[논문 리뷰] Software Defined Optical Access Networks (SDOANs): A Comprehensive Survey.

Anu Mercian, Michael P. McGarry외 2명|arXiv (Cornell University)|2015. 11. 13.

Software-Defined Networks and 5G인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 소프트웨어 정의 광접근망(SDOAN)에 대한 종합적인 서베이를 제시하며, PON과 같은 광접근망에서 SDN과 네트워크 가상화를 분석한다. 연구를 물리계층, MAC계층, 네트워크계층으로 나누어 아키텍처, 프로토콜, 계층별로 분류하면서 서비스 품질, 다층 네트워킹, 가상화 분야의 주요 과제와 향후 방향을 규명한다.

ABSTRACT

The emerging software defined networking (SDN) paradigm separates the data plane from the control plane and centralizes network control in an SDN controller. SDN facilitates the virtualization of network functions so that multiple virtual networks can operate over a given installed physical network. Optical network segments, such as passive optical networks (PONs), have become important for providing network access. In this article, we comprehensively survey studies that examine the concepts of SDN and network virtualization in optical access networks; in brief, we survey the area of software defined optical access networks (SDOANs). We organize the SDOAN studies into architecture and protocol focused studies. We then subclassify the studies according to the network layers. In particular, for protocol-focused studies, we consider subclassifications for the physical layer, medium access control (link) layer, and network layer. In addition, we consider subclassifications for studies focused on quality of service, multilayer (multitechnology) networking, and virtualization. Based on the survey, we identify open challenges for SDOANs and outline future directions.

연구 동기 및 목표

• 빠르게 변화하는 분야에서 소프트웨어 정의 광접근망(SDOAN)에 관한 기존 연구를 체계적으로 서베이하여 지식을 통합한다.
• SDN과 네트워크 가상화를 통해 확장성, 유연성, 관리 용이성을 확보할 수 있는 광접근망의 증가하는 수요를 충족시키기 위한 목표를 달성한다.
• 서비스 품질 및 다층 네트워킹과 같은 애플리케이션 영역를 포함해 아키텍처, 프로토콜 계층(물리계층, MAC계층, 네트워크계층) 및 적용 분야별로 SDOAN 연구를 분류한다.
• SDOAN 분야의 열린 과제를 규명하고 가상화 및 교차계층 최적화 분야에서의 향후 연구 방향을 제시한다.

제안 방법

• 분야의 체계적인 개요를 제공하기 위해 SDOAN 연구를 아키텍처 중심 연구와 프로토콜 중심 연구로 분류한다.
• 프로토콜 중심 연구를 네트워크 계층별로 하위 분류한다: 물리계층, 중계접근제어(MAC)계층, 네트워크계층.
• 서비스 품질(QoS), 다층(다중기술) 네트워킹, 네트워크 가상화를 별도의 주제 영역으로 분석한다.
• 다양한 연구의 결과를 통합하여 반복적인 설계 패턴, 제어 메커니즘, 아키텍처적 트레이드오프를 규명한다.
• 분류 체계 기반 접근 방식을 사용하여 계층 및 기능별 연구 기여도를 맵핑함으로써 체계적인 비교를 가능하게 한다.
• 특히 확장성, 상호운용성, 동적 자원 할당 분야에서 기존 문헌의 비판적 검토를 통해 격차와 열린 과제를 규명한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SDN 원칙은 PON과 같은 광접근망에 어떻게 효과적으로 적용되어 네트워크 관리와 자원 할당을 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 물리계층, MAC계층, 네트워크계층 전반에서 SDOAN의 핵심 아키텍처 및 프로토콜 수준 혁신은 무엇인가?
• RQ3 동적이고 다중서비스 광접근 환경에서 SDOAN은 어떻게 서비스 품질(QoS) 보장을 지원하는가?
• RQ4 SDOAN에서 다층 및 다중기술 네트워킹을 구현하는 데 있어 과제와 기회는 무엇인가?
• RQ5 공유된 물리적 인프라 위에서 다수의 동시 가상 네트워크를 지원하기 위해 네트워크 가상화는 SDOAN에서 어떻게 활용될 수 있는가?

주요 결과

• SDN은 광접근망의 중앙집중식, 동적, 프로그래머블 제어를 가능하게 하여 자원 할당과 네트워크 민첩성에 크게 기여한다.
• MAC계층의 프로토콜 수준 혁신은 SDN 기반 스케줄링을 통해 PON 내에서 더 효율적인 대역폭 할당과 경쟁 감소를 실현한다.
• SDOAN의 가상화 기술은 단일 물리적 PON 인프라 위에 격리된 다수의 가상 네트워크를 공존시킬 수 있게 하여 네트워크의 유연성과 서비스 맞춤화를 향상시킨다.
• QoS 인식 SDOAN 설계는 지능적인 트래픽 우선순위 부여와 자원 할당을 통해 다중서비스 환경에서 지연과 제트리의 성능 향상을 보여준다.
• 다층 SDOAN 아키텍처는 광 및 전기 네트워크 영역의 통합 잠재력을 보여주지만, 교차계층 조율 및 신호 표준화 문제에 직면해 있다.
• 진전이 있었음에도 불구하고, SDN 컨트롤러의 확장성, 제조사 간 장비 상호운용성, 동적 광접근 환경에서의 실시간 적응 분야에서 여전히 열린 과제가 존재한다.