Development of Adaptive Link Rate Switching between SDN Switches in Organization Networks to Reduce Power Consumption

• Project/Area Number: 18K11253
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 60060:Information network-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: KIMURA Shigetomo 筑波大学, システム情報系, 准教授 (20272180)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
• Keywords: 省電力化 / 通信速度切替方式 / 組織内ネットワーク / SDN / 消費電力削減

Outline of Final Research Achievements

This research has developed an adaptive link rate switching method to reduce power consumption of a network that is constructed by SDN (Software Defined Network) switches and belongs to an organization such as a university to connect between organization's departments and also between a department and an external network. A communication experiment showed that the total power consumption applied by some 24-hour traffic pattern assumed as a campus network's one is reduced by 12.39% compared to the normal network without any adaptive link rate switching methods.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ネットワーク機器の省電力化とネットワーク性能の向上はトレードオフの関係にあり，通信機器の消費電力を削減すると，通信速度の低下や遅延の増加といったネットワーク性能の低下を招くことになる．本研究で開発した方式によって，組織内ネットワークの消費電力を削減するものであり，マルチパスを利用して，消費電力を過剰に増やすことなく，最大通信速度を段階的に増減する手段を提供することから，その学術的意義や社会的意義は大きい．

Research Products

• [Journal Article] ALR Switching and Routing Strategy for Multiple Sites Based on Traffic Splitting Method for Power Saving (2022)
  • Author(s): Zhang Chao、Kimura Shigetomo
  • Journal Title: Proceedings of 2022 Tenth International Symposium on Computing and Networking Workshops (CANDARW) Volume: 1 Pages: 33-39
  • DOI: 10.1109/candarw57323.2022.00063
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Adaptive Link Rate Switching Based on Traffic Splitting Method for Power Saving (2020)
  • Author(s): Uchida Shingo、Kimura Shigetomo
  • Journal Title: Proceedings of 2020 Eighth International Symposium on Computing and Networking Workshops (CANDARW) Volume: 1 Pages: 67-73
  • DOI: 10.1109/candarw51189.2020.00025
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 省電力化のためのMPTCPによるSDNを用いたスイッチ間帯域切り替え方式の高速ネットワークでの検証 (2020)
  • Author(s): 木村亮介, 木村成伴
  • Journal Title: 信学技報 Volume: 119 Pages: 77-82
• [Journal Article] メータテーブルによるトラフィック分割方式を用いた省電力化のためのスイッチ間帯域切り替え方式の検討 (2020)
  • Author(s): 内田真吾, 木村成伴
  • Journal Title: 信学技報 Volume: 119 Pages: 71-76
• [Presentation] 省電力化のためのトラフィック分割方式に基づくサイト間通信を考慮したスイッチ間帯域切り替え方式 (2023)
  • Author(s): 井田学, 木村 成伴
  • Organizer: 電子情報通信学会情報ネットワーク研究会（IN）
• [Presentation] ALR Switching and Routing Strategy for Multiple Sites Based on Traffic Splitting Method for Power Saving (2021)
  • Author(s): Zhang Chao and Kimura Shigetomo
  • Organizer: 電子情報通信学会ネットワークシステム研究会 (NS)
• [Presentation] Adaptive Link Rate Switching Based on Traffic Splitting Method for Power Saving (2020)
  • Author(s): Shingo Uchida and Shigetomo Kimura
  • Organizer: ASON'20 (13th International Workshop on Autonomous Self-Organizing Networks)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 省電力化のためのMPTCPによるSDNを用いたスイッチ間帯域切り替え方式の高速ネットワークでの検証 (2020)
  • Author(s): 木村亮介, 木村成伴
  • Organizer: 電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
• [Presentation] メータテーブルによるトラフィック分割方式を用いた省電力化のためのスイッチ間帯域切り替え方式の検討 (2020)
  • Author(s): 内田真吾, 木村成伴
  • Organizer: 電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
• [Presentation] 省電力化のためのMPTCPによるSDNを用いたスイッチ間帯域切り替え方式の実ネットワークでの検証 (2019)
  • Author(s): 木村亮介, 木村成伴
  • Organizer: 情報処理学会第81回全国大会
• [Remarks] 国際ワークショップ ASON'20 にて内田真吾氏が Best Paper Award を受賞
  • URL: https://www.cs.tsukuba.ac.jp/topic20.html