フォトニックIPルーチングの研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450154
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 北山 研一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60314366)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 丸田 章博 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40252613) ; 戸田 裕之 大阪大学, 大学院・工学研究科, 講師 (00202200) ; 松本 正行 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10181786)
• Keywords: Internet Protocol / Packet Switching / Photonic Router / WDM Network / Optical Code Label / Multi-Protocol Label Switching / Buffer Depth / Buffer Scheduling

Research Abstract

フォトニックラベルスイッチングルータは、IPパケットの転送を光/電気変換を介さずに超高速に行うものである。近未来的な研究課題とされている波長ルーチングはビットストリームに対する回線交換的な転送技術であるため、データの粒度が細かいパケット転送にこれを用いると帯域の利用効率が極端に低下するという問題があった。パケット毎に転送処理を行うパケットスイッチングはこの問題を解決するための技術であるが、従来の電気ルータではヘッダのアドレスを識別しルーチングテーブルをもとに転送先を決定するという宛先検索のスピードが遅いことがネックとなり、処理能力に限界が見えつつあった。本研究は宛先検索を光領域で行うことにより、超高速IPルータの実現を図ることが目的である。
昨年度はフォトニックバッファを含めたフォトニックルーターのアーキテクチャを提案した。本アーキテクチャはスイッチング部、スケジュールリング部、バッファリング部からなり、WDMベースで波長変換とフォトニックバッファの導入により、波長数10程度でもパケットの棄却率を従来よりも3桁程度低減できることをシミュレーションにより明らかにした。次に、光ファイバ遅延線を用いた周回制御型フォトニックバッファの原理確認実験を行い、2波WDMで40Gb/s-100周回でパケットのエラーフリーの読み出しに成功した。
最終年度にあたる今年度は、昨年度提案したフォトニックルーターのアーキテクチャについて、これまで個々に検討してきたフォトニックラベルプロセッシング部、フォトニックスイッチング部、バッファスケジュールリング部、フォトニックバッファリング部を統合した総合的なパーフォーマンスを、数値シミュレーションによって明らかにした。その結果、バッファについては最適な波長数は8程度、バッファのユニット長は平均パケット長の30%という値を得、スケジューリングについても「空き空間」の低減方法の効果を明らかにし、所期の目標である超高速フォトニックIPルーチングの実現の可能性を示すことが出来た。

Research Products

• [Publications] K.Onohara, N.Wada, W.Chujo, K.Kitayama: "Optical code-based IP longest prefix match using variable-length optical gate"Journal of Optical Networking. 1・10. 373-382 (2002)
• [Publications] T.Yamaguchi, K.Baba, M.Murata, K.Kitayama: "Scheduling algorithm with consideration to void space reduction in photonic packet switch"Transactions of IEICE. (発表予定).
• [Publications] M.Murata, K.Kitayama: "Ultrafast photonic label switch for asynchronous packets of variable length"Proceedings of INFOCOM2002. (2002)
• [Publications] K.Onohara, N.Wada, W.Chujo, K.Kitayama: "Photonic inter-MPLS VPN using optical code based label stack"Proceedings of the international Conference on Optical Internet (COIN2002). 209-210 (2002)
• [Publications] T.Yamaguchi, K.Baba, M.Murata, K.Kitayama: "Packet scheduling for WDM fiber delay line buffers in photonic packet switches"Proceedings of Optical Networking and Communications (OptiComm2002). 4874-23 (2002)
• [Publications] K.Kitayama, S.Arakawa, M.Murata: "Ultrafast optical domain path setup for optical burst switching using optical-code based header processings"Proceedings of 28th European Conference on Optical Communications (ECOC2002). 4-5 (2002)
• [Publications] K.Baba, R.Takemori, M.Murata, K.Kitayama: "A packet scheduling algorithm for the 2×2 photonic packet switch with FDL buffers"Proceedings of 28th European Conference on Optical Communications (ECOC2002). 8.5-3 (2002)
• [Publications] K.Kitayama, M.Murata: "Ultrafast photonic label switch : Architecture and its building blocks"Proceedings of ONDM2003. 717-736 (2003)