KR100407820B1 - 광버스트 스위칭 라우터용 스케줄러 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광버스트 스위칭 네트워크의 코아 및 에지 라우터에서 다음노드로 내보내는 데이터 전송채널을 결정하는 스케줄러 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광버스트 스위칭 라우터에서의 스케줄링 방법은 (a) 헤더패킷의 도착시간정보, 옵셋시간정보, 버스트 데이터의 길이정보를 포함하는 채널정보를 입력받고, (b) 버스트 데이터의 도착시간정보를 생성하여 생성된 버스트 데이터의 도착시간정보를 기준으로 스케줄링 처리순서정보를 생성하고, (c) 상기 버스트 데이터의 도착시간정보 및 길이정보에 기초하여 광스위치 스위칭 지속시간정보를 생성한 후에 (d) 광스위치에서 입력받은 버스트 데이터를 출력하는 출력채널을 결정하여 출력채널정보를 생성하고, (e) 상기 스케줄링의 처리순서정보, 광스위치의 스위칭 지속시간 정보, 출력채널 정보를 입력받아 광스위치 패브릭을 제어하게 된다. 본 발명에 따르면 헤더패킷의 도착시간의 순서가 아닌 버스트 데이터의 도착순서에 따라 스케줄링을 하기 때문에 버스트 데이터의 손실을 최소화 할 수 있는 장점을 가지고 있다.

Description

광버스트 스위칭 라우터용 스케줄러 및 그 방법{Scheduler and scheduling method for optical burst switching routers}
본 발명은 광버스트 스위칭 네트워크의 코아 및 에지 라우터에서 다음노드로 내보내는 데이터 전송채널을 결정하는 스케줄러 및 그 방법에 관한 것이다.
인터넷 사용자와 전송하는 데이터 양의 폭발적인 증가로 인하여 현재의 네트워크는 더 많은 대역폭을 요구하고 있다. 고밀도 파장분할 다중화 (DWDM : dense-wavelength division multiplexing) 기술의 출현은 현재의 광네트워크에서 발생하고 있는 대역폭의 문제를 극복하기 위한 해결책이다. 단일의 고밀도 파장분할 다중화 광섬유는 초당 수십테라비트의 데이터를 전송할 수 있는 능력을 가지고 있다. 고밀도 파장분할 다중화 광섬유를 이용한 광 스위칭 기술은 크게 광서킷 스위칭, 광패킷 스위칭, 그리고 광버스트 스위칭으로 나누어 볼 수 있다. 광서킷 스위칭은두 가지 예약이 요구된다. 소스노드에서 목적지노드로 데이터를 보내기 이전에 채널을 예약하기 위한 셋업(setup)메시지를 보낸다. 셋업 메시지는 중간노드를 경유하며 데이터 전송에 필요한 채널을 예약한다. 목적지노드에 셋업 메시지가 도달하면 성공리에 채널이 예약되었음을 알리기 위하여 애크(ack) 메시지를 역방향으로 보낸다. 소스노드에서는 애크 메시지를 확인한 후 비로소 데이터를 전송한다. 이러한 스위칭 방법은 광전송 경로의 대역폭을 서로 다른 소스노드 또는 목적지 노드가 공유하지 못하므로 대역폭 이용효율이 낮다는 단점을 가지고 있다.
광패킷 스위칭은 데이터를 보내기 이전에 광전송 경로를 설정하지 않고 헤더패킷과 데이터패킷을 함께 목적지노드로 전송한다. 광패킷 스위칭은 store-and-forward 방식을 가지고 있으므로 소스노드에서 전송된 헤더패킷은 중간노드마다 목적지노드에 관한 정보를 가지고 광전송 경로를 결정하기 때문에 헤더패킷이 처리되는 동안에 일시적인 데이터패킷의 저장이 요구된다. 이러한 스위칭 방법은 중간노드마다 데이터패킷을 일시적으로 저장시키고 각각의 데이터패킷에 대한 동기화를 위하여 광버퍼가 필요하다는 단점을 가지고 있다.
광버스트 스위칭 기술은 위에서 언급된 광서킷 스위칭과 광패킷 스위칭의 장점을 이용하고 단점을 보완한 새로운 기술이다. 단방향 예약방식을 사용하여 소스노드가 애크(ack) 메시지를 기다리지 않고 데이터를 전송하기 때문에 노드간 지속시간이 짧다는 장점을 가지고 있다. 또한 헤더패킷과 데이터패킷을 분리한 후 각 노드마다의 헤더패킷 처리시간만큼 소스노드의 전기적인 버퍼에서 데이터패킷을 저장하고나서 전송시키므로 중간노드마다 광버퍼가 필요하지 않다는 장점을 가지고있다.
