超高速ノンブロック・ネットワーク構成方式に関する研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14380138
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 堀口 進 北陸先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 教授 (60143012)
• 研究分担者: 井口 寧 北陸先端科学技術大学院大学, 情報科学センター, 助教授 (90293406) ; 山森 一人 宮崎大学, 工学部, 助教授 (50293395) ; シェン ホン 北陸先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 教授 (60333556) ; 福士 将 北陸先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助手 (50345659) ; ジャン ジャホン 北陸先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助手 (00345654)
• キーワード: 波長多重伝送方式 / 光接続 / ノンブロック・ネットワーク / 多段スイッチ結合網 / 再帰構造 / クロストークフリー / 3次元実装方式

研究概要

超高速光ネットワークにおいては、波長多重伝送方式(WDM)を用いて多数の結合要求を瞬時に実現するスイッチ構成方式が注目されている。前年度までにワイドセンス・ノンブロック・スイッチを用いた再帰構造型多段スイッチ結合網RNを提案し、超高速ノンブロック・ネットワーク構成方式に適していることを明らかにした。しかし、大規模ネットワークでは、クロストーク問題の解決法や構成要素スイッチのサイズをどのように決めればいいのか分からなかった。そこで、RNを一般化再帰構造型多段スイッチ結合網GRNに拡張し、スイッチ結合網の詳細な解析を行った。その結果、クロストークを低く抑えるには小規模ノンブロックスイッチを用いて多段スイッチ網を構成する必要があることを明らかにした。次に、超高速ワイドセンス・ノンブロック・ネットワークに多段結合スイッチを用いた場合、問題となるクロストークの新しい解析法であるパッキング手法を考案した。この手法は多段結合網における入力と出力の結合ルートにおいて特別なスイッチ要素でクロスしない組み合わせを求め、スタック状多段結合スイッチ網にした新しい構成方式である。このスタック状多段結合スイッチ網構成方式により、クロストークフリーでノンブロック・光スイッチネットワーク方式が可能となることを明らかにした。
更に、我々は次元実装型ノンブロッキング・スイッチング構成におけるスイッチコストや制御方式について詳細に検討した。その結果、一般化再帰構造型多段スイッチ結合網GRNではハードウェアコストが大きくなり、集中ルーティング制御が大規模化によって困難なるなどの問題を明らかにした。その解決法としてスイッチ段数が少ないBanyan多段結合網のスタック構成方式で、セルフ・ルーティング制御が可能でハードウェアコストを少なくする方式について研究を行う。

研究成果

• [文献書誌] Hong SHEN, Yi PAN, John SUM, Susumu HORIGUCHI: "Multicasting in Multihop Optical WDM Networks with Limited Wavelength Conversion"IEICE Trans.on Information and Systems. Vol.E86-D, No.1. 3-14 (2003)
• [文献書誌] X.Jiang, H.Shen, M.R.Khandker, S.Horiguchi: "A New Scheme to Realize Crosstalk-free Permutation in Vertically Stacked Optical MINs"Photonic Network Communications. Vol.5, No.1. 89-102 (2003)
• [文献書誌] 井口寧, 堀口進: "1次元再帰シフトトーラス相互結合網の拡張"情報処理学会論文誌. vol.44, No.6. 1521-1524 (2003)
• [文献書誌] M.M.H.Rahman, S.Horiguchi: "HTN : A New Hierarchical Interconnection Network for Massively Parallel Computers"IEICE Trans.on Information and Systems. Vol.E86-D, No.9. 1479-1486 (2003)
• [文献書誌] X.Jiang, M.R.Khandker, H.Shen, S.Horiguchi: "A Nonblocking Optical Switching Network for Crosstalk-free Permutation"IEICE Trans.Communications. Vol.E86-B, No.12.. 3580-3589 (2003)
• [文献書誌] S.Horiguchi, K.Ochimizu, T.Katayama: "Proceeding. of International Symposium on Towards Peta-Bit Ultra-Networks"PBIT2003 (ISBN4-9900330-3-5). 188 (2003)