パス・パケット混在光ハイブリッドネットワークにおける波長割当方式 RWA for Optical Hybrid Networks combining Path and Packet Switching 今泉英明 2 Hideaki Imaizumi 慶應義塾大学/Keio University1 棄却率 ン評価を行った.経路(1),(2)に関しては,同数の経路があった 場合は最小遅延のパスを優先し,波長割当(c),(d)では短波長の ものから割り当てた.波長数 64 の NSF ネットワーク上で,波 長パスの要求はポアソン過程とし,波長パスの持続時間は平均 3600 秒の指数分布とした.このネットワーク上で,波長パス要 求の棄却率と,全エッジ間で多波長光パケット交換に利用可能 な最大波長数の平均と分散を調べた.結果を図 2 に示す. パス要求平均発生間隔[秒] (A) 最小遅延 パス要求平均発生間隔[秒] ハイブリット型光ネットワークにおける波長割当問題 パス要求平均発生間隔[秒] (B) 空き波長数最大 パス要求平均発生間隔[秒] 波長数 図 1 に本ネットワークの概念を示す.本ネットワークでは, 品質保証が必要なトラフィックは波長パス交換で転送され, 必要でないトラフィックは残りの波長を用いて多波長光パケ ット交換で転送される.なお,波長パス交換におけるシグナリ ングおよび多波長光パケット交換における経路情報(ラベル)は 独立した特定波長に符号化される. 棄却率 2 東京大学/University of Tokyo2 棄却率 1 はじめに ネットワークトラフィックの急激な増加,アプリケーション の多様化によって,将来のネットワークには広帯域性と複数の 品質保証クラスが要求される. この要求を満たす技術として,筆者らは高い品質保証を提供 可能な波長パス交換と,低装置コストで帯域利用効率を向上さ せる事のできる多波長光パケット交換を組み合わせたハイブ リット型光ネットワークを検討している[1].多波長光パケット 交換は,単一のペイロード部分を連続した波長群に符号化し, 一つの光スイッチで一括交換する方式である.このハイブリッ ト型光ネットワークにおける波長資源は波長パス交換と多波 長光パケット交換で共有されるため,波長パス交換ネットワー クのために設計された既存の波長割当方式では,波長資源を 有効活用できない可能性がある. 本稿では,ハイブリット型光ネットワークにおける経路制御 及び波長割当方式を検討する. 森川博之 2 村井純 1 Hiroyuki Morikawa Jun Murai 波長数 渡部克弥 2 Katsuya Watabe 波長数 町田啓太 1,2 Keita Machida パス要求平均発生間隔[秒] パス要求平均発生間隔[秒] (C) 共通空き波長数最大 図 2 パス要求棄却率と多波長光パケット用最大波長数 図 1 本ネットワークの概念図 多波長光パケットのペイロードは,End-to-End で使用されて いない波長群の中で,(1) 短/長波長側一方に偏った,(2)連続し た空き波長群を用いる.そのため,波長パス交換における波長 割当方式により,多波長光パケット交換で使用可能な波長数が 制限される.例えば,図 1 では R1 から R5,R4 から R5 に波長 パスが設定されている.そのため,多波長光パケット交換で使 用可能な波長数が各リンクにより異なり,波長を効率的に使用 できない.これは,波長パス交換で使用されていない連続波長 群を各リンクでなるべく均一にすることで改善できる. そこで本稿では,各リンクでの使用可能な波長数をコストと した経路制御と,First-Fit を用いた波長割当方式を検討する. 経路制御ではリンクステート型のルーチングプロトコルを 用いて使用可能な空き波長数が最大となる経路を選択する.空 き波長数が同数となる経路が 2 つ以上存在する場合は最小遅延 経路を選択する.First-Fit 波長割当方式では,使用される全波 長に対して短波長のものから番号を付加する.波長を割当てる 際,空き波長中で最も若い番号の波長から割当ていく.本方式 により,波長パス交換で使用される波長を短波長側に集約する とともに,各リンクでの多波長光パケット交換で使用可能な波 長を均一にでき,多波長光パケット交換における波長使用効率 を向上させることができる. 3 シミュレーション実験 本稿では,リンクステート型経路制御により(1)最小遅延,(2) 空き波長数最大,および(3)共通空き波長最大の経路を用い,波 長割当方式として(a) Random,(b)First-Fit,(c)Most-Used, (d) Least-Used を用いて,それぞれの組み合わせでシミュレーショ 棄却率はランダム方式が最も低いが,波長資源を多く用いる. そのため,波長パス要求の棄却率を抑えることはできるが,多 波長光パケット交換で使用可能な連続した波長群を確保する ことは難しい.Most-Used は,図 2(A),(B)では First-Fit とほぼ 同様の挙動を示している.これは使用回数が同一の場合,短波 長側から割り当てるためと考えられる.しかし,(C)では短波長 側の波長を何度も使う可能性が高く,利用可能な波長数は低下 している.一方 Least-Used において,図2(A)では First-Fit と似 た結果を示しているが,(B)では低い棄却率にも関わらず,多波 長パケット交換用波長数は Random より非常に高い.これも使 用回数が同じ場合は短波長側から割り当てるため,(A)のような 同じ経路の場合は波長群全体を利用するため高い棄却率とな り,(B)のような空き波長数最大の経路の場合は常に異なる経路 を使用するため低い棄却率となっていると考えられる.一方, First-Fit ではブロック率は高いが,多波長光パケット交換で利 用可能な波長数は常に高く,分散も非常に小さい.First-Fit を 用いた結果では,経路制御の違いで大きな差はでなかった. 4 まとめ 本稿では,波長パス交換と多波長光パケット交換が混在する ハイブリッド型光ネットワークにおける経路制御および波長 割当について,波長の利用効率向上に着目し,各方式の評価を 行った. 謝辞:本研究は情報通信研究機構(NICT)の支援により行われた. 参考文献 [1] 今泉他, “多波長光パケット交換と光回線交換を用いたハイ ブリッドネットワークに関する検討” ,信学技報 PN2006-97, 2007.
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