그러나 광버스트 스위칭 기술 또한 기술적인 문제점을 가지고 있다. 첫 번째로 광버스트 스위칭에서 버스트 데이터의 길이는 가변적이고 일반적인 광패킷 스위칭의 데이터에 비하여 상대적으로 크므로 채널예약이 잘못되는 경우 발생하는 데이터의 손실이 크게 되는 문제점이 있으며, 두 번째로 광버스트 스위칭에서 데이터 채널의 예약은 일정기간 동안에만 유지되어야 하므로 엄격한 시간관리가 실행되지 않을 경우 데이터의 손실이 발생하는 문제점이 있다. 또한 세 번째로 광전송 경로를 설정해주기 위해서 가장 많은 시간이 소요되는 부분은 데이터 버스트의 채널 스케줄링이므로 빠르고 간단한 스케줄링 알고리즘을 이용한 스케줄러가 요구되는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 구조가 간단하고 효율적인 광버스트 스위칭 네트워크 라우터용 스케줄러 및 스케줄링 방법를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 광버스트 스위칭 네트워크 개념을 보이고 있다.
도 2는 상기 도 1의 광버스트 스위칭 네트워크 노드간 헤더패킷과 버스트 데이터 전송의 개념을 보이고 있다.
도 3은 광버스트 스위칭 라우터용 스케줄러의 개념을 보이고 있다.
도 4는 본 발명에 따른 광버스트 스위칭 라우터에서의 스케줄링 방법의 흐름도를 보이고 있다.
도 5는 본 발명에 따른 광버스트 스위칭 라우터에서의 스케줄러의 기능적인 블록도를 보이고 있다.
도 6은 광버스트 스위칭 네트워크에 들어오는 헤더패킷과 버스트 데이터의 개념을 보이고 있다.
도 7은 종래의 헤더패킷 도착순서에 따른 스케줄링의 개념을 보이고 있다.
도 8은 본 발명에 따른 버스트 데이터 도착순서에 따른 스케줄링의 개념을 보이고 있다.
도 9는 종래의 스케줄러의 출력채널을 결정하는 알고리즘을 그림으로 보이고 있다.
도 10은 본 발명에 의한 스케줄러의 출력채널을 결정하는 알고리즘을 그림으로 보이고 있다.
도 11은 본 발명에 의한 스케줄러에 입력되는 데이터 프레임의 예를 보이고 있다.
도 12는 본 발명에 의한 스케줄러에서 채널결정을 위한 데이터 프레임의 예를 보이고 있다.
도 13은 본 발명에 의한 광스위치 패브릭에 전달되는 데이터 프레임의 예를 보이고 있다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 광버스트 스위칭 라우터에서의 스케줄링 방법은 (a) 헤더패킷의 도착시간정보, 옵셋시간정보, 버스트 데이터의 길이정보를 포함하는 채널정보를 입력받는 단계, (b) 상기 헤더패킷의 도착시간정보 및 옵셋시간정보에 기초하여 버스트 데이터의 도착시간정보를 생성하고 상기 버스트 데이터의 도착시간정보를 기준으로 스케줄링의 처리순서를 결정하여 스케줄링처리순서정보를 생성하는 단계, (c) 상기 버스트 데이터의 도착시간정보 및 길이정보에 기초하여 광스위치 스위칭 지속시간정보를 생성하는 단계, (d) 광스위치에서 입력받은 버스트 데이터를 출력하는 출력채널을 결정하여 출력채널정보를 생성하는 단계 및 (e) 상기 스케줄링의 처리순서정보, 광스위치의 스위칭 지속시간 정보, 출력채널 정보를 입력받아 광스위치 패브릭을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 (b) 단계는 상기 헤더패킷의 도착시간에 옵셋시간을 합하여 버스트 데이터의 도착시간정보를 생성하고 상기 버스트 데이터의 도착시간 순서에 따라 스케줄링의 처리순서를 결정하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 (c) 단계는 상기 버스트 데이터의 도착시간보다 광스위치의 스위칭을 위해 소요되는 시간을 앞서도록 상기 광스위치 동작시작시간 정보를 생성하고, 상기 버스트 데이터의 도착시간에 상기 버스트 데이터의 길이를 합하여 상기 광스위치의 동작끝시간정보를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있고,
