This thesis proposes an analysis method for the reliability of ring networks, especially Fiber Distributed Data Interface (FDDI) ring networks, and diagnosis methods for the crosstalk fault in optical switches, especially multistage interconnection networks.
First, this thesis presents an analysis method for the K-terminal reliability of an FDDI ring network with both self-heal and station-bypass switches under the power-loss constraint. The analysis method uses an approach that combines a graph theoretic method and the consecutive k-out-olln:F system. The graph theoretic method is used to obtain the K-minimal Eulerian circuits, and the consecutive ksout-ofsn:F system is used to model the power-loss constraint. This approach provides K-terminal reliability in a closed-form expression, and the value of the reliability can be computed in a polynomial time. The computational results show that the effect of power-loss is not negligible, and this approach may be useful in evaluating the reliabilities of FDDI ring networks parametrically and making reliability comparisons.
Second, this thesis suggests two methods to diagnose the crosstalk fault for optical multistage interconnection networks. One is a direct method, and the other is an indirect method. The direct method finds the crosstalk faults based on the crosstalk ratios that are computed using the power measurements of the crosstalks and signals. The indirect method finds the crosstalk faults by checking the crosstalks and the signals at the output of a network. Two methods are more efficient than the previous methods because they require much less tests than the previous methods. The key point of the two methods is the condition for satisfying the pure crosstalk constraint. The constraint means that the crosstalk generated from each switch is not combined in order to measure the pure crosstalk at the outputs of a network. The condition for satisfying the pure crosstalk constraint is expressed in a simple mathematical form that is easy to check. Using this, we can diagnose the crosstalk faults with the minimum number of tests.
이 논문은 FDDI 링 네트워크의 신뢰도 분석 방법과 다단계 상호 연결망(Multistage Interconnection Network)으로 구성된 광 스위치에서 발생하는 혼선 고장(Crosstalk fault)의 진단 방법을 제안하였다.
첫번째로, Self-heal 스위치와 Station-bypass 스위치를 가지고 있는 FDDI 링 네트워크의 K-terminal reliability를 전력손실을 고려하여 구하는 방법을 제시하였다. 그래프 이론을 활용한 방법과 n개중 k개 연속고장 시스템 (consecutive k-out-of-n:F system)을 적절히 병합한 분석 방법을 개발하였다. 그래프 이론을 활용하여 K-minimal Eulerian circuits을 구하였고, n개중 k개 연속고장 시스템을 이용하여 전력손실 제약을 모형화 하였다. 이 방법을 이용하여, K-terminal reliability를 간단한 수식으로 나타낼 수 있었으며, 그 값 또한 다항 시간(polynomial time)내에 계산할 수 있었다. 간단한 예에 대한 계산을 해본 결과, 전력 손실의 효과는 무시할 수 없었음을 알 있었다. 이 방법은 복잡하고 어려운 시뮬레이션이 필요치 않으므로, FDDI 링 네트워크의 신뢰도의 모수적 분석이나 신뢰도 비교 분석에 활용될 수 있다.
두번째로, 광 다단계 상호 연결망의 혼선 고장을 진단하는 직접적인 방법과 간접적인 방법을 제안하였다. 직접적인 방법은 네트워크의 출력부에서 혼선과 신호의 전력을 측정한 값들을 이용하여 계산한 혼선비율에 근거하여 혼선 고장을 찾는 방법이고, 간접적인 방법은 네트워크의 출력부에서 혼선과 신호의 전력을 측정하여 혼선 고장을 찾는 방법이다. 본 논문에서 제시한 두 방법들은 모두 기존의 방법보다 필요한 시험(test) 수가 훨씬 더 적으므로 효율적이다. 이 방법들의 핵심은 순수 혼선 제약(pure crosstalk constraint)의 만족 조건이다. 이 조건을 점검하기 쉬운 간단한 수식으로 표현하였고, 이를 이용하여 최소의 시험으로 혼선 고장을 진단할 수 있었다.
