光CDM網における光スイッチルータの設計に関する研究

光CDM网络中光交换路由器的设计研究

• 批准号: 13750348
• 负责人: 馬場 健一
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750348/
• 关键词: WDM; Photonic Packet Switch; FDL Buffer; Pcket Scheduling Algorithm; Hardware Feasibility; 光ラベル処理; フォトニックパケットスイッチ; パケットスケジューリングアルゴリズム; 共有バッファ; FDLバッファ; 可変長パケット

本研究では、仮想的にバッファサイズを拡大できるWDM技術に基づいたFDLを用いた、可変長パケットを扱う同期型フォトニックパケットスイッチの性能を明らかにした。すなわち、スイッチに対する入力としてWDMによって多重化されたパケットを扱い、スイッチ内部において一定のタイムスロット間隔での同期をとり、パケットスイッチングを行うものとする。また、フォトニックパケットスイッチ内での競合に対しては、光バッファリングおよび波長変換を用いて解決することとする。ここでは、光バッファの利用方法によって2つのアーキテクチャを考える。つまり、スイッチ内のすべての出力線にスイッチングされるパケットを1つのFDLバッファで共有して蓄積する共有バッファ型、および各出力線ごとに設けられたそれぞれのFDLパッファに蓄積する出力バッファ型の2つのアーキテクチャを対象として、シミュレーションによる性能評価を行った。その結果、共有バッファ型アーキテクチャは、ネットワークの負荷が低い場合において、出力バッファ型アーキテクチャの1/λ出力本数のFDLでも良い性能を示すことがわかった。逆に、出力バッファ型アーキテクチャは出力線ごとにFDLバッファを設置するため、ネットワークの負荷が高い場合においても共有バッファ型に比べ、パケット棄却を抑えたスイッチングが可能となることがわかった。次に、共有バッファ型スイッチで高負荷時に性能が劣化する問題を解決するために、パケット間空き領域低減手法を提案した。その結果、高負荷時においても安定した性能を示すことを明らかにした。さらに、パケットスケジューリングアルゴリズムのハードウェアでの実現性を考慮した上で、その動作シミュレーションを行うことにより、処理遅延時間の観点からその評価を行った。その結果、スケジューリングの際に扱う波長数が処理遅延時間に大きな影響を与えることを明らかにした。

在这项研究中，我们阐明了同步光子数据包交换机的性能，该交换机使用基于 WDM 技术的 FDL 处理可变长度数据包，该技术实际上可以扩展缓冲区大小。即，通过WDM复用的分组被处理为交换机的输入，在交换机内以固定时隙间隔同步，并且执行分组交换。此外，光子分组交换机内的冲突将通过光缓冲和波长转换来解决。在这里，我们根据光学缓冲器的使用方式考虑两种架构。换句话说，有两种类型：共享缓冲区类型，其中交换到交换机中所有输出线路的数据包被共享并存储在一个 FDL 缓冲区中；以及输出缓冲区类型，其中数据包存储在提供的单独的 FDL 缓冲区中对于每条输出线，我们使用模拟对两种架构进行了性能评估。结果，我们发现，当网络负载较低时，即使输出缓冲器类型架构的FDL为1/λ输出数量，共享缓冲器类型架构也表现出良好的性能。另一方面，由于输出缓冲器类型架构为每条输出线安装FDL缓冲器，因此发现即使当网络负载较高时，与共享缓冲器类型相比，也可以进行具有更少数据包丢失的切换。接下来，我们提出了一种减少数据包之间的可用空间的方法，以解决共享缓冲区类型交换机在高负载下性能下降的问题。结果表明，即使在高负载下，系统也表现出稳定的性能。此外，我们通过运行模拟，从处理延迟时间的角度评估了分组调度算法，同时考虑了分组调度算法的硬件可行性。结果，我们发现调度期间处理的波长数量对处理延迟时间有很大影响。

项目成果

T.Yamaguchi, K.Baba, M.Murata, K.Kitayama: "Packet Scheduling for WDM Fiber Delay Line Buffers in Photonic Packet Switches"Proceedings of SPIE Opticomm2002. 262-273 (2002)

T.Yamaguchi、K.Baba、M.Murata、K.Kitayama：“光子分组交换机中 WDM 光纤延迟线缓冲器的分组调度”SPIE Opticomm2002 论文集。

竹森, 馬場, 村田, 北山: "フォトニックパケットスイッチにおける2X2バッファスイッチのスケジューリング"電子情報通信学会技術研究報告 IA2001-42. Vol.101 No.634. 1-8 (2002)

Takemori、Baba、Murata、Kitayama：“光子分组交换机中的 2X2 缓冲器交换机的调度”IEICE 技术报告 IA2001-42 第 101 卷第 1-8 号（2002 年）。

T.Yamaguchi, K.Baba, M.Murata, K.Kitayama: "Scheduling Algorithm with Consideration to Void Space Reduction in Photonic Packet Switch"IEICE Transactions on Communications. E86-B・8(掲載予定). (2003)

T.Yamaguchi、K.Baba、M.Murata、K.Kitayama：“考虑到光子分组交换机中的空空间减少的调度算法”IEICE Transactions on Communications（即将出版）。