상기 채널정보에는 버스트 데이터가 입력되는 입력채널정보가 더 포함되고 상기 광스위치 패브릭을 제어하는 제어신호에는 상기 입력채널정보, 출력채널정보, 스위치 동작시작시간정보, 스위치동작끝시간정보를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 광스위치에서 입력받은 버스트 데이터를 출력할 출력채널을 결정하는 방법은 (a) 광스위치의 동작시작시간과 광전송경로의 각 전송채널에 미리 예약된 광스위치 동작끝시간의 차이를 구하여 각 채널별로 스위칭 간격정보를 생성하는 단계, (b) 상기 광전송경로의 각 전송채널을 두 개씩 짝을 짓고, 상기 짝지어진 두 전송채널의 스위칭 간격정보를 비교하여 스위칭 간격이 상대방보다 작은 전송채널들을 선택하는 단계, (c) 상기 (b) 단계를 상기 광전송경로의 전송채널 중에서 스위칭 간격이 가장 작은 하나의 전송채널이 선택될 때까지 반복하는 단계 및 (d) 상기 (c) 단계에서 선택된 전송채널을 출력채널로 결정하여 출력채널정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 광버스트 스위칭 라우터에서의 스케줄링 장치는 버스트 데이터가 입력되는 헤더패킷의 도착시간정보, 옵셋시간정보, 버스트 데이터의 길이정보를 포함하는 채널정보를 입력받고, 상기 헤더패킷의 도착시간정보 및 옵셋시간정보에 기초하여 버스트 데이터의 도착시간정보를 생성하고 상기 버스트 데이터의 도착시간정보를 기준으로 스케줄링의 처리순서를 결정하여 스케줄링 처리순서정보를 생성하는 도착순서 결정부, 상기 버스트 데이터의 도착시간정보 및 길이정보에 기초하여 광스위치의 동작시작시간 및 동작끝시간을 결정하여 광스위치 스위칭 지속시간정보를 생성하는 출력채널 지속시간 계산부,광전송경로의 전송채널에 미리 예약된 광스위치 동작끝 시간과 새로운 버스트 데이터의 도착시간의 차이를 기초로 광스위치에서 입력받은 버스트 데이터를 출력하는 출력채널을 결정하여 출력채널정보를 생성하는 출력채널 결정부 및 상기 스케줄링의 처리순서정보, 광스위치의 스위칭 지속시간 정보, 출력채널 정보를 입력받아 광스위치 패브릭을 제어하는 제어신호를 생성하여 상기 광스위치 패브릭에 상기 제어신호를 제공하는 광스위치 패브릭 제어신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 도착순서 결정부는 상기 헤더패킷의 도착시간에 옵셋시간을 합하여 버스트 데이터의 도착시간정보를 생성하고 상기 버스트 데이터의 도착시간 순서에 따라 스케줄링의 처리순서를 결정하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 출력채널 지속시간 계산부는 상기 버스트 데이터의 도착시간보다 광스위치의 스위칭을 위해 소요되는 시간을 앞서도록 상기 광스위치 동작시작시간 정보를 생성하고, 상기 버스트 데이터의 도착시간에 상기 버스트 데이터의 길이를 합하여 상기 광스위치의 동작끝시간정보를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 출력채널 결정부는 상기 광스위치의 동작시작시간과 상기 광전송경로의 각 전송채널에 미리 예약된 광스위치 동작끝시간의 차이를 구하여 각 채널별로 스위칭 간격정보를 생성하고, 상기 광전송경로의 각 전송채널을 두 개씩 짝을 지어 짝지어진 두 전송채널의 스위칭 간격정보를 비교하여 스위칭 간격이 상대방보다 작은 전송채널들을 선택하는 과정을 통하여 상기 광전송경로의 전송채널 중에서 스위칭 간격이 가장 작은 하나의 전송채널로 선택된 전송채널을 출력채널로 결정하는 것을 특징으로 할 수도 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 광버스트 스위칭 네트워크 개념을 보이고 있다. 광버스트 스위칭 네트워크(14)는 여러 개의 에지 라우터(11), 코어 라우터(12), 그리고 광전송경로(13)로 구성된다. 참조번호 15는 광버스트 스위칭 네트워크가 아닌 다른 종류의 네트워크이다. 여기서 에지 라우터(11)는 데이터의 입장에서 소스노드에 위치하는 경우 ingress 에지 라우터라고 명하고, 목적지노드에 위치하는 경우 egress 에지 라우터라고 명한다. 광버스트 스위칭 네트워크를 구성하는 각각의 노드는 위치와 용도에 따른 에지 라우터(11)와 코어 라우터(12)의 기능을 모두 가진다. 에지 라우터(11)인 경우 비 광버스트 스위칭 네트워크(15)와 연결하여 다른 종류의 데이터를 광버스트 스위칭 네트워크의 전송데이터 형태인 버스트데이터로 조립/분해할 수 있는 기능을 가진다.
