[論文レビュー] Survey and Comparison of Optical Switch Fabrication Techniques and Architectures

Ravinder Yadav, Rinkle Aggarwal|arXiv (Cornell University)|Apr 26, 2010

Interconnection Networks and Systems参考文献 4被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、次世代ネットワークにおける高速・低遅延データ伝送を実現するための、光スイッチングの製造技術およびアーキテクチャに関する包括的かつ比較的分析を提供している。光パケットスイッチング、バーストスイッチング、WDMベースのIP over WDMといった技術を評価し、処理、バッファリング、スケーラビリティのトレードオフを明らかにすることで、将来の光ネットワーク設計を支援する。

ABSTRACT

The main issue in the optical transmission is switching speed. The optical packet switching faces many significant challenges in processing and buffering. The generalized multilevel protocol switching seeks to eliminate the asynchronous transfer mode and synchronous optical network layer, hence the implementation of IP over WDM (wave length division multiplexing). Optical burst switching attempts to minimize the need for processing and buffering by aggregating flow of data packets in to burst. In this paper there is an extensive overview on current technologies and techniques concerning optical switching.

研究の動機と目的

• 光伝送におけるスイッチング速度の課題に対処する現在の光スイッチング技術を分析すること。
• 処理およびバッファリング要件を最小限に抑えるために、光パケットスイッチングの実現可能性と制限要因を評価すること。
• データをバーストに集約することで処理オーバーヘッドを低減するソリューションとしての光バーストスイッチングを検討すること。
• 従来のATMおよびSONETレイヤーを排除することを目的としたマルチレベルプロトコルスイッチングアーキテクチャを比較すること。
• 将来のすべて光ネットワークのための製造技術およびアーキテクチャ的選択肢の構造的概要を提供すること。

提案手法

• 光パケットスイッチング（OPS）、光バーストスイッチング（OBS）、WDMベースのIP over WDMを含む光スイッチングパラダイムの体系的レビュー。
• 高帯域幅のデータを最小限の電子処理で処理できる能力に基づくスイッチングアーキテクチャの分析。
• スケーラビリティ、遅延、ハードウェア複雑性に注目した光スイッチの製造技術の評価。
• バッファリング、処理遅延、スループットのトレードオフを特定するために、プロトコルおよびアーキテクチャの比較。
• 構造、信号処理、多重化技術に基づいて光スイッチの種類を分類するための分類法の使用。
• 将来的な光ネットワーク開発における有望な方向性を特定するために、研究結果の統合。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 特に処理およびバッファリングの観点から、高速光スイッチングを実現するにあたり直面する主な課題は何ですか？
• RQ2 光バーストスイッチングは、光パケットスイッチングと比較して、電子処理の必要性をどのように低減しますか？
• RQ3 すべて光スイッチングファブリックを実装するにあたり、アーキテクチャ的および製造的トレードオフはどのようなものですか？
• RQ4 マルチレベルプロトコルスイッチングアーキテクチャは、どうやってATMおよびSONETレイヤーの必要性を排除するのですか？
• RQ5 スケーラブルで低遅延な将来のネットワークに最も有望な光スイッチング技術はどれですか？

主な発見

• 光パケットスイッチングは、高速度で処理およびバッファリングの要件が高いため、顕著な課題に直面している。
• 光バーストスイッチングは、送信前にパケットをバーストに集約することで、処理オーバーヘッドを効果的に低減する。
• WDMベースのIP over WDMは、波長の効率的利用を可能にし、スケーラブルな光コアネットワークをサポートする。
• マルチレベルプロトコルスイッチングアーキテクチャは、従来のSONET/ATMレイヤーを排除でき、ネットワークスタックの簡素化が可能である。
• 光スイッチの製造技術は、複雑さ、スケーラビリティ、パフォーマンスにおいて広範な違いを示しており、特定のソリューションが優勢であるとは言えない。
• 本サーベイは、実世界の展開において性能、コスト、実装可能性のバランスを取るハイブリッドアーキテクチャの明確な必要性を明らかにした。