수가 특정 임계값보다 크도록 증분될 연결 요구는 후보 광 경로에 대해 부합하는 연결 요구가 아니다. 방법의 실시예들에 있어서, 가상 재생성의 수는, 참조 스펙트럼 효율을 사용함으로써 연결 요구의 할당되지 않은 하위경로를 따른 추정된 물리적 장애들의 함수로서 계산된다.
실시예들에 있어서, 방법은,
연결 요구에 대한 재생성의 최소 수를 연결 요구의 공간 경로를 따른 추정된 물리적인 장애들의 함수로서 계산하는 단계와, 임계값을 재생성들의 최소 수의 함수로서 계산하는 단계를 더 포함한다. 방법의 실시예들에 있어서, 임계값의 계산 단계는 재생성들의 최소 수의 선형 함수로서 이루어진다.
방법의 실시예들에 있어서, 각 후보 광 경로에 대해 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 효율을 한정하는 단계는 비트 에러 레이트 요건의 함수로서 이루어진다. 방법의 실시예들에 있어서, 각 후보 광 경로에 대해 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 효율을 한정하는 단계는 후보 광 경로의 링크들의 시퀀스를 따른 추정된 물리적인 장애들의 함수로서 이루어진다.
방법의 실시예들에 있어서, 물리적인 장애들은 유효 길이, 교차된 광 네트워크 노드들의 등가의 길이들, 잔류 색차 분산, 축적된 대역내 크로스토크 및 링크들의 시퀀스를 따른 축적된 비선형 효과들의 추정된 레벨 중에서 선택된 파라미터들의 함수로서 추정된다.
방법의 실시예들에 있어서, 연결 요구의 하위세트에 대한 각 공간 경로를 계산하는 단계는 가장 짧은 거리 경로에 기초한 부하균형 라우팅 처리를 통해 이루어진다.
방법의 실시예들에 있어서, 연결 요구의 하위세트는 차단 조건 예컨대 스펙트럼 차단 조건을 겪지 않는 가능한 많은 연결 요구들에 대해 공간 경로를 계산함으로써 한정된다.
방법의 실시예들에 있어서, 후보 광 경로의 스펙트럼 자원 절약의 계산이 후보 광 경로의 링크들의 경비 파라미터의 함수로서 추가로 이루어진다. 방법의 실시예들에 있어서, 기준 스펙트럼 효율은 기준 채널 간격과 기준 신호 변조 방식의 조합에 관련되고, 스펙트럼 자원 절약은 정수의 기준 채널 간격들로서 계산된다. 방법의 실시예들에 있어서, 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 효율은 수락 가능한 가장 낮은 채널 간격의 조합과 관련되고, 스펙트럼 자원 절약은 수락 가능한 가장 낮은 채널 간격의, 및 구축될 광 경로들 사이의 비선형 상호작용들 및/또는 크로스토크를 경감하도록 적응된 추가적인 보호 대역 폭의 함수로서 추가적으로 계산된다.
방법의 실시예들에 있어서, 방법은,
연결 요구들의 제 1 하위세트에 포함되지 않는 연결 요구들을 포함하는 연결 요구들의 제 2 하위세트를 선택하는 단계,
구축될 광 경로들에 할당된 스펙트럼 자원을 할인함으로써 광 링크들의 사용 가능한 스펙트럼 용량을 갱신하는 단계,
후보 광 경로들의 그룹을 재초기화하는 단계, 및
연결 요구들의 제 2 하위세트에 대한 각 공간 경로들을 계산하는 단계로부터 방법을 반복하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 하여금 상술한 방법들 중 하나를 실행하게 하는 컴퓨터 실행 가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 제공한다.
본 발명의 양상들은 '탄성적인 채널 간격'(ECS)으로도 언급되는 비표준의, 정규 또는 비정규의 광 주파수 격자들과 네트워크 노드들의 투명도를 효율적으로 결합함으로써 스펙트럼 용량을 할당하는 방법을 제공하는 개념에 기초한다. ECS는 네트워크 링크들 내에서 채널 간격의 애드혹 튜닝에 대응한다.
본 발명의 기초의 개념은, 공평 제한 하에서 연결 당 요구되는 평균 수의 재생성기들을 유지하면서 탄성적인 채널 간격을 사용함으로써, 주어진 세트의 연결 요구들에 대해 주어진 토폴로지에 대응하는 WDM 네트워크의 전체 용량을 증가시키는 것이다.
본 발명의 양상들은 각 연결에 대한 채널 간격의 특정 적응을 이러한 연결이 연결해야 하는 거리의 함수로서 달성하는 개념에 기초한다.
본 발명의 양상들은 중심부, 대도시 중심부 및 대도시 네트워크들이 넓은 지리적인 영역들에 걸쳐 확산될 수 있고, 네트워크 노드들 중 십분의 일의 수 배의 노드들을 포함할 수 있는 것의 관찰에 기초한다. 노드들의 수가 그렇게 많을 때, 연결 파장 할당에 의한 종래의 연결이 사용된다면, 동일한 링크들, 입구 노드 및 출구 노드를 갖는 동일한 광 경로 내에서 전파하는 연결들의 많은 수를 구비하는 확률은 감소한다.
대조적으로, 본 발명의 기초의 개념은, 소스로부터 목적지로의 공통 공간 경로 또는 공간 경로들 내의 공통 부분을 갖는 연결 요구들을 결정하고, 가능한 많은 이들 연결 요구들을 그들의 공통 경로 또는 경로 부분을 따른 동일한 광 경로에 할당하는 것이다. 본 명세서에서 사용된 광 경로는 입구로부터 출구까지 어떠한 광-전기 변환도 겪지 않는 투명한 광 연결을 언급한다. 광 경로는 대응하는 연결 요구들의 총 용량을 전송하기 위하여 복수의 인접한 파장 채널들을 포함할 수 있다. 효율적인 신호 변조 방법들 및/또는 이들 파장 채널들에 대한 광 채널 간격을 선택함으로써, 스펙트럼 자원들의 최적의 사용이 광 경로에 할당되게 할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 양상들은 예로서 도면들을 참조하여 이후로 기술된 실시예들로부터 자명해질 것이고, 이들을 참조하여 명료해질 것이다.
도 1은 WDM 광 네트워크의 개략적인 도면.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 실시예를 도시하는 흐름도.
도 3은 연결 요구에 관련될 수 있는 후보 광 경로들의 조합들의 개략도.
도 4는 표준 주파수 격자 상에 표준 파장 할당의 예를 도시하는 도면.
도 5는 광 경로 내에서 파장 채널들을 구성하는 상이한 방식들에 대해, WDM 네트워크 내의 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 효율을 송신 도달의 함수로서 도시하는 그래프.