도 2는 상기 도 1의 광버스트 스위칭 네트워크 노드간 헤더패킷과 버스트 데이터 전송의 개념을 보이고 있다. 비 광버스트 스위칭 네트워크(15)의 데이터로 조립된 버스트 데이터는 광전송경로(13)를 경유하여 소스노드에서 목적지노드로 전송된다. 소스노드와 목적지노드는 에지 라우터(11)로 구성되며 소스노드와 목적지노드를 연결하는 광전송경로내의 노드는 코어 라우터(12)로 구성된다. 노드와 노드를 연결하는 광전송경로에서는 헤더패킷(21)과 버스트 데이터(22)가 전부 전송된다. 임의의 노드에서 다른 노드로 전달되는 헤더패킷(21)과 버스트 데이터(22)는 특정 채널을 가지고 전달된다. 임의의 노드에 헤더패킷(21)이 도착하면 그에 따른 버스트 데이터(22)는 옵셋시간(23)이 지난 후 임의의 노드에 도착한다. 옵셋시간(23)은 각각의 헤더패킷(21)에 따라 가변적이다.
도 3은 광버스트 스위칭 라우터용 스케줄러의 개념을 보이고 있다. 한편, 도 11은 본 발명에 의한 스케줄러에 입력되는 데이터 프레임의 바람직한 실시예를 보이고 있으며, 도 12는 본 발명에 의한 스케줄러에서 채널결정을 위한 데이터 프레임의 예를 보이고 있고, 도 13은 본 발명에 의한 광스위치 패브릭에 전달되는 데이터 프레임의 예를 보이고 있다. 이하에서는 상기 도 11, 도 12 및 도 13을 함께 참조하면서 본 발명을 설명한다.
도 3에서 스케줄러(31)로 들어가는 채널정보는 도 11에서 나타낸 데이터 프레임 포맷을 가지며 입력채널, 헤더패킷 도착시간, 옵셋시간, 그리고 버스트 데이터의 길이에 대한 정보를 포함한다. 스케줄러(31)에서 나가는 제어신호는 입력된 채널정보를 가지고 스케줄링 알고리즘을 이용하여 버스트 데이터의 입력채널, 출력채널, 광스위치 동작시작시간, 그리고 광스위치 동작끝시간 등으로 구성된 후 도 13에서 나타낸 데이터 프레임 포맷으로 광스위치 패브릭(32)으로 전송된다.
도 4는 본 발명에 따른 광버스트 스위칭 라우터에서의 스케줄링 방법의 흐름도를 보이고 있다. 먼저 도 11에서 나타낸 데이터 프레임 포맷을 가지는 버스트 데이터가 입력되는 헤더패킷의 도착시간정보, 옵셋시간정보, 버스트 데이터의 길이정보를 포함하는 채널정보를 입력(41)받는다. 그 후에 상기 헤더패킷의 도착시간정보 및 옵셋시간정보에 기초하여 생성된 버스트 데이터의 도착시간정보를 기준으로 스케줄링의 처리순서정보를 생성(42)시킨다. 그리고 버스트 데이터의 도착시간정보 및 길이정보에 기초하여 광스위치 스위칭 지속시간정보를 생성(43)한 후에 광전송경로의 전송채널에 미리 예약된 광스위치 동작끝시간과 새로운 버스트 데이터의 도착시간의 차이를 기초로 광스위치에서 입력받은 버스트 데이터를 출력하는 출력채널정보를 생성(44)시킨다. 마지막으로 스케줄링의 처리순서정보, 광스위치의 스위칭 지속시간 정보, 출력채널 정보에 기초하여 광스위치 패브릭을 제어하는 제어정보를 생성(45)시키게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 광버스트 스위칭 라우터에서의 스케줄러의 기능적인 블록도를 보이고 있다. 스케줄러(31)는 내부적으로 데이터 채널의 도착순서결정부(51), 출력채널 지속시간 계산부(52), 출력채널 결정부(53), 그리고 광스위치 패브릭 제어신호 생성부(54)로 구성된다. 데이터 채널의 도착순서 결정부(51)는 버스트 데이터(22)의 도착시간을 계산하고 빠른 도착시간을 갖는 버스트 데이터(22)를 우선적으로 처리해주기 위하여 순서를 결정하는 기능을 갖는다. 여러 입력포트로 들어온 헤더패킷(21)의 도착순서와 그에 따른 버스트 데이터(22)의 도착순서는 각각의 옵셋시간(23)이 가변적으로 변하므로 일치하지 않는다. 헤더패킷(21)의 도착순서가 늦더라도 버스트 데이터(22)의 도착속도가 빠른 경우, 헤더패킷의 도착순서에 의하여 버스트 데이터의 채널을 예약한다면 버스트 데이터의 손실이 발생하게 된다.
