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Packet optical transport network design considering energy efficiency = 에너지 효율성을 고려한 패킷 광 전달망 디자인
서명 / 저자 Packet optical transport network design considering energy efficiency = 에너지 효율성을 고려한 패킷 광 전달망 디자인 / Yoon-Tae Kim.
저자명 Kim, Yoon-Tae ; 김윤태
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2011].
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초록정보

As internet traffic increases tremendously, energy consumption of networks is expected to increase accordingly.Traffic grooming using optical WDM is regarded as one of the solutions to save energy consumption because traffic flows along optical paths. Most of the previous researches on traffic grooming have assumed that the energy consumption of network equipment is proportional to the amount of traffic load. However, current research groups reveal that network equipment does not consume energy proportionally due to traffic load, and a large portion of energy is consumed even though the network equipment is in an idle state. In this regard, we consider the impact of the device energy efficiency index (EPI) defined as the ratio of the load-dependent power consumption to the maximum power consumption as an important measure. We show that a new cross layer design with energy consumption analysis requires as high as possible energy proportionality for practical network devices. In order to analyze energy consumption of networks effectively, cross-layered design between electrical and optical network architectures and their power consumptions are modeled. Especially, the traffic grooming for energy efficient cross-layered optical networks is expressed using the integer linear programming (ILP). With a broad range of EPI assumptions varied from the realistic level for network equipment to the ideal level of which guarantees pure proportionality of energy consumption, it is verified that increasing energy proportionality of network equipment can contribute to energy savings of the networks. In addition, energy consumption of networks with or without wavelength converters is compared. Conditions when wavelength converters may contribute to energy saving of networks are inferred.

인터넷 서비스의 다양화로 인하여 네트워크 트래픽은 전례없는 증가 양상을 보이고 있다. 이와 같은 증가 추세에 따라 네트워크 트래픽을 지원 하기 위한 전력 수요는 급증 할 것으로 예상된다. 따라서 네트워크 부분에서의 에너지 소모를 줄이는 방안에 대한 연구는 그 중요도가 날이 갈수록 커 지고 있다. 현재 네트워크 부분의 전력을 줄이는 방안 중 하나로서 파장 분할 다중화 방식을 이용한 Traffic grooming 이 각광 받는 기술로 부각 되고 있다. 파장 분할 다중화 방식을 이용 한 Traffic grooming 에서 각 파장은 노드 사이의 경로를 형성 하며 노드 쌍 간의 트래픽은 이 경로 들을 따라 트래픽을 전달 하면 되므로 Hop-by-hop routing 에서 매 라우터 마다 전/광 광/전 변환 이나 다음 홉 결정과 같은 동작을 수행 하지 않아도 되기 때문에 상당한 에너지 소모 절감 효과가 있다고 알려져 있다. 그러나 네트워크 전력 소모 경향을 면밀하게 살펴 보면 네트워크 장비의 경우 상당히 에너지를 효율적으로 소모 하는 소자 들로서 구성 되어 있으나 개별 소자가 모인 장비들의 에너지 소모는 비효율적으로 에너지를 소모하는 경향을 보이고 있다. 네트워크 장비의 전력 소모는 고정 전력 소모가 많은 영역을 차지 하고 있으며 가변 에너지 소모는 작은 영역을 차지 하고 있다. 이와 같은 네트워크 전력 소모 경향을 인식 하고 최근에는 네트워크 장비의 가변 에너지 소모 비중을 말해주는 에너지 비례 지수 (EPI) 를 제안 하고 있다. 이와 더불어 파장 분할 다중화 방식에서 파장 변환기를 광 노드에 설치 하면 IP 계층의 라우터가 파장 할당 제한 조건을 만족하기 위해 수행 하는 파장 변환을 수행 하지 않아도 되기 되기 때문에 에너지 절감 효과가 발생 할 수 있다. 앞서 설명한 에너지 소모의 가변 비율 조정 및 파장 변환기 도입에 따른 에너지 절감 효과를 네트워크에서 분석 하여 이들의 조합 중 가장 최적으로 에너지 절감을 가져 올 수 있는 것이 무엇인지 판단 하는 것이 이 논문의 핵심 주제이다. 에너지 소모 분석을 위하여 광 네트워크 계층 분할 (IP 계층/ 광 계층)을 수행 하고 분할 된 각 계층의 구조에 대한 모델링을 수행 하였다. 이와 더불어 에너지 소모 계산을 위하여 각 계층에 대한 에너지 소모 모델링을 수행 하였다. 분할 된 각 계층을 바탕으로 선형 계획법을 이용 하여 Hop-by-hop routing 방식/ Traffic grooming 방식의 최적화 수식을 정리 하였다. 광 Traffic grooming 방식의 경우 파장 변환기를 도입 한 경우와 도입 안 한 경우로 나누어 최적화 수식을 정리 하였다. 시뮬레이션은 앞서 정의 한 최적화 수식에 ILOG CPLEX 를 사용 하여 수행 하였으며, 에너지 비례 지수를 현실적인 것부터 이상 적인 것으로 나누어 수행 하였다. 실험 결과 EPI 가 낮은 경우 Traffic grooming 의 에너지 절감 효과가 떨어지는 반면에 EPI 가 높은 경우 Traffic grooming 의 에너지 절감 효과가 뚜렷함을 확인 하였다. 그러나 파장 변환기 도입에 따른 에너지 절감 효과는 거의 없는 것으로 나타났는데 그 이유는 파장 변환을 도입 한 경우와 안 한 경우 Traffic grooming 방식에서 네트워크의 총 파장 개수가 큰 차이가 없기 때문이다. 그러나 네트워크 노드 간 트래픽을 상당히 증가 시켰을 때 네트워크에서의 총 파장 개수는 파장 변환기를 사용 했을 때의 파장 개수가 파장 변환기를 사용 안 했을 때 보다 더 크게 나타났다. 이와 같은 결과를 통하여 네트워크 각 노드의 트래픽 요구가 많고, 네트워크 규모가 크고 Fiber 당 파장 개수가 제한이 있는 경우 파장 변환기를 사용 하였을 때 에너지 절감 효과가 나타날 것으로 추측 할 수 있다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MICE 11001
형태사항 vi, 53 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 김윤태
지도교수의 영문표기 : June-Koo Rhee
지도교수의 한글표기 : 이준구
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 정보통신공학과,
서지주기 References : p. 47-48
주제 Optical WDM networks
Traffic grooming
Energy proportionality index
Cross-layered design
광 파장 분할 다중화 네트워크
트래픽 그루밍
에너지 비례 지수
교차 계층적 디자인
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