도 6은 표준 주파수 격자 상에 할당된 각 스펙트럼 대역들 내에서 탄성적인 파장 할당의 예를 도시하는 도면.
도 7은 파장 할당의 수 개의 방법들에 대한 연결 요구들의 수의 함수로서 차단 비율을 도시하는 그래프.
도 8은 파장 할당의 수 개의 방법들에 대한 연결 요구들의 수의 함수로서 양방향 연결당 재생성기의 평균 수를 도시하는 그래프.
도 1은 WDM 광 네트워크를 도시한다. 노드들(N1 내지 N15)은 링크들(2)을 통해 연결된다. 이들 링크들(2)은 WDM 신호들을 전송한다. 링크들(2)은, 제 1 노드(1)로부터 제 2 노드(1)에 WDM 신호를 전송하기 위한 섬유와 제 2 노드(1)로부터 제 1 노드(1)에 WDM 신호를 전송하기 위한 섬유를 포함하는, 광 섬유들의 양방향 쌍들이다.
연결 요구(Dk)는 한 쌍의 소스 및 목적지 노드들 사이에서 특정 용량을 갖는 연결에 대한 고객으로부터의 요청에 대응한다. 용량은 고객이 갖기 원하고, 초당 비트로 결정될 수 있는 데이터 레이트로서 한정될 수 있다. 예컨대, 연결 요구(3)는 노드(N1)와 노드(N4) 사이에서 결정된 용량에 대한 요청이다.
이러한 네트워크 내에서 스펙트럼 자원들을 연결 요구들의 한 세트에 할당하는 방법이 도 2를 참조하여 이제 기술될 것이다.
초기 단계(4)에서, 스펙트럼 자원들이 방출되고, 네트워크는 표준으로 간주된다. 그러므로, 각 링크는 광 주파수들의 동일한 정규 격자 상에 동일한 수의 파장 채널들(Nch)을 갖는다. 할당이 연결 요구들(Dk)의 한 세트를 기초로 하여 이루어지기 때문에, 연결 요구들의 초기 목록은 요구(0)로 지정된 초기 연결 요구들(Dk)의 세트로서 한정된다. 연결 요구들은 하나의 광 파장 채널의 입도에서 고려된다. 이를 위해, 낮은 레벨의 입도에서 처리가 이미 행해졌다고 가정된다.
노선 계산을 위해, 표준 주파수 격자와 기준 변조 레이트를 갖는 기준 네트워크가 먼저 고려된다. 도 4는 표준 주파수 격자 상에 정렬된 상태로 남아 있는 주파수 대역들 내의 파장 할당을 도시한다. 각 신호(21)는 스펙트럼 슬롯(20)에 할당된다. 광 신호들은 파장 채널당 100 Gb/s의 기준 레이트로 변조된다. 그러나, 이러한 변조 레이트는 제한적이지 않고, 임의의 다른 변조 레이트들이 기준 레이트로 사용될 수 있다.
제 1 단계(5)는 단계(7)에서 사용될, srd(i)로 언급되는 빈 목록을 생성하는 것이다. 이후, 방법의 단계(6)는 가능한 많은 연결 요구들(Dk)을 위한 노선을 계산하는 것이다. 각 요구는 초기 연결 요구들의 세트로부터 차례로 라우팅된다. 이러한 노선 계산은 이전에 라우팅된 요구들에 의해 점유되지 않은 사용 가능한 스펙트럼 자원들에 의존하는 최단 경로를 따르는 것과 같은 일반 방법을 통해 이루어질 수 있다. 더욱이, 부하 조정 방법들은 이러한 노선 계산을 달성하기 위하여 사용될 수 있다. 부하 조정 방법들은 링크들의 부하들 사이의 불균형을 경감시키는 장점을 갖는다. 이러한 라우팅은 초기 연결 요구들의 세트로부터 더 이상의 연결 요구들이 라우팅될 수 없을 때까지 행해진다. 요구가 성공적으로 라우팅될 때마다, 단계(7)에서 성공적으로 라우팅된 요구들(srd(i))의 목록에 부가된다. 나머지 연결 요구들은 단계(6)의 다음 반복을 위해 초기 요구들의 세트 내에 유지된다. 색인(i)은 노선 계산 단계(6)의 다수의 반복들을 지정한다.
단계(6)에서, 각 링크(2)는 링크를 통해 라우팅된 모든 연결 요구들을 추적한다. 이것은 각 링크에 의해 라우팅된 요구들의 목록을 저장 및 갱신함으로써 행해질 수 있다.
숫자 8은 방법의 중지를 결정하는 시험에 대응하고, 숫자 10은 재생성기들의 최소 수의 계산에 대응한다. 이들 단계들은 아래에서 기술될 것이다.
단계(11)는 후보 광 경로들(LocalTL)의 한 세트와 대응하는 스펙트럼 효율들의 결정이다. {TL}을 네트워크 내에서 이론적으로 가능한 광 경로들의 세트로 언급한다. 그러나, 단계(6)에서 획득된 노선 계산이 전체적으로 점유되지 않은 네트워크의 일부 부분들을 예컨대 이들 부분들 내의 연결 요구들의 부족으로 인해 남겨졌다면, {TL}로부터 일부 가능한 광 경로들, 즉 계산된 노선들 중 어느 것에도 포함되지 않는 링크들을 따르는 광 경로들을 이미 배제하는 것이 가능하다. LocalTL(n)은 후보 광 경로들(LocalTL)의 세트 내에서 색인 "n"에 대응하는 하나의 후보 광 경로를 지정한다. 단계(11) 내지 단계(15)로부터, 표준 주파수 격자와 기준 변조 레이트를 갖는 기준 네트워크에 대한 제한은 억압된다. 대신에, 신호 변조 방식 및/또는 채널 간격에 대해 자유도가 도입된다. 후보 광 경로들의 세트는 네트워크에서 사용될 수 있는 가능한 모든 후보 광 경로들이다. 후보 광 경로는 WDM 신호가 투명하게 커버할 수 있는 하나 이상의 링크들의 연속물에 대응한다. 단계(12) 도중에, 각 후보 광 경로(LocalTL(n))는 입구 노드로 불리는 첫 번째 노드로부터 출구 노드로 불리는 마지막 노드까지 후보 광 경로를 횡단하는 srd(i)의 연결 요구들에 결합된다.
네트워크 내에 도입된 자유도의 관점에서, 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 효율은 각 후보 광 경로에 대해 결정된다. 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 효율은 물리적인 장애에 기초하여 계산되고, 비트/(초×Hz)의 단위로 결정될 수 있다.
