Optical Burst Switching (OBS) has been proposed as an alternative switching technology for the next optical backbone network based on the current technology. OBS separates the control channel for the Burst Control Packet (BCP) and the data channel for data burst. BCP is transmitted ahead of data burst as the defined offset time in order to configure the switches along the route of burst.
When the load increases in the control channel, the congestion occurs by heavily loaded traffic. The congestion makes the offset time variation. When the data burst enters the optical switching matrix before its BCP has been processed, the loss of the data burst happens. This problem is so called $\emph{"early arrival"}$. We focus on the control channel to resolve this matter and try to reduce the defects.
This thesis proposes a new scheduling algorithm for the OBS control channel, Offset Time Compensation (OTC) algorithm. The core of this algorithm is the compensation of the difference between the defined offset time and the experienced offset time accumulated in the previous nodes. The more processing delay of BCP in the previous nodes, the prior service is provided in the current node. In OTC algorithm, we determine the offset time by existing static offset time scheme and proposed dynamic offset time scheme considering network condition.
OTC can reduce the end-to-end delay variation of BCP and make the BCP arrive at the switching fabric of node at determined time. So it reduces the data burst loss rate due to early arrival. When we use the dynamic offset time scheme, data burst loss rate remarkably decreases and has the regular rate regardless of the offered load.
In addition, we expend the OTC algorithm for service differentiation. The QoS-Aware (QA) OTC provides the controllable QoS differentiation in terms of data burst loss rate due to early arrival. The service objective of higher class is satisfied even in heavily loaded network. In comparison with traditional "extra offset" scheme, QA-OTC decreases the end-to-end delay of data burst. Because QA-OTC does not have to assign extra delay to the data burst.
본 논문에서는 광 버스트 스위칭(OBS) 네트워크의 제어 채널을 위한 오프셋 시간 보상 (OTC) 알고리즘을 제안하였다. OBS 는 기본적으로 데이터 버스트를 위한 데이터 채널과 제어 패킷을 위한 제어채널을 분리하여 운용하며 대체로 다수의 데이터 채널을 위해 적은 수의 제어채널을 사용하게 된다. 제어 패킷은 정해진 오프셋 시간만큼 데이터 버스트 보다 먼저 전송되어 데이터 버스트의 루트를 위한 광 파장을 예약 해놓는다. 이때 사용되는 오프셋 시간은 제어 패킷이 중간 노드에서 걸리는 경과 시간의 합으로 계산되어 고정된 값을 유지 하게 된다.
망의 부하가 많아지게 될 경우 제어채널의 정체로 인해 예정된 오프셋 시간은 실제 걸린 버스트의 오프셋 시간과 차이가 나게 된다. 제어 패킷이 예정된 오프셋 시간보다 지연 되면 제어 패킷이 데이터 버스트를 위한 경로의 파장을 예약하기도 전에 데이터 버스트가 먼저 도착하는 '이른 도착'문제가 발생하게 되고 데이터 버스트의 손실율이 커진다.
'이른 도착' 문제로 인한 버스트 손실율을 줄이기 위한 OTC 알고리즘의 기본 아이디어는 이전 노드에서 발생한 오프셋 시간 차이만큼의 지연을 현재 노드에서 보상해주는 것이다. 이를 위해 다중 큐를 사용하고 제어 패킷에 실려오는 이전노드 에서의 지연 정보를 통한 우선순위를 통해 서비스하는 스케줄링 방식이다. 또한 OTC 알고리즘 에서는 오프셋 시간을 정하기 위해 기존의 접근 방식인 고정 오프셋 기법과 망 상태를 고려한 동적 오프셋 기법의 두 가지를 사용할 수 있다. OTC 알고리즘을 사용함으로써 패킷 지연의 분산이 줄어 들게 되고 결과적으로는 '이른 도착'문제로 인한 버스트 손실율을 줄여 줄 수 있다. 두 가지 오프셋 결정 기법의 사용을 통해 공통적으로 버스트 손실율이 줄어들지만 정적 오프셋 기법에서는 망의 부하가 증가함에 따라 버스트 손실율이 증가하는 데 비해 동적 오프셋 기법에서는 망의 부하의 영향을 적게 받아 버스트 손실율을 현저히 적은 비율로 유지 할 수 있다.
아울러 OBS 망에서의 차별화된 서비스 제공을 위해서 기본적인OTC 알고리즘에 패킷의 클래스별 차별화를(QoS) 고려한 서비스 차별화 인식 오프셋 시간 보상 알고리즘 (QoS-Aware OTC) 을 제안하였다. QA-OTC 알고리즘에서는 클래스 큐를 두는 기본적인 클래스별 차별화 전략에 OTC 의 개념인 오프셋 시간 보상의 우선순위 스케줄링을 사용하였다. QA-OTC 를 사용함으로써 이른 도착문제로 인한 버스트 손실율에 대해 차별화된 서비스를 제공 할 수 있어 상대적으로 높은 클래스를 가진 버스트의 경우 부하가 많은 상황에서도 지정된 버스트 손실율에 대한 서비스 기준치를 만족시켜 준다. 또한 기존의 추가 오프셋 타임을 사용하는 서비스 차별화 전략은 버스트 전송 이전에 추가적인 지연이 필요하지만QA-OTC 알고리즘을 통한 전략에서는 추가적인 지연이 필요 없게 되어 상대적으로 버스트의 종단간 지연을 줄 일 수 있다.
