光CDM網における光スイッチルータの設計に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750348
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 馬場 健一 大阪大学, サイバーメディアセンター, 助教授 (60252722)
• Keywords: 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

Research Abstract

本研究では、光CDM方式を用いた全光ネットワークを構成する場合に基礎技術となる光スイッチルータの設計を行う。IPネットワークに光CDM方式を用いる場合、送信側ネットワークでIPアドレスや品質情報などが含まれるIPヘッダを基にラベルを付加し、その後パケットをコード化して全光ネットワークを介し受信側ネットワークに伝送される。従って、光CDM網内では、CDM方式の特徴を活かしてパケットは可変長で、非同期に扱うことができる。そのため、そのようなパケットを扱えるスイッチルータが必要となる。
まず、フォトニックパケットスイッチを実現する際に重要な問題となるのは、光領域でスイッチ内でのパケットの競合を解決することである。現時点では、光の(RAM)の実現が困難であるため、光ファイバによる遅延線をメモリとして利用する方法が考えられている。そこで、スイッチを構成する共有バッファ型2x2基本スイッチにおける新たなパケットスケジューリングアルゴリズムを提案した。次に2x2基本スイッチおよびそれを組み合わせた多段スイッチ構成に対し新しいアルゴリズムを適用してシミュレーションにより性能を測った。
次に、仮想的に容量を拡大できるWDM技術を利用したWDM-FDLバッファを用い、可変長パケットを取り扱うことのできる2つの全光型パケットスイッチの性能比較評価を示した。すなわち、スイッチ内のすべての出力線にスイッチングされるパヶツトを1つのFDLバッファで共有して蓄積する共有バッファ型、および各出力ポートごとに設けられたそれぞれのFDLバッファに蓄積する出力バッファ型のフォトニックパケットスイッチを対象とした。それら2つの、FDLバッファを有するアーキテクチャに対してパケットスケジューリングアルゴリズムを適用して、シミュレーションによりフォトニックパケットスイツチの性能を明らかにした。
以上の結果、2x2基本スイッチ、多段スイッチにおいて新たなスケジューリングアルゴリズムが有効であり、また、トラヒックパターンによっては多段スイッチにおけるディフレクションが有効であることがわかった。WDM-FDLバッファを用いたそれぞれのアーキテクチャの特性、および有効性を示すパラメータ領城が存存することを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 山口, 馬場, 村田, 北山: "フォトニックパケットスイッチにおけるWDMファイバ遅延線バッファのためのパケットスケジューリング"電子情報通信学会技術研究報告書 IN2001-116. Vol.101 No.492. 15-22 (2001)
• [Publications] 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)