가장 높은 스펙트럼 효율은 채널 간격과 신호 변조 방식의 쌍에 대응한다. 실제, 광 경로는 송신 요건의 특정 품질을 충족해야 한다. 그러므로, 송신 요건의 특정 품질을 충족하는 채널 간격과 신호 변조 방식의 가장 효율적인 쌍은, 물리적인 장애들, 즉 잔류 색차 분산, 축적된 대역내 크로스토크 및 링크들의 시퀀스를 따라 축적된 비선형 효과들의 추정 레벨의 함수로서 결정된다. 물리적인 모델들은 이러한 물리적인 장애들을, 예컨대 광섬유 유형, 광섬유 길이, 광 노드들의 등가 길이, 등의 함수로서 추정하기 위하여 사용될 수 있다. 이들 물리적인 모델들 중 하나는, G. Bosco 등에 의한 "On the Performance of Nyquist-WDM Terabit Superchannels Based on PM-BPSK, PM-QPSK, PM-8QAM or PM-1 6QAM Subcarriers"(Journal of Lightwave Technology, Vol. 29, n°l , 2011년 1월, 53쪽)에 기술되어 있다. 그러므로, 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 효율과 채널 간격과 신호 변조 방식의 대응하는 쌍은 각 후보 광 경로에 대해 이러한 모델들로부터 유도될 수 있다. 도 5는 표 1에 열거된 네트워크의 상이한 구성에 대해 후보 광 경로가 담당하는 거리의 함수로서 가장 높은 스펙트럼 효율의 그래프를 도시한다. 이러한 그래프는 G. Bosco 등에 의한 "On the Performance of Nyquist-WDM Terabit Superchannels Based on PM-BPSK, PM-QPSK, PM-8QAM or PM-1 6QAM Subcarriers"(JLT, Vol. 29, n°l , 2011년 1월, 53쪽)으로부터 유도된다. 본 명세서에서 사용되는 네트워크 구성은 네트워크내에 도입된 자유도의 정의를 인용한다.
구성명칭 채널 간격(GHz) 채널 변조 방식 광 투명도
D 유연함(>27.75) QPSK 예
E 50 유연함(QPSK, 8QAM 또는 16QAM) 예
F 30 유연함(QPSK, 8QAM 또는 16QAM) 예
G 유연함(>27.75) 유연함(QPSK, 8QAM 또는 16QAM) 아니오,불투명 네트워크
H 유연함(>27.75) 유연함(QPSK, 8QAM 또는 16QAM) 예
네트워크 구성과 후보 광 경로의 길이를 인식하면, 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 효율은 이러한 그래프를 통해 각 후보 광 경로에 대해 결정될 수 있다.
단계(14)는 가장 높은 스펙트럼 자원 절약에 대응하는 투명한 광 경로를 선택한다. 이러한 스펙트럼 자원 절약은 절약된 기준 채널 공간들의 수에 관해 결정될 수 있다. 스펙트럼 자원들의 절약은 네트워크 내에 도입된 자유도로부터, 즉 기준 채널 간격으로서 낮은 채널 간격 및/또는 기준 변조 방식으로서 더 효율적인 변조 방식을 사용하여 초래된다.
그러한 목적을 위해, 각 후보 광 경로(LocalTL(n))를 따라 얼마나 많은 기준 채널 공간들이 절약될 수 있는지를 나타내는 SL(n)을 계산하는 계산이 단계(12)에서 이루어진다. "n" 색인은 LocalTL 세트 내의 각 후보 광 경로(LocalTL(n))을 지정한다. 첫 번째로, 각 후보 광 경로에 부합하는 연결 요구들이 결정된다. 부합하는 연결 요구는 후보 광 경로에 의해 커버되는 링크의 연속물이 라우팅된 연결 요구의 공간 경로 내에서 포함되는 연결 요구에 대응한다. 예로서, 부합하는 연결 요구들은, 후보 광 경로를 형성하는 각 링크(2)에 의해 라우팅된 요구들의 모든 목록들 내에 어느 연결 요구들이 존재하는지를 제어함으로써 결정될 수 있다. 각 후보 광 경로에 대해 부합하는 연결 요구들의 최종 수는 Ch(n)으로 지정되고, 여기에서 "n"은 LocalTL 세트 내의 각 후보 광 경로의 색인이다.
두 번째로, 절약된 기준 채널 공간(SL(n))의 가장 높은 번호는, 각 후보 광 경로에 대해, 가장 높은 스펙트럼 효율에 대응하는 채널 간격과 변조 방식을 갖는 선택된 후보 광 경로에 결합된 부합하는 연결 요구들에 의해 점유된 전체 주파수 대역을 송신하기 위하여 필요한 기준 채널 공간들의 최소 번호의 함수로서 결정된다.
도 6은 표준 주파수 격자 상에서 정렬되는 주파수 대역(22) 내에서 탄성적인 파장 할당의 예이다. 주파수 대역(22)은 각 연결 요구들의 수 개의 신호들(21)을 포함한다. 주파수 대역(22)은 가장 높은 스펙트럼 효율에 대응하는 다수의 인접한 스펙트럼 슬롯들로 이루어지고, 가장 높은 스펙트럼 효율은 정수의 기준 채널 공간들과 동일한 총 폭을 점유한다.
정수의 기준 채널 공간들 내에서 주파수 대역 폭의 이러한 표현은 표준 WSSs에 순응하는 방법을 유리하게 유지한다. 실제, WSSs는, 주파수 대역(22)의 에지들이 WSSs의 정규 광학 주파수 격자와 정렬된 상태로 유지된다면, 각 주파수 대역 내에서 특별한 채널 간격이 무엇이든, 링크들(2)의 시퀀스를 따라 대응하는 주파수 대역들을 광학적으로 라우팅할 수 있다.
주파수 대역(22)은 또한, 동일한 광 섬유 내에서 전파하는 인접한 대역들 사이에서 비선형 상호작용들과 크로스토크를 경감시키기 위하여 대역들의 각 측면에서 요구되는 "주파수 대역 간" 간극들에 대응하는 보호 대역 폭을, 특히 이들 대역들이 매우 상이한 채널 간격들을 갖는다면, 통합할 수 있다.
절약된 기준 채널 공간들의 수의 계산은 광 경로에 의해 교차되는 링크들의 중요성을 나타내는 경비 계수들의 함수로서 추가로 수정될 수 있다.
후보 광 경로들은 단계(13)에서, 절약된 기준 채널 공간들(SL(n))의 가장 높은 것을 갖는 후보 광 경로로부터 가장 낮은 것을 갖는 후보 광 경로로 정렬된다. 단계(14)에서, 분류된 후보 광 경로들로부터 가장 높은 스펙트럼 자원 절약을 갖는 후보 광 경로는 구축될 광 경로로서 선택된다, 즉 스펙트럼 자원이 이러한 후보 광 경로에 할당된다.