도 6은 광버스트 스위칭 네트워크에 들어오는 헤더패킷과 버스트 데이터의 개념을 보이고 있다. 도 6의 좌측에서 우측으로 전송되므로 노드에 도착하는 헤더의 순서는 헤더 3, 헤더 1, 그리고 헤더 2의 순이다.
도 7은 종래의 헤더패킷 도착순서에 따른 스케줄링의 개념을 보이고 있다. 상기 도 6에서와 같은 데이터가 전송될 때 종래에는 헤더패킷(21)의 도착순서에 따라 처리를 하기 때문에 헤더 3, 헤더 1, 그리고 헤더 2의 순서로 헤더패킷이 처리된다. 모든 헤더의 처리시간이 동일하다고 가정하는 경우, 도 7의 에서와 같이 처리되므로 세번째 헤더패킷(21)인 헤더 2가 스케줄러(31)내에서 처리되는 동안에 버스트 2가 노드에 도착하므로 버스트 2의 데이터는 손실된다. 이는 헤더패킷(21)의 도착순서와 버스트 데이터(22)의 도착순서가 불일치하기 때문에 발생되는 현상이다.
도 8은 본 발명에 따른 버스트 데이터 도착순서에 따른 스케줄링의 개념을 보이고 있다. 본 발명에서는 버스트 데이터(22)의 도착순서에 따라 패킷헤더를 처리를 하기 때문에 헤더 2, 헤더 1, 그리고 헤더 3의 순서로 진행된다. 모든 헤더의 처리시간이 동일하다고 가정하는 경우 도 8의 경우처럼 처리가 되고, 세 번째 헤더패킷(21)인 헤더 3이 스케줄러(31)내에서 처리가 완료된 후에 버스트 3이 도착되므로 버스트의 손실 없이 스케줄링을 할 수 있다. 그러므로 버스트 데이터(22)의 도착순서에 의해 처리순서를 결정하고 스케줄링하는 것이 최적의 방법임을 알 수 있으며, 본 발명에 의한 데이터 채널의 도착순서 결정부(51)를 이용하면 데이터 손실의 발생율을 최소화할 수 있게된다.
출력채널 지속시간 계산부(52)는 광스위치 패브릭에서 스위치의 동작시간을 결정하는 기능을 갖는다. 버스트 데이터의 도착시간은 수학식 1을 이용하여 계산할 수 있으며 수학식 1을 이용하여 버스트 데이터의 도착시간에 따라 처리순서를 결정한다. 광스위치의 동작시작시간은 버스트 데이터의 도착시간과 광스위치의 스위칭 시간을 고려하여 결정한다. 그리고 광스위치 동작끝시간은 헤더패킷내에 포함된 데이터 버스트의 길이에 대한 정보를 가지고 수학식 2를 이용하여 구할 수 있다. 그러므로 본 발명에 의한 출력채널 지속시간 계산부(52)를 이용하면 버스트 데이터가 광스위치 패브릭을 경유하는 동안에만 광스위치를 동작시켜주므로 채널 이용효율을 최대화할 수 있다.
