In this thesis, optical burst switched (OBS) wavelength division multiplexing (WDM) ring architecture is proposed for supporting metropolitan area networks (MAN). The proposed OBS ring architecture consists of N OBS nodes connected by optical fibers, and N data burst wavelengths and one separate control wavelength. For data burst wavelengths, tunable transmitter and fixed receiver (TT-FR) are used while a fixed transceiver for a control wavelength is chosen in each node of the proposed OBS ring. Each node has its dedicated receiving wavelength. In order to improve end-to-end delay and queueing size, a multi-token protocol for OBS ring network, called modified round-robin manner / token (M-RR/Token), is also proposed in this thesis.
Moreover, for expanding OBS networks to access networks, this thesis proposes multiple rings architecture and ring+PON architecture.
The performance analysis using OPNET network simulator shows that the proposed architecture can flexibly accommodate a large number of access networks and M-RR/Token reduces about 3ms in end-to-end delay and about $2.3\times10^5$ bits in queueing size, compared with RR/Token at average arrival rate 2 Gbps.
본 논문은 OIRC (Optical Internet Research Center)의 ERC (Engineer Research Center) 과제의 일부로서 수행되고 있는 광 버스트 스위치 가입자 망 연구의 첫 발걸음으로서 연구되었다.
광 버스트 스위칭 방식은 광 버퍼를 개발하지 못하는 기술적 한계 상황에서 구현 가능하도록 개발된 것으로서 광 패킷 스위칭처럼 패킷 별 프로세싱을 하지 않으면서도 광 서킷 스위칭보다 채널 효율이 높도록 고안된 것이다. 간단하게 설명하면, 채널을 컨트롤 채널과 데이터 채널로 나누어서 컨트롤 채널을 통해 컨트롤 패킷이 응답 신호 없이 한 방향으로 경로를 예약하면, 일정 옵셋 시간이 지난 후 그 경로를 따라 데이터 채널을 통해 에지 라우터에서 생성된 버스트 데이터가 전송되는 형태의 방식이다. 그러면 코어 네트워크에서는 데이터의 광전변환이 없이 전달 될 수 있고, 에지 라우터에서만 버스트를 조립, 분해하기 위한 광전변환이 요구 되므로 효율적인 스위칭 방식이 될 수 있다. 즉, 광 서킷 스위칭 방식과 광 패킷 스위칭 방식의 단점은 보완하고 장점을 취한 것이다.
현재 전광망을 구성할 수 있는 해결책으로 급부상하고 있는 광 버스트 스위치 네트워크는 주로 메시(mesh) 구조의 코어(core) 네트워크에서 연구되고 있다. 광 버스트 스위치 네트워크를 가입자 망까지 확장하기 위해서는 가입자 망과 코어 네트워크의 중간 연결을 담당하는 실용적인 MAN 구조의 광 버스트 스위치 네트워크를 구성하는 것이 우선이다. 현재 많이 깔려있는 SONET/SDH 링 망을 활용하면서, 광 버스트 스위칭에서 가장 문제가 되는 버스트 충돌을 해결하는 방안으로 광 버스트 스위치 링 네트워크 아키텍처와 다중 토큰 프로토콜을 선택한다.
기존에 제안된 광 버스트 스위치 링 네트워크들은 송수신기 구조 측면에서 확장성과 실용성이 떨어지는 구조로 되어있다. 이에 여러 파장에 조율할 수 있는 송신기와 한 파장에 고정되어있는 수신기를 가진 노드 구조와 광 버스트 스위치 네트워크 구조에 적용하기 위한 토큰 프로토콜인 Modified - round robin manner / token (M-RR/Token)을 제안하고 기존에 제안된 토큰 프로토콜인 round robin manner / token (RR/Token)보다 지연시간이나 버퍼 요구량에서 훨씬 나은 성능을 발휘함을 시뮬레이션을 통하여 증명한다.
또한, 이러한 구조를 가입자 망으로 확장하기 위하여 가입자들의 지리적 분포를 수용할 수 있는 중첩 링 구조를 제안하고, Passive Optical Network (PON)과 링 망의 공존하는 형태를 제공함으로써, 광 버스트 스위치의 가입자망으로의 확장에 대한 가능성을 열어본다.