구축될 광 경로를 구성하는 양방향 송신 링크들의 사용 가능한 스펙트럼 용량은 선택된 후보 광 경로의 절약된 기준 채널 공간들을 고려하여 갱신된다. 따라서, 이들이 노선 계산 단계에서 완전히 점유된 것으로 고려된다면, 수 개의 채널 공간들이 해제될 수 있어서, 아직 라우팅되지 않은 추가 연결 요구들을 위해 사용가능할 수 있다.
선택된 후보 광 경로에 부합하는 연결 요구들은 또한 선택된 후보 광 경로를 구성하는 각 링크(2)에 의해 라우팅된 요구들의 목록으로부터 제거된다.
동시에, 선택된 후보 광 경로를 구성하는 링크들의 스펙트럼 자원들은 이러한 후보 광 경로에 할당된다. 그러므로, 모든 부합하는 연결 요구들은 수퍼채널, 즉 격자 상의 수 개의 기준 슬롯들 상에서 분산될 수 있는 대역폭을 갖는 주파수 대역(22) 내에서 다시 그룹 지어진다.
선택된 후보 광 경로는 후보 광 경로들(LocalTL)의 세트로부터 제거된다.
화살표(16)와 시험(15)에 의해 표시된 바와 같이, 단계들(12,13 및 14)은 선택된 후보 광 경로가 제거되는 후보 광 경로들(LocalTL)의 세트를 통해 반복된다. 그러므로, 후보 광 경로들의 세트는 단계들(12,13 및 14)의 각 반복시 하나의 후보 광 경로만큼 감소된다. 단계들(12,13 및 14)은 성공적으로 라우팅된 요구들(srd(i))의 목록으로부터 각 연결 요구의 전체 공간 경로가 구축될 광 경로들의 할당된 스펙트럼 자원들에 결합될 때까지 반복된다.
화살표(17)에 의해 표시된 바와 같이, 방법은 이후, 이전에 거부된 연결 요구들, 요구(i+1)를, 단계(14)에서 해제된 네트워크 자원들을 사용하여, 라우팅하기 위하여 단계(6)로 되돌아간다. 예컨대, 이들 연결들은 단계(6)에서 스펙트럼 자원들의 부족으로 거절될 연결들이다.
제 1 단계(6)로 되돌아가는 이러한 루프(17)는, 연결 요구들의 초기 목록의 모든 연결 요구들이 라우팅될 때까지, 또는 시험(8)과 단계(9)에 의해 도시된 바와 같이, 임의의 추가적인 연결 요구를 수용하고 또한 이를 위한 노선을 계산하기 위한 충분한 스펙트럼 자원을, 단계(14)가 더 이상 해제할 수 없다면, 반복한다.
도 2에 도시되지 않은 다음 단계는 수퍼채널들의 구체적인 할당이다. 이러한 단계는 광 송신 윈도우를 따라 규칙적으로 이격된 대응하는 광 슬롯들을 각 수퍼채널에 결합시킨다.
연결 요구들의 하위세트 상에서 위의 방법을 통해 이루어진 연속적인 반복들의 예는 이제 도 3을 참조하여 매우 단순한 경우로 도시될 것이다. 고려되는 WDM 광 네트워크는 3개의 링크들(2)에 의해 연속적으로 링크된 4개의 노드들(N1, N2, N3 및 N4)을 포함한다. 오로지 하나의 연결 요구(3)를 포함하는 연결 요구들의 하위세트 상에서 반복들이 이루어진다. 연결 요구(3)(D1)는 노드(N1)과 노드(N4) 사이의 특정 용량에 대한 요구이다.
단계(6)에서, 연결 요구(3)는 노드들(N1, N2, N3 및 N4) 사이의 연속적인 링크들(LN1, LN2 및 LN3)을 따라 라우팅된다. 각 링크는 이러한 링크에 의해 라우팅되는 연결 요구들의 목록을 갖는다. 연결 요구들이 링크들(LN1, LN2 및 LN3) 내에서 라우팅될 때, 연결 요구(3)는 이들 3개의 링크들에 대응하는 목록에 부가된다.
단계(11)에서, 후보 광 경로들의 세트가 결정된다. 후보 광 경로들의 이러한 세트는 네트워크 내에서 사용될 수 있는 모든 가능한 후보 광 경로들의 목록이다. 이들 후보 광 경로들은 TL1, TL2, TL3, TL4, TL5 및 TL6이다.
단계(12)에서, 부합하는 연결 요구들은 각 후보 광 경로에 대해 결정된다. 연결 요구는, 이러한 연결 요구의 할당되지 않은 하위경로가 후보 광 경로를 구성하는 연결들의 각각을 포함한다면, 후보 광 경로에 대한 부합하는 연결 요구이다.
여기에서, 연결 요구(3)는 N1과 N4 사이의 모든 링크들 내에서 라우팅되고, 따라서 연결 요구(3)는 각 후보 광 경로에 대해 부합하는 연결 요구이다.
방법은 또한 단계(14)에서 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 자원 절약을 갖는 후보 광 경로를 선택한다. 이러한 예에서, TL3이 선택된다고 가정한다. 선택된 후보 광 경로는 구축될 광 경로로서 간주되고, 후보 광 경로(TL3)는 후보 광 경로들의 세트로부터 제거된다.
덧붙여, 후보 광 경로(TL3)의 선택으로 인해, 연결 요구(3)은 링크(LN3)에 의해 라우팅된 연결 요구들의 목록으로부터 제거된다.
방법은 이후 부합하는 연결 요구들을 결정하는 단계(7)로 다시 반복하고, 나머지 각 후보 광 경로에 대해 이를 실행한다. 그러므로, 이러한 제 2 반복에서, 후보 광 경로(TL3)가 제 1 반복에서 제거되었기 때문에, 부합하는 연결 요구들은 후보 광 경로들(TL1, TL2, TL4, TL5 및 TL6)의 세트에 대해 이제 결정된다.
연결 요구(3)는 링크(LN3)에 의해 라우팅된 연결 요구들의 목록에 더 이상 존재하지 않는데, 왜냐하면 링크(LN3)가 이제 연결 요구(3)의 할당된 하위경로에 대응하기 때문이다. 더욱이, 링크(LN3)가 후보 광 경로들(TL5 및 TL6)에 참여하기 때문에, 연결 요구(3)는 후보 광 경로들(TL5 및 TL6)에 대한 부합하는 연결 요구로서 더 이상 간주되지 않는다. 따라서, 요구(3)가 부합하는 연결 요구인 후보 광 경로들은 이제 TL1, TL2 및 TL4이다.