(버스트 데이터 도착시간) = (헤더패킷 도착시간) + (옵셋시간)
(광스위치 동작끝시간) = (광스위치 동작시작시간) + (버스트 데이터 길이)
출력채널 결정부(53)는 다음 노드에 버스트 데이터를 전송하기 위한 전송채널을 결정하는 기능을 갖는다. 위의 수학식 1과 수학식 2를 이용하여 광스위치 패브릭에서 버스트 데이터를 스위칭하기 위한 광스위치의 동작시작시간과 동작끝시간을 각각 구할 수 있다. 예약된 채널들의 정보는 출력채널 결정부(53)의 레지스터내에 도 12의 프레임 포맷을 가지고 저장된다. 이전에 예약된 채널과의 간격을 최소화 시켜야 채널 이용효율을 최대화시킬 수 있으므로 이전에 예약된 채널들의 광스위치 동작끝시간과 새로운 버스트 데이터의 도착시간의 차이를 구하여 최소화된 간격을 가지는 채널을 찾을 수 있다. 수학식 3은 출력채널 결정을 위한 예약된 채널과 새로운 채널간의 간격을 구하는 식으로 버스트 데이터간의 간격이 최소인 채널을 선택하는 경우 채널 이용효율을 최대화 할 수 있다.
(채널간의 간격) = (새로운 버스트 데이터의 광스위치 동작시작시간) - (예약된 버스트 데이터의 광스위치 동작끝시간)
도 9는 종래의 스케줄러의 출력채널을 결정하는 알고리즘을 그림으로 보이고 있다. 버스트 데이터 전송채널을 결정하기 위하여 출력채널 결정부(53)는 도 12의 프레임 포맷 중에서 이전에 예약된 각 파장의 광스위치 동작끝시간 정보를 도 9와 같이 일시적인 레지스터에 저장한다. 헤더패킷(21)이 도착하여 그에 따른 새로운 버스트 데이터(22)를 위한 전송채널을 예약하는 경우 광스위치의 동작시작시간은수학식 1을 이용하여 구할 수 있다. STAGE 1에서 레지스터에 저장된 각 파장의 광스위치 동작끝시간과 새로운 버스트 데이터의 광스위치 동작시작시간으로 수학식 3을 이용하여 채널간의 간격을 구한 다음 레지스터에 저장된다. 종래의 스케줄러의 경우 첫번째와 두번째 파장의 채널간격을 비교한 다음 STAGE 2와 같이 보다 작은 채널간격을 레지스터에 저장하고 이러한 비교를 채널의 개수만큼 반복하여 최종적으로 채널간격이 가장 작은 채널을 결정한다. 도 9는 단위 링크 당 8개의 전송채널을 가지는 경우 종래의 스케줄링 방식에서 전송채널 결정을 위한 일련의 과정에 대한 개념을 보여준다. 그림과 같이 단위 링크 당 8개의 전송채널을 사용하는 경우 8개의 STAGE가 사용되므로 보다 간단하고 빠른 속도의 스케줄링 알고리즘이 요구되는 것이다.
도 10은 본 발명에 의한 스케줄러의 출력채널을 결정하는 알고리즘을 그림으로 보이고 있다. 버스트 데이터 전송채널을 결정하기 위하여 출력채널 결정부(53)는 도 12의 데이터 프레임 포맷 중에서 이전에 예약된 각 파장의 광스위치 동작끝시간 정보를 도 10과 같이 일시적인 레지스터에 저장한다. 헤더패킷(21)이 도착하여 그에 따른 새로운 버스트 데이터(22)를 위한 전송채널을 예약하는 경우 새로운 광스위치의 동작시작시간은 수학식 1을 이용하여 구할 수 있다. STAGE 1에서 레지스터에 저장된 각 파장의 광스위치 동작끝시간과 새로운 버스트 데이터의 광스위치 동작시작시간으로 수학식 3을 이용하여 채널간의 간격을 구한 다음 레지스터에 저장된다. STAGE 2에서 레지스터에 저장된 채널간의 간격을 이분법을 이용하여 두 개의 채널마다 비교를 한 다음 보다 작은 간격을 가진 값을 레지스터에저장한다. 도 10은 단위 링크 당 8개의 전송채널을 가지는 경우 본 발명에 의한 스케줄러에서 전송채널 결정을 위한 일련의 과정에 대한 개념을 보여준다. 도 10과 같이 단위 링크 당 8개의 전송채널을 사용하는 경우 4개의 STAGE가 사용되는 것을 알 수 있다. 그러므로 본 발명에 의한 스케줄러를 사용하는 경우 종래의 채널결정 방식보다 처리속도가 2배 빠르게 됨을 알 수 있다. 상기의 채널결정 방식에 의해 전송채널이 결정되면 도 12의 프레임 데이터를 결정된 데이터로 새로 업데이트 시킨다.
