파장분할다중화 (WDM) 방식을 이용해서 기존 통신망이 전자적 처리 속도의 한계로 인해 갖는 용량의 제한을 극복할 수 있다. WDM 기술은 노드에서 전자적으로 처리하기 힘든 고속의 채널을 좀더 낮은 속도를 갖는 여러 채널로 나누어서 접속함으로써 노드의 복잡도를 크게 증가시키지 않고도 망 전체의 용량을 크게 증가시킬 수 있으며 결과적으로 망접속에 필요한 비용을 줄일 수 있다. 그러나 WDM 망과 같은 다중채널 고속 통신망의 장점을 최대한 활용하기 위해서는 효율적인 다중접속 프로토콜이 매우 필요하다. 이 논문에서는 다중채널 구조를 갖는 고속 통신망에서 예약에 의한 다중접속 프로토콜을 생각하였다.
먼저, 수동 성형 구조의 망에 적용되는 우선 순위를 갖는 두 가지 예약 프로토콜을 제안하고 성능을 분석하였다. 두 프로토콜은 모두 별도의 제어 채널을 사용하는데 제어 채널은 데이터 채널을 예약하기 위한 정보를 교환하는데 사용된다. 두 프로토콜은 제어 채널을 접속하는 방식에 따라서 slotted ALOHA 방식과 TDM 방식 프로토콜로 구분된다. 이 논문에서 제안한 두 프로토콜의 특징은 우선 순위를 가진 트래픽에 대해 우선 순위 제어를 수행하는 것이다. 우선 순위 제어가 다양한 QoS 특성을 가진 응용서비스들을 하나의 통신망에 통합 수용하기 위해서는 매우 중요한 요소임에도 불구하고 WDM 망을 이용한 프로토콜에서는 아직까지 우선 순위 제어를 고려한 방식이 제안되어 있지 않다. 우선 순위 제어 이외에도 제안한 두 프로토콜은 통신망이 수용할 수 있는 노드의 수와 채널의 수가 서로 독립적이기 때문에 사용자 수의 증가에 따른 통신망의 확장이 용이하다. 노드의 수는 일반적으로 데이터 채널 수 보다 많다고 가정하였으며 송수신기의 튜닝 속도는 한 패킷의 전송 시간에 비해 매우 빠르다고 가정하였다.
제안한 프로토콜들의 성능을 이산 시간 마르코프 모델을 사용하여 분석하였으며 분석 결과를 시뮬레이션을 통하여 확인하였다. 성능 분석 결과 TDM 방식 프로토콜이 최적의 우선 순위 제어를 수행하였으며 slotted ALOHA 방식은 TDM 방식에 비해서는 성능이 다소 떨어지지만 우선 순위 제어 기능을 효과적으로 수행함을 확인하였다. 곧 slotted ALOHA 방식은 최적의 우선 순위 기능을 갖지는 못하지만 수행된 모든 시스템 부하 영역에서 우선 순위가 높은 패킷의 지연 시간이 우선 순위가 낮은 패킷에 비하여 매우 낮음을 확인하였다. 우선 순위 기능 면에서 TDM 방식이 slotted ALOHA 방식에 비하여 다소 유리한 반면에 통신망의 확장가능성 측면에서는 후자의 방식이 전자의 방식에 비하여 더 유연성을 가진다.
다음으로, 이중 버스 구조의 망에 적용되는 두 가지 다중채널 DQDB 프로토콜을 제안하였다. 이들 역시 별도의 제어 채널을 사용하여 데이터 채널을 미리 예약하는 접속방식을 사용한다. 두 프로토콜은 고속의 통신망에서 요구하는 다음과 같은 특성들, 곧, 구현의 간단성과 확장가능성 및 분산처리 기능 등을 가지고 있다. DQDB 프로토콜과 유사하게 모든 노드들은 단지 간단한 카운터 동작만을 수행하면 되고, 각각의 노드들은 패킷을 보내고자 하는 노드의 주소와 홈채널 이외에는 다른 정보를 필요로 하지 않기 때문에 통신망의 재구성이 용이하다. 두 프로토콜은 비동기식 전달 모드 (ATM)에서 사용하는 셀크기의 패킷을 수용할 수 있기 때문에 ATM 프로토콜과의 호환성이 용이하다. 두 프로토콜 가운데 basic MDQDB 프로토콜은 튜닝 시간이 한 패킷의 전송 시간에 비하여 무시할 수 있는 가변 송신기를 사용하는 망에 적용할 수 있다. Basic MDQDB 프로토콜에 대해서 데이터 채널의 수가 2 일 때 근사적 해석을 수행하였다. 좀더 실제적인 환경과 비정상적인 트래픽 조건에서 성능을 평가하기 위해 시뮬레이션을 수행하고 결과를 이중 버스 구조를 갖는 다른 다중채널 접속 프로토콜들과 비교하였다. 시뮬레이션 결과 basic MDQDB 프로토콜의 수율(throughput) 성능이 다른 비교 대상 프로토콜들에 비하여 우수함을 확인하였으며 공정성(fairness) 특성도 다른 프로토콜들에 비하여 우수함을 확인하였다.
Extended MDQDB 프로토콜은 튜닝 시간이 패킷 전송 시간과 비슷하거나 더 큰 가변 송신기를 수용할 수 있다. 이 프로토콜은 basic MDQDB 프로토콜을 약간 수정하여 얻을 수 있다. Extended MDQDB 프로토콜에서는 서비스 스케줄링 방식에 따라서 다음과 같은 세 가지 서비스 모델을 생각하였다: 1-limited 서비스 모델, exhaustive 서비스 모델, exhaustive + T-limited 서비스 모델. 시뮬레이션을 통해 extended MDQDB 프로토콜의 성능을 분석하고 다른 프로토콜들과 비교한 결과 exhaustive + T-limited 서비스 모델을 사용한 extended MDQDB 프로토콜이 다른 두 서비스 모델을 사용한 경우 뿐만 아니라 다른 다중채널 접속 프로토콜들에 비해서도 우수함을 확인하였다. 채널당 입력 부하가 1.0 일 때 가변송신기의 튜닝 시간이 5 슬롯타임을 넘지 않는 경우 1-limited 와 exhaustive + T-limited 서비스 모델의 수율은 basic MDQDB 프로토콜의 수율과 동일하였다. 튜닝 시간이 10 슬롯타임일 때에도 exhaustive + T-limited 서비스 모델을 사용한 extended MDQDB 프로토콜의 경우 채널당 최대 수율이 0.9 이상임을 알 수 있었다. 따라서 시뮬레이션 결과로 부터 extended MDQDB 프로토콜이 튜닝 시간이 조금 느린 가변 송신기를 사용하고도 basic MDQDB 프로토콜과 동일한 전송 용량을 갖을 수 있음을 확인하였다.