다시, 방법은 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 절약을 갖는 후보 광 경로를 선택한다. 이것이 제 1 예에서 TL4라고 간주한다. 선택된 후보 광 경로는 구축될 광 경로로 간주된다. 후보 광 경로(TL4)는 후보 광 경로들의 세트로부터 제거되고, 연결 요구(3)는 후보 광 경로(TL4)에 대응하는 링크들(LN1 및 LN2)에 의해 라우팅된 연결 요구들의 목록으로부터 제거되는데, 왜냐하면 링크들(LN1 및 LN2)이 이제 연결 요구(3)의 할당된 하위경로에 대응하기 때문이다.
더 이상의 연결 요구들이 임의의 링크에 의해 라우팅된 연결 요구들의 목록에 존재하지 않기 때문에, 즉 임의의 연결 요구들에 대해 임의의 할당되지 않은 하위경로가 남아 있지 않기 때문에, 방법은 종료된다. 구축될 광 경로들의 최종 연속물은 TL4 및 TL3이다.
제 2 예로서, 선택된 후보 광 경로가 제 2 반복에서 TL1이라고 간주한다: TL1은 후보 광 경로들의 세트로부터 제거되고, 연결 요구(3)는 LN1의 라우팅된 요구들의 목록으로부터 제거된다.
링크(LN2)의 라우팅된 요구들의 목록 내에서 여전히 연결 요구가 존재하기 때문에, 방법은 부합하는 연결 요구들을 결정하는 단계(12)로 다시 반복한다. 고려되는 후보 광 경로는 이제 TL2, TL4, TL5 및 TL6이다. 이러한 후보 광 경로를 구성하는 모든 링크들이 라우팅된 연결 요구들의 그들의 각 목록 내에서 연결 요구(3)를 포함하는 유일한 후보 광 경로는 TL2이다. 실제 연결 요구는 더 이상 링크들(LN1 및 LN3)의 라우팅된 요구들의 목록 내에 존재하지 않는다. 링크들(LN1 및 LN3)은 후보 광 경로들(TL4, TL5 및 TL6) 내에 포함된 연결 요구(3)의 하위대역들을 할당한다. 따라서, 후보 광 경로들(TL4, TL5 및 TL6)은 연결 요구(3)에 부합하지 않는다. 연결 요구(3)는 오로지 후보 광 경로(TL2)에만 부합한다.
그러므로, TL2는 제 3 반복에서 구축될 광 경로로서 선택된다. 구축될 광 경로들의 연속물은 TL1, TL2 및 TL3이 된다.
도 3에서, 재생성기들(23)은 체크 박스로서 표시된다. 위에서 기술된 단순한 예들은, 상이한 수의 재생성기들이 어느 후보 광 경로들이 구축될 광 경로들로서 선택되는지(TL4 및 TL3의 선택을 위한 하나의 재생성기, TL1, TL2 및 TL3의 선택을 위한 2개의 재생성기들)에 따라 주어진 연결 요구를 위해 사용될 것임을 도시한다.
광 경로들을 선택할 때 사용된 평균 수의 재생성기들(23)을 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 실제, 재생성기들은 값비싸고 전력을 많이 소비하는 광-전기 디바이스들이다.
그러한 목표를 위해, 연결 요구를 충족하기 위하여 필요한 최소 수의 재생성기들(MinRegk)은, 단계(6)에서 연결 요구를 라우팅함으로써 발견된 공간 경로에 따라 각 라우팅된 연결 요구(Dk)에 대해 단계(10)에서 추정된다.
함수 OverRegen[x]가 한정된다. 단계(12)에서, 연결 요구는, 연결 요구를 충족시키기 위해 필요한 유도된 수의 재생성기들이 이러한 연결에 대해 임계치(OverRegen[MinRegk])보다 더 많은 재생성기들을 의미하지 않는다면, 주어진 후보 광 경로에 대해 부합하는 연결 요구이다. 이러한 유도된 수는 가상적인 재생성 수로 불린다. 이러한 조건이 실제적이지 않다면, 연결 요구는 부합하는 연결 요구가 아니다.
연결 요구의 가상의 재생성 수를 계산하기 위하여, 연결 요구의 할당되지 않은 하위경로들이 결정되어야 한다. 할당되지 않은 하위경로들은 구축될 광 경로들의 임의의 링크를 아직 포함하지 않는 연결 요구의 공간 경로의 부분들이고, 구축될 광 경로들에 대해 연결 요구는 부합하는 연결 요구이다.
제 1 재생성 카운터는 연결 요구에 결합된 광 경로들의 수의 함수로서 계산된다. 이것은, 2개의 할당되지 않은 하위경로들에 의해 둘러싸인, 구축될 각 광 경로에 대해, 카운터가 2만큼 증분되고, 오로지 하나의 할당되지 않은 하위경로에 의해 둘러싸인, 구축될 각 광 경로에 대해, 카운터가 1만큼 증분되고, 할당되지 않은 하위경로들에 의해 둘러싸이지 않는, 구축될 각 광 경로에 대해, 카운터가 증분되지 않는 것을 의미한다.
제 2 재생성 카운터는 할당되지 않은 하위경로들 상에서 재생성들의 수를 물리적인 장애들의 함수로서 추정한다.
후보 광 경로에 대한 부합하는 연결 요구들의 결정이 이루어질 때, 추가적인 재생성기들의 유도된 수의 결정, 즉 후보 광 경로가 구축될 광 경로로서 선택된다면 얼마나 많은 재생성기들이 구축될 제 1 카운터가 되어야 하는지의 결정이 이루어진다.
추가적인 재생성기들의 유도된 수는, 후보 광 경로가 연결 요구의 2개의 할당되지 않은 하위경로들에 의해 둘러싸이면 2이고, 후보 광 경로가 오로지 하나의 할당되지 않은 하위경로에 의해 둘러싸이면 1이고, 할당되지 않은 하위경로들에 의해 둘러싸이지 않은 후보 광 경로에 대해 0이고 카운터는 증분되지 않는다. 덧붙여, 제 2 재생성 카운터는, 후보 광 경로가 구축될 광 경로로서 선택되면, 나머지 할당되지 않은 하위경로들 상에서 재생성들의 수의 추정이 되도록 갱신된다.
가상의 재생성들의 수는 제 1 및 제 2 재생성 카운터들의 수와 추가적인 재생성기들의 유도된 수의 합과 동일하다.