광스위치 패브릭 제어신호 생성부(54)는 스케줄링 알고리즘에 의해 생성된 정보를 이용하여 광스위치 제어를 위한 신호를 생성하고 광스위치 패브릭에 전달하는 기능을 갖는다. 광스위치에 전달되는 제어신호는 입력채널, 출력채널, 스위치 동작시작시간, 그리고 스위치 동작끝시간으로 구성되고 도 13의 프레임 포맷을 가진다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하다. 그리고, 컴퓨터에서 사용되는 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한 상술한 본 발명 또는 본 발명의 실시예들을 구현하기 위해 사용되는 데이터 및 그 데이터 구조는 컴퓨터에서 사용되는 매체에 기록될 수 있다. 상기 매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 씨디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따르면 헤더패킷의 도착시간의 순서가 아닌 버스트 데이터의 도착순서에 따라 스케줄링을 하기 때문에 버스트 데이터의 손실을 최소화 할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한 이전에 예약된 버스트 데이터와 새로 예약하기 위한 버스트 데이터의 간격이 최소화되는 채널을 출력채널로 결정하여 채널 이용효율을 최대화시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다.

Claims (13)

  1. 광버스트 스위칭 라우터에서의 스케줄링 방법에 있어서,
    (a) 헤더패킷의 도착시간정보, 옵셋시간정보, 버스트 데이터의 길이정보를 포함하는 채널정보를 입력받는 단계;
    (b) 상기 헤더패킷의 도착시간정보 및 옵셋시간정보에 기초하여 버스트 데이터의 도착시간정보를 생성하고 상기 버스트 데이터의 도착시간정보를 기준으로 스케줄링의 처리순서를 결정하여 스케줄링 처리순서정보를 생성하는 단계;
    (c) 상기 버스트 데이터의 도착시간정보 및 길이정보에 기초하여 광스위치 스위칭 지속시간정보를 생성하는 단계;
    (d) 광스위치에서 입력받은 버스트 데이터를 출력하는 출력채널을 결정하여 출력채널정보를 생성하는 단계; 및
    (e) 상기 스케줄링의 처리순서정보, 광스위치의 스위칭 지속시간 정보, 출력채널 정보를 입력받아 광스위치 패브릭을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    상기 헤더패킷의 도착시간에 옵셋시간을 합하여 버스트 데이터의 도착시간정보를 생성하고 상기 버스트 데이터의 도착시간 순서에 따라 스케줄링의 처리순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    상기 버스트 데이터의 도착시간보다 광스위치의 스위칭을 위해 소요되는 시간을 앞서도록 상기 광스위치 동작시작시간 정보를 생성하고, 상기 버스트 데이터의 도착시간에 상기 버스트 데이터의 길이를 합하여 상기 광스위치의 동작끝시간정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계는
    광스위치의 동작시작시간과 광전송경로의 각 전송채널에 미리 예약된 광스위치 동작끝시간의 차이를 구하여 각 채널별로 스위칭 간격정보를 생성하고, 상기 광전송경로의 각 전송채널을 두 개씩 짝을 지어 짝지어진 두 전송채널의 스위칭 간격정보를 비교하여 스위칭 간격이 상대방보다 작은 전송채널들을 선택하는 과정을 통하여 상기 광전송경로의 전송채널 중에서 스위칭 간격이 가장 작은 하나의 전송채널로 선택된 전송채널을 출력채널로 결정하는 과정을 통하여 상기 출력채널정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 채널정보에는 버스트 데이터가 입력되는 입력채널정보가 더 포함되고,
    상기 광스위치 패브릭을 제어하는 제어신호에는 상기 입력채널정보, 출력채널정보, 스위치 동작시작시간정보, 스위치 동작끝시간정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  6. 광스위치에서 입력받은 버스트 데이터를 출력할 출력채널을 결정하는 방법에 있어서,
    (a) 광스위치의 동작시작시간과 광전송경로의 각 전송채널에 미리 예약된 광스위치 동작끝시간의 차이를 구하여 각 채널별로 스위칭 간격정보를 생성하는 단계;
    (b) 상기 광전송경로의 각 전송채널을 두 개씩 짝을 짓고, 상기 짝지어진 두 전송채널의 스위칭 간격정보를 비교하여 스위칭 간격이 상대방보다 작은 전송채널들을 선택하는 단계;
    (c) 상기 (b) 단계를 상기 광전송경로의 전송채널 중에서 스위칭 간격이 가장 작은 하나의 전송채널이 선택될 때까지 반복하는 단계; 및
    (d) 상기 (c) 단계에서 선택된 전송채널을 출력채널로 결정하여 출력채널정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 출력채널결정 방법.
