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Resource Adjustment and Failure Recovery Techniques with High Efficient In-band Network Telemetry and Machine Learning for Network Slices

Research Project

Project/Area Number 20H04173
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 60060:Information network-related
Research InstitutionUniversity of Fukui

Principal Investigator

Takuji Tachibana  福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (20415847)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 平田 孝志  関西大学, システム理工学部, 教授 (10510472)
望月 バドル  京都情報大学院大学, その他の研究科, 准教授 (10838460)
浦山 康洋  高知工業高等専門学校, ソーシャルデザイン工学科, 准教授 (80805143)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Keywordsネットワークスライシング / INT技術 / 機械学習 / SDN / P4
Outline of Research at the Start

本研究課題では,5G・IoT サービスでの利用が期待されているネットワークスライシングに対して,変動の激しい大容量トラヒックを収容しながら障害から適切に復旧できるように,INT技術および機械学習を用いた資源調整・障害復旧技術を確立する.本技術では,各ネットワークスライスの内部情報を,トラヒック量増加を抑制可能な高効率INT 技術によって専用スライス上で収集する.そして,高効率INT 技術によって収集した情報から機械学習によって各スライスの利用状況を分析し,分析結果に基づいて各スライスの適切な資源調整および障害復旧を実現する.確立した技術の有効性および利用可能性を実証実験によって調査する.

Outline of Final Research Achievements

In this research project, we proposed In-band Network Telemetry (INT) based on random sampling by introducing the concept of random sampling to In-band Network Telemetry, which can monitor the inside of a network.
This method can monitor multiple network slices simultaneously and easily.
We also proposed a technology that combines network slicing and service chaining technologies. Furthermore, we proposed an algorithm that determines the appropriate amount of resources for fault recovery based on predictive information by using together the admission control using Deep Q-learning and the method of increasing or decreasing the amount of resources for each network slice.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究課題では,5G・IoT サービスでの利用が期待されているネットワークスライシングに対して,変動の激しい大容量トラヒックを収容しながら障害から適切に復旧できるような技術を確立した.通信ネットワークはインフラの一つとして国民生活に欠かせないため,利用状況に応じてネットワークを適切に構成し,かつ障害復旧が可能になる本技術は社会的意義が高い.また,本研究開発ではデータプレーンをプログラミング可能なP4を利用し,さらに機械学習を活用した研究を行っている.最適化問題を活用した数理的アプローチも導入しており,今後の発展が期待できる研究であり学術的意義が高い.

Report

(4 results)
  • 2023 Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Security Level Management of Physical Servers Based on Optimization Problem for Cost-Effective Service Chain Construction2022

    • Author(s)
      Daisuke Amaya and Takuji Tachibana
    • Journal Title

      IEICE Proceeding Series

      Volume: 72 Pages: S3-4

    • DOI

      10.34385/proc.72.S3-4

    • ISSN
      2188-5079
    • Year and Date
      2022-11-29
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Security Level Management of Physical Servers Based on Optimization Problem for Cost-Effective Service Chain Construction2022

    • Author(s)
      Daisuke Amaya and Takuji Tachibana
    • Organizer
      2022 International Conference on Emerging Technologies for Communications
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ネットワークスライシングにおけるDeep Q Nerworkを用いた動的資源調節法の提案2021

    • Author(s)
      亀山 裕司,橘 拓至
    • Organizer
      電子情報通信学会RISING研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ネットワークスライスの帯域制御を実現するtrTCMに基づくトラヒック制御機能のP4による実装2021

    • Author(s)
      大島 文也,橘 拓至
    • Organizer
      電子情報通信学会RISING研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 待ち行列理論に基づくVNF共有モデルを利用した最適サービスチェイン構成法2021

    • Author(s)
      天谷 大輔,橘 拓至
    • Organizer
      電子情報通信学会RISING研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Resource Adjustment Based on Deep Reinforcement Learning for Network Slices with Priority Classes2020

    • Author(s)
      Yuji Kameyama, Takuji Tachibana
    • Organizer
      2020 International Conference on Emerging Technologies for Communications
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 多様なネットワークスライスに対する深層強化学習を用いた動的資源調整法2020

    • Author(s)
      亀山 裕司,橘 拓至
    • Organizer
      2020年度電気・情報関係学会北陸支部連合大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ネットワークスライシングにおける機械学習を利用した接続スライス・パケット損失率予測2020

    • Author(s)
      川合 佑樹,橘 拓至
    • Organizer
      2020年度電気・情報関係学会北陸支部連合大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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