함수 OverRegen[x]는 함수 f[x] = x보다 크거나 이와 같다. 예컨대, 이러한 함수는 "Ax+B"로 한정될 수 있고, 여기에서 A와 B는 상수이고, A ≥ 1 및 B ≥ 0이다. 따라서, 함수 OverRegen[x]의 파라미터들(A 및 B)을 조절함으로써, 수용된 별도의 재생성기들의 양을 제어하는 것이 가능하다. 이러한 제어는 연결당 너무 많은 수의 재생성기들의 사용을 회피하고, 네트워크 내에서 운반되는 총 용량과 그렇게 행하기 위하여 요구되는 재생성기들의 평균 수 사이의 균형을 제어하는 것을 가능케 한다.
부합하는 연결 요구들의 결정시 재생성기들의 영향을 도시하기 위하여, 위와 동일한 예는 2이상의 연결 요구들로 풍부해질 것이다: 연결 요구(D2)는 노드(N1)로부터 노드(N3)로 라우팅되고, 연결 요구(D3)는 노드(N2)로부터 노드(N4)로 라우팅된다.
제 1 반복의 단계(12)에서, 부합하는 연결 요구들을 결정하기 위하여, 2진 정보를 후보 광 경로와 연결 요구의 각 가능한 쌍에 결합시키는 표가 결정된다. 표 2는 이러한 결합 표의 예이다.
D1 D2 D3
TL1 1 1 0
TL2 1 1 1
TL3 1 0 1
TL4 1 1 0
TL5 1 0 1
TL6 1 0 0
예컨대, 위의 표에서, 표의 필드 내의 각 "1"은, 이 필드에 관련된 후보 광 경로의 모든 링크들이 이 필드에 관련된 연결 요구를 라우팅하는 것을 의미한다.
이 단계에서, 후보 광 경로를 선택한 후, 선택된 후보 광 경로가 각 후보 광 경로와 교차하는지를 확인하기 위하여 각 남아 있는 후보 광 경로에 대한 시험이 이루어진다. 교차를 통해, 선택된 후보 광 경로의 적어도 하나가 각 후보 광 경로와 공유되는 것이 이해된다.
2진 정보는 이후 갱신된다. 상술된 표에서, 선택된 광 경로의 부합하는 연결 요구들의 열은, 선택된 광 경로를 교차하는 후보 광 경로들에 관련된 값을 0으로 설정함으로써, 갱신된다. 수정된 표는 제 2 반복에서 남아 있는 후보 광 경로에 대해 부합하는 연결 요구들을 결정하기 위하여 사용된다.
예컨대, TL3은 제 1 반복에서 선택되고, 두 개의 부합하는 요구들(D1 및 D3)을 갖는다. TL3은 TL6과 TL5와 교차한다. 그러므로, 행(TL5와 TL6)과 열들(D1 및 D3) 사이의 필드들은 0으로 설정된다. 결과적으로, 제 2 반복에서 사용될 표는 다음의 표 3으로 표시된다.
D1 D2 D3
TL1 1 1 0
TL2 1 1 1
TL4 1 1 0
TL5 0 0 0
TL6 0 0 0
후보 광 경로의 선택에 의해 유도된 재생성기들(23)의 수를 고려할 때, 도 3에 따른 예에서 기술된 연속적인 반복들의 예가 이제 기술될 것이다.
재생성기는 링크들 사이에 위치한 네트워크 디바이스이다. 재생성기는 두 개의 투명한 광 경로들 사이에서 광 신호를 재생성한다.
최소 재생성 수는 연결 요구들을 라우팅하는 단계(6)에서 결정된 공간 경로를 따라 추정된 물리적인 장애에 기초하여 추정된다. 이 경우, 최소 수가 0인 것으로 간주하는데, 이것은 연결 요구(3)가 충분히 짧아 오로지 하나의 광 경로를 사용하여 충족될 수 있음을 의미한다. 임계값은 최소 재생성 수를 기초로 계산된다.
이 예에서, 임계값은 재생성기들의 최소 수에 1을 더한 값이다. 그러므로, 임계값은 이제 1과 같다.
단계(12)의 부합하는 연결 요구를 결정하기 위한 추가적인 조건이 방법에 부가된다: 후보 광 경로에 대한 연결 요구의 가능한 부합에 의해 유도된 가상의 재생성 수는 임계값보다 높지 않아야 한다. 재생성의 가상의 수는 또한, 추정될 광 경로가 된다면 후보 광 경로에 의해 유도된 재생성들의 수 및 추정될 이미 선택된 광 경로들 내에 포함되지 않은 연결 요구들의 부분들을 충족하기 위하여 필요한 재생성의 추정된 수에 기초하여 계산된다.
예컨대, 연결 요구(3)가 후보 광 경로(TL2)에 대해 부합하는 연결 요구인지를 시험할 때, 후보 광 경로(TL2)를 통해 연결 요구(3)를 충족시키는 것이 TL2의 양 단부에서 재생성기의 사용을 의미할 것임을 고려한다. 이후, 가상의 재생성 수는 임계값보다 높을 것이다. 그러므로, 시험 결과는 연결 요구(3)가 TL2에 대해 부합하는 연결 요구가 아니라는 것이다.
그러므로, 제 1 반복에서 연결 요구(3)는 오로지 TL1,TL3,TL4,TL5 및 TL6에 대해 부합하는 연결 요구이다.
TL3이 제 1 반복에서 구축될 광 경로로서 선택되는 것을 가정하면, 연결 요구(3)에 대한 재생성의 제 1 카운터는 1이다. 그러므로, 제 2 반복에서, 연결 요구(3)는, 하나 더 많은 재생성기를 부가할 것이고, 2와 같고 따라서 임계값보다 더 큰 재생성의 가상의 수를 가질 것을 의미할 것이기 때문에, TL2 및 TL1에 대해 부합하는 연결 요구가 아니다. 그러므로, 연결 요구(3)는 루프(16)를 통한 제 2 반복에서 TL4에 대해서만 부합하는 연결 요구이다.
이러한 추가적인 조건을 통해, TL3이 제 1 단계에서 선택될 때의 유일한 가능성은 제 2 단계에서 TL4를 선택하는 것이다. 그러므로, 하나보다 많은 생성기를 사용하지 않는 목적이 달성된다.
재생성기 수의 제어를 통한 상술한 할당 방법은 이제 북유럽 백본 네트워크의 경우에서 표준 파장 할당들과 비교될 것이다.
광 네트워크는 수치적으로 시뮬레이션되었다. 시뮬레이션된 네트워크의 파라미터들은,
- 네트워크는 34개 노드들과 49개 양방향 WDM 링크들을 포함하고,
- 가장 짧은 링크와 가장 긴 링크는 180 km와 1110 km 길이이고,
- 연결 요구들의 입도는 100 Gb/s이고,
- 최대 투명 도달은 1500 km이고,
- 트래픽 행렬의 분포는, 1-홉과 2-홉들 사이에서 30%, 3-홉들과 5-홉들 사이에서 30%, 6-홉들과 8-홉들 사이에서 24%, 및 8-홉들 이상에서 16%이다.