  7. 광버스트 스위칭 라우터에서의 스케줄링 장치에 있어서,
    버스트 데이터가 입력되는 헤더패킷의 도착시간정보, 옵셋시간정보, 버스트 데이터의 길이정보를 포함하는 채널정보를 입력받고, 상기 헤더패킷의 도착시간정보 및 옵셋시간정보에 기초하여 버스트 데이터의 도착시간정보를 생성하고 상기 버스트 데이터의 도착시간정보를 기준으로 스케줄링의 처리순서를 결정하여 스케줄링 처리순서정보를 생성하는 도착순서 결정부;
    상기 버스트 데이터의 도착시간정보 및 길이정보에 기초하여 광스위치 스위칭 지속시간정보를 생성하는 출력채널 지속시간 계산부;
    광스위치에서 입력받은 버스트 데이터를 출력하는 출력채널을 결정하여 출력채널정보를 생성하는 출력채널 결정부; 및
    상기 스케줄링의 처리순서정보, 광스위치의 스위칭 지속시간 정보, 출력채널 정보를 입력받아 광스위치 패브릭을 제어하는 광스위치 패브릭 제어신호 생성부를포함하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 도착순서 결정부는
    상기 헤더패킷의 도착시간에 옵셋시간을 합하여 버스트 데이터의 도착시간정보를 생성하고 상기 버스트 데이터의 도착시간 순서에 따라 스케줄링의 처리순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 출력채널 지속시간 계산부는
    상기 버스트 데이터의 도착시간보다 광스위치의 스위칭을 위해 소요되는 시간을 앞서도록 상기 광스위치 동작시작시간 정보를 생성하고, 상기 버스트 데이터의 도착시간에 상기 버스트 데이터의 길이를 합하여 상기 광스위치의 동작끝시간정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 출력채널 결정부는
    상기 광스위치의 동작시작시간과 상기 광전송경로의 각 전송채널에 미리 예약된 광스위치 동작끝시간의 차이를 구하여 각 채널별로 스위칭 간격정보를 생성하고, 상기 광전송경로의 각 전송채널을 두 개씩 짝을 지어 짝지어진 두 전송채널의 스위칭 간격정보를 비교하여 스위칭 간격이 상대방보다 작은 전송채널들을 선택하는 과정을 통하여 상기 광전송경로의 전송채널 중에서 스위칭 간격이 가장 작은 하나의 전송채널로 선택된 전송채널을 출력채널로 결정하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 장치.
  11. 광스위치에서 입력받은 버스트 데이터를 출력할 출력채널을 결정하는 장치에 있어서,
    광스위치의 동작시작시간과 광전송경로의 각 전송채널에 미리 예약된 광스위치 동작끝시간의 차이를 구하여 각 채널별로 스위칭 간격정보를 생성하는 스위칭간격정보생성부; 및
    상기 광전송경로의 각 전송채널을 두 개씩 짝을 짓고, 상기 짝지어진 두 전송채널의 스위칭 간격정보를 비교하여 스위칭 간격이 상대방보다 작은 전송채널들을 선택하여 스위칭 간격이 가장 작은 하나의 전송채널을 선택하여 출력채널정보를 생성하는 출력채널선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 출력채널결정 장치.
  12. 제1항 내지 제6항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  13. 버스트 데이터가 입력되는 헤더패킷의 도착시간정보, 옵셋시간정보, 버스트 데이터의 길이정보를 포함하는 채널정보;
    상기 헤더패킷의 도착시간정보 및 옵셋시간정보에 기초하여 생성된 버스트 데이터의 도착시간정보를 기준으로 스케줄링의 처리순서를 결정하여 스케줄링 처리순서정보;
    상기 버스트 데이터의 도착시간정보 및 길이정보에 기초하여 생성된 광스위치 스위칭 지속시간정보;
    광스위치에서 입력받은 버스트 데이터를 출력하는 출력채널을 결정하는 출력채널정보; 및
    상기 스케줄링의 처리순서정보, 광스위치의 스위칭 지속시간 정보, 출력채널 정보에 기초하여 생성된 광스위치 패브릭을 제어하는 제어정보에 관한 데이터필드 구조를 가지는 채널정보 데이터가 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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