光バーストスイッチング

光バースト スイッチング( OBS ) は、データの動的なサブ波長スイッチングを可能にする光ネットワーク技術です。OBS は、まだ実現不可能な完全な光パケット スイッチング (OPS) と、ほとんど静的な光回線スイッチング (OCS) の妥協案として考えられています。OBS がこれらのパラダイムと異なるのは、OBS 制御情報が予約済みの光チャネルでデータ ペイロードより先に別々に送信されることです。これらの制御信号は電子的に処理され、間もなく到着するペイロードを転送するための光パスをタイムリーに設定できます。これは遅延予約と呼ばれます。

光バースト スイッチング (OBS) の目的は、電子工学と光学技術を最適に組み合わせて、サブ波長の粒度を動的にプロビジョニングすることです。OBS は、バーストと呼ばれる類似した特性を持つパケットのセットを考慮します。したがって、OBS の粒度は光回線スイッチング (OCS) よりも細かくなります。OBS は波長ルーティングよりも帯域幅の柔軟性が高くなりますが、より高速なスイッチングと制御テクノロジが必要です。OBS は、動的なエンドツーエンドの全光通信を実現するために使用できます。

OBS では、パケットはネットワークのエッジでデータ バーストに集約され、データ ペイロードを形成します。時間やサイズに基づいたさまざまな組み立て方式が存在します (バースト スイッチングを参照)。エッジ ルータ アーキテクチャが提案されています ( ^{[1] [2]}を参照)。OBS は、制御プレーンとデータ プレーンが分離されている点が特徴です。制御信号(バースト ヘッダーまたは制御パケットとも呼ばれる) は、各データ バーストに関連付けられています。制御信号は、制御チャネルと呼ばれる別の波長で光形式で送信されますが、帯域外で信号化され、各 OBS ルータで電子的に処理されます。一方、データ バーストは、ネットワークの一端から他端まで完全に光形式で送信されます。データ バーストは中間ノードを通過でき、ファイバー遅延線などのデータ バッファを使用できます。OBS では、データはネットワークの中間ノードに完全に透過的に送信されます。バーストがルータを通過した後、ルータは新しい予約要求を受け入れることができます。

OCS に対する利点

より効率的な帯域幅利用– OCS システムでは、光ネットワークの送信元から送信先までライトパスを設定する必要があります。データ伝送時間が設定時間に比べて短い場合、OCS システムで帯域幅が効率的に利用されない可能性があります。これに対し、OBS ではエンドツーエンドのライトパス設定が不要なため、OCS システムと比較してより効率的な帯域幅利用が可能です。これは、回線交換よりもパケット交換の方が優れている点に似ています。

OPS に対する利点

スループット制限の排除– 光バッファ技術は、低コストで製造し、光ネットワークで広く使用できるほど成熟していません。コア光ネットワークノードは、バッファリングされていないか、バッファが限られている可能性があります。^{[3]このようなネットワークでは、Just Enough Time (JET) [4]}などの遅延予約方式がエッジルータでの電子バッファリングと組み合わされて帯域幅が予約されます。JET を使用すると、OPS システムのエッジルータでスループット制限が発生する可能性があります。^[5]この制限は、OBS を使用することで克服できます。^{[6] [7]}

さらに、コア光ルーターデータ プレーンがパケットまたはバーストを切り替えるのに十分な時間を確保できるように、パケットまたはバースト間のデータ チャネルにガードバンドが必要です。ガードバンドが平均パケットまたはバースト サイズに比べて大きい場合、データ チャネルのスループットが制限される可能性があります。パケットをバーストに集約すると、ガードバンドがデータ チャネルのスループットに与える影響を軽減できます。

処理要件とコア ネットワークのエネルギー消費を削減– OBS ネットワークのコア光ルーターは、 OPS ネットワークのコア光ルーターと比較して、制御プレーン要件が軽減される可能性があります。これは、OPS ネットワークのコア光ルーターは、到着するパケットごとに処理操作を実行する必要があるのに対し、OBS ネットワークでは、ルーターは複数のパケットを含む到着バーストに対して処理操作を実行します。したがって、OPS ネットワークと比較して、OBS ネットワークのコア光ルーターでは、パケットあたりの処理操作が少なくて済みます。その結果、OPS ネットワークのコア光ルーターのエネルギー消費と潜在的な二酸化炭素排出量は、同じデータ量の場合、OBS ネットワーク ルーターよりも大きくなる可能性があります。

この利点は、バースト アセンブリ/集約とソート ステージが必要になる可能性があるため、OBS ネットワーク エッジ ルータは OPS ネットワーク エッジ ルータよりも複雑になる可能性が高いという事実によって相殺される可能性があります。その結果、OBS ネットワークのエッジでのエネルギー消費は OPS ネットワークよりも高くなる可能性があります。

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