평균 수의 연결들 및 대응하는 연결당 평균 수의 재생성기들은, 무작위로 만들어진 100 개의 상이한 트래픽 분포들로부터 유도된 통계 데이터 상에서 수 개의 구성들에 대해 결정된다. 연결들의 평균 수는, 네트워크가 1%의 평균 차단 비율로 운반할 수 있는 연결 요구들의 평균화된 최대 수에 대응한다.
연결들의 평균 수가 커질수록, 자원 할당은 더 효율적이 된다. 재생성기들의 평균 수가 작을수록, 네트워크는 덜 비싸진다.
정규 50 GHz ITU 격자 상에 정렬된 할당들에 대응하는 표준 구성(A) 상에서, 연결들의 평균 수는 447 개의 연결들이고, 재생성기의 평균 수는 연결 당 3.6 개의 재생성기들이다.
구성(B)에서, 표준 채널 간격은 50 GHz로부터 35 GHz로 줄어든다. 모든 링크들이 35 GHz에 정렬된 동일한 새로운 격자을 정확하게 채택하였기 때문에, 파장 할당 복잡도는 현재의 표준 구성(A)와 비교하여 변함없이 유지된다. 표준 채널 간격의 이러한 감소는 연결의 평균 수를 42.3%만큼, 그리고 재생성기들의 평균 수를 31.7%만큼 증가시킨다.
구성(G)에서, 네트워크는 불투명이고, 모든 광 신호들은, 각 링크의 길이에만 관련된 파장의 격자없는 할당을 통해 각 노드에서 재생성된다. 연결들의 최종 평균 수는 표준 구성(A)에 대해 76.5% 더 높고, 연결 당 재생성기들의 평균 수는 120.8% 더 높다. 그러므로, 이러한 불투명 네트워크는 큰 총 용량에 대응하지만, 연결 당 재생성기들의 필요한 수의 막대한 증가의 비용으로 이루어진다.
구성(H)은 OverRegen[x]=x인 상술한 할당 방법을 나타낸다. 구성(H)은 표준 구성(A)에 비해 연결들의 평균 수를 35.3%만큼 증가시키고, 재생성기들의 평균 수를 2.2%만큼 증가시킨다. 그러므로, 방법은 구성들(B 및 G)과 비교하여 연결 당 추가적인 재생성기들을 덜 소비하는 반면, 거의 구성 B만큼 효율적이다.
위에서 기술된 방법들은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 연관되어 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어의 사용을 통해 실행될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 대응하는 기능들은 단일 전용 프로세서에 의해, 단일 공유 프로세서에 의해, 또는 그 일부가 공유될 수 있는 복수의 개별 프로세서들에 의해 제공될 수 있다. 게다가, 용어 '프로세서' 또는 '제어기'의 명시적인 사용은 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 배타적으로 나타내도록 해석되지 않아야 하며, 제한되지 않고 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 네트워크 프로세서, 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램가능한 게이트 어레이(FPGA), 소프트웨어를 저장하기 위한 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 및 비 휘발성 저장장치를 암시적으로 포함할 수 있다. 종래의 및/또는 맞춤형의 다른 하드웨어가 또한 포함될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예들에 국한되는 것은 아니다. 첨부된 청구항들은 당업자들에게 발생할 수 있고, 본 명세서에서 설명된 기본적인 가르침 내에 포함될 수 있는 모든 수정 및 대안적인 구성들을 구현하는 것으로 해석되어야 한다.
용어 '포함하다'와 그 어형 변화의 사용은 청구항들에서 언급된 것 이외의 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 더욱이, 단수 형태의 요소 또는 단계의 사용은, 복수의 이러한 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명은 하드웨어뿐만 아니라 소프트웨어를 통해 구현될 수 있다. 하드웨어의 동일한 항목이 수 개의 "수단들"로 표현될 수 있다.
청구항들에서, 괄호 안에 위치한 임의의 참조 부호들은 청구항들의 범주를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

Claims (15)

  1. 복수의 광 링크들(2)에 의해 연결된 복수의 광 스위칭 노드들(1)을 포함하는 WDM 광 네트워크에서 스펙트럼 용량을 할당하는 방법에 있어서,
    - 소스 노드(N1), 목적지 노드(N4), 및 상기 소스 노드에서 목적지 노드까지의 사이에서 송신될 필요가 있는 용량을 포함하는 연결 요구들(3)의 그룹을 제공하는 단계,
    - 입구 노드, 출구 노드 및 상기 입구 노드로부터 상기 출구 노드로 광 신호를 투명하게 전달하도록 적응되는 하나 이상의 광 링크들(TL1, TL2, TL3, TL4, TL5, TL6)의 시퀀스를 포함하는 후보 광 경로들의 그룹을 상기 광 네트워크 내에서 한정하는 단계,
    - 각 후보 광 경로에 대해 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 효율을 한정하는 단계,
    - 상기 연결 요구들의 하위세트에 대해 각 공간 경로를, 상기 광 링크들의 사용 가능한 스펙트럼 용량의 함수로서, 그리고 상기 연결 요구들이 기준 스펙트럼 효율을 사용하여 충족된다는 가정하에, 계산하는 단계(6),
    - 각 후보 광 경로에 대해, 상기 후보 광 경로에 부합하는 연결 요구들의 상기 하위세트의 상기 연결 요구를 결정하는 단계(12)로서, 부합하는 연결 요구는 상기 후보 광 경로의 하나 이상의 링크들(2)의 전체 시퀀스를 포함하는 공간 경로를 구비하는, 연결 요구를 결정하는 단계(12)와, 상기 후보 광 경로의 스펙트럼 자원 절약을, 상기 후보 광 경로의 상기 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 효율을 사용하여 상기 후보 광 경로의 상기 부합하는 연결 요구들의 총 용량에 대해 사용될 스펙트럼 자원들과, 상기 기준 스펙트럼 효율을 사용하여 상기 후보 광 경로의 상기 부합하는 연결 요구들의 총 용량에 대해 사용될 스펙트럼 자원들 사이의 차이의 함수로서, 계산하는 단계(12),
    - 상기 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 자원 절약을 갖는 상기 후보 광 경로를 구축될 광 경로로 선택하고, 상기 선택된 후보 광 경로에 스펙트럼 자원을, 상기 부합하는 연결 요구들의 총 용량과 상기 선택된 후보 광 경로의 상기 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 효율의 함수로서 할당하는 단계(14),
    - 후보 광 경로들의 상기 그룹으로부터 상기 선택된 후보 광 경로를 제거하고(14), 나머지 후보 광 경로들에 대해 상기 부합하는 연결 요구들을 결정하는 단계를 반복하는 단계(16)를
    포함하는 WDM 광 네트워크에서 스펙트럼 용량을 할당하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    - 구축될 상기 광 경로에 부합하는 각 연결 요구에 대해, 상기 연결 요구의 할당된 하위경로를, 구축될 상기 광 경로의 하나 이상의 링크들의 상기 전체 시퀀스에 대응하는 상기 연결 요구의 상기 공간 경로의 부분으로서 한정하는 단계,
    - 나머지 후보 광 경로에 대해, 상기 나머지 후보 광 경로의 하나 이상의 링크들을 포함하는 할당된 하위경로를 갖는 연결 요구가 상기 나머지 후보 광 경로에 대해 부합하는 연결 요구가 아니라는 추가적인 조건 하에서, 상기 부합하는 연결 요구들의 상기 결정(12)을 갱신하는 단계를
    더 포함하는, WDM 광 네트워크에서 스펙트럼 용량을 할당하는 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    후보 광 경로에 대해 상기 부합하는 연결 요구들을 결정하는 단계는,
    - 상기 하위세트의 각 연결 요구에 대해 제 1 재생성 카운터를 한정하는 단계,
    - 상기 연결 요구가 부합하는 연결 요구인, 구축될 다수의 광 경로들의 함수로서 상기 제 1 재생성 카운터를 증분하는 단계,
    - 상기 연결 요구의 할당되지 않은 하위경로를, 상기 연결 요구가 부합하는 연결 요구인, 구축될 상기 광 경로들 중 임의의 링크(2)를 포함하지 않는 상기 연결 요구의 상기 공간 경로의 일 부분으로서 결정하는 단계,
    - 참조 공간 효율을 사용함으로써 상기 할당되지 않은 하위경로 상에서 재생성의 상기 수를 추정함으로써 상기 연결 요구의 제 2 재생성 카운터를 결정하는 단계, 및
    - 상기 하위세트의 각 연결 요구에 대해, 가상 재생성의 수를 상기 제 1 및 제 2 재생성 카운터들의 함수로서 계산하는 단계를 더 포함하고,
    상기 가상 재생성의 수가 특정 임계값보다 크게 될 연결 요구는 상기 후보 광 경로에 대해 부합하는 연결 요구가 아닌, WDM 광 네트워크에서 스펙트럼 용량을 할당하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 가상 재생성의 수는, 참조 스펙트럼 효율을 사용함으로써 상기 연결 요구의 상기 할당되지 않은 하위경로를 따른 추정된 물리적 장애들의 함수로서 계산되는, WDM 광 네트워크에서 스펙트럼 용량을 할당하는 방법.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    연결 요구에 대한 재생성들의 최소 수를, 상기 연결 요구의 상기 공간 경로를 따른 추정된 물리적인 장애들의 함수로서 계산하는 단계(10)와, 상기 임계값을 재생성들의 상기 최소 수의 함수로서 계산하는 단계를 더 포함하는, WDM 광 네트워크에서 스펙트럼 용량을 할당하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 임계값을 계산하는 단계는 재생성들의 상기 최소 수의 선형 함수로서 이루어지는, WDM 광 네트워크에서 스펙트럼 용량을 할당하는 방법.
  7. 제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 후보 광 경로에 대해 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 효율을 한정하는 상기 단계는 비트 에러 레이트 요건의 함수로서 이루어지는, WDM 광 네트워크에서 스펙트럼 용량을 할당하는 방법.
  8. 제 1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 후보 광 경로에 대해 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 효율을 한정하는 상기 단계는 상기 후보 광 경로의 링크들의 상기 시퀀스를 따른 추정된 물리적인 장애들의 함수로서 이루어지는, WDM 광 네트워크에서 스펙트럼 용량을 할당하는 방법.
  9. 제 1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 요구들의 하위세트에 대한 각 공간 경로를 계산하는 상기 단계(6)는 가장 짧은 거리 경로에 기초한 부하 균형 라우팅 처리를 통해 이루어지는, WDM 광 네트워크에서 스펙트럼 용량을 할당하는 방법.
  10. 제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 요구들의 상기 하위세트는 차단 조건을 겪지 않는 가능한 많은 연결 요구들에 대해 공간 경로를 계산함으로써(6) 한정되는, WDM 광 네트워크에서 스펙트럼 용량을 할당하는 방법.
  11. 제 1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    후보 광 경로의 상기 스펙트럼 자원 절약을 계산하는 단계(12)는 상기 후보 광 경로의 상기 링크들의 경비 파라미터의 함수로서 추가로 이루어지는, WDM 광 네트워크에서 스펙트럼 용량을 할당하는 방법.
  12. 제 1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 스펙트럼 효율은 기준 채널 간격과 기준 신호 변조 방식의 조합과 관련되고, 상기 스펙트럼 자원 절약은 정수의 기준 채널 간격들(20)로서 계산되는, WDM 광 네트워크에서 스펙트럼 용량을 할당하는 방법.
  13. 제 1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수락 가능한 가장 높은 스펙트럼 효율은 수락 가능한 가장 높은 효율의 채널 간격과 수락 가능한 가장 높은 효율의 신호 변조 방식의 조합과 관련되고, 스펙트럼 자원 절약은 수락 가능한 가장 높은 채널 간격의, 및 구축될 광 경로들 사이의 비선형 상호작용들 및/또는 크로스토크를 경감하도록 적응된 추가적인 보호 대역 폭의 함수로서 추가적으로 계산되는(12), WDM 광 네트워크에서 스펙트럼 용량을 할당하는 방법.
  14. 제 1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    연결 요구들의 상기 제 1 하위세트에 포함되지 않는 연결 요구들을 포함하는 연결 요구들의 제 2 하위세트를 선택하는 단계,
    구축될 상기 광 경로들에 할당된 상기 스펙트럼 자원을 할인함으로써 상기 광 링크들의 상기 사용 가능한 스펙트럼 용량을 갱신하는 단계,
    후보 광 경로들의 상기 그룹을 재초기화하는 단계, 및
    연결 요구들의 상기 제 2 하위세트에 대한 각 공간 경로들을 계산하는 상기 단계(6)로 반복하는 단계(17)를 더 포함하는, WDM 광 네트워크에서 스펙트럼 용량을 할당하는 방법.
  15. 컴퓨터 실행 가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 명령들은 컴퓨터로 하여금 제 1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 하는, 컴퓨터 프로그램.
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