| Project/Area Number |
21H04878
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 60:Information science, computer engineering, and related fields
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University (2022-2025)
Osaka Prefecture University (2021) |
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Principal Investigator |
戸出 英樹 大阪公立大学, 大学院情報学研究科, 教授 (20243181)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷川 陽祐 大阪公立大学, 大学院情報学研究科, 准教授 (90548497)
廣田 悠介 国立研究開発法人情報通信研究機構, ネットワーク研究所フォトニックICT研究センター, 主任研究員 (20533136)
藤本 章宏 和歌山大学, 学術情報センター, 講師 (30711551)
近藤 大嗣 東京大学, 情報基盤センター, 准教授 (10844160)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
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| Budget Amount *help |
¥41,470,000 (Direct Cost: ¥31,900,000、Indirect Cost: ¥9,570,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000)
Fiscal Year 2023: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
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| Keywords | 稠密空間分割多重光網 / 経路・周波数・コア／モード割当 / 転送プロトコル / クロストーク / ３層クラウドネットワーク / トランスポートプロトコル |
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| Outline of Research at the Start |
将来の情報基盤として，光技術を最大限に活かしたエッジコンピューティング網の劇的な容量増大，およびエンド端末機器で構成されたエンドクラウドを加えた3層クラウド網の確立・高度化を目的とし，世界的に鋭意研究が進められている疎な空間分割多重エラスティック光網（Coarse SDM-EON）に対し，より稠密なDense SDM-EONを実用化すべく，稠密な故に深刻化するクロストークなどの信号劣化要因を克服する高度な経路，周波数資源，コア／モード割当制御，光信号劣化に耐性のあるトランスポートプロトコルの設計・開発，先進的な「分散コア・エッジ・エンドクラウド応用基盤技術」を確立する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
(ア-1) Dense-SDM-EON動的資源割当設計・制御に関して、マルチコアファイバ(MCF)において隣接コアを自由に利用しても、クロストークが主要因でパス設定のブロッキングが発生しない"クロストークフリー条件"を見出し、多様な稠密構造のMCFにおけるコア配置パターンを対象として、当該条件下におけるブロッキング性能の優越性、並びに最適な配置パターンを定量的に明らかにした。(ア-2) トランスポートプロトコル開発に関して、まず、End-to-End遅延に基づく段階的な周期転送を採用した提案TCP転送制御の改良設計を行った。特にTCP Pacingの機能を模倣して、RTT毎のバースト転送単位をマイクロバーストに分割転送するプロトコルを設計し、その有効性を確認した。次に、Packet Level Erasure Codingと累積ACKを併用した転送法の拡張として，受信側のデータ復元状況に応じて、送信側のXOR演算対象シンボル数（重み）を変更する方式を提案設計し、シミュレーション評価に加え、ソフトウェア実装した上で、NICTの光パケット交換網テストベッド上での実証実験を行い、大幅なスループット向上を確認した。(イ) エッジ・エンドクラウド網環境におけるオブジェクト及び計算資源の検索・取得・配信制御フレームワークを詳細設計し、メッセージ数削減、取得性能の面から有効性を実証した。さらに、不特定多数のユーザ端末から、要件に該当する属性を有するユーザを早期に発見しレスポンスを取得する方式を提案し、有効性を確認した。ICN上のResource Breadcrumbsに基づく計算機資源検索機構を設計・提案し、詳細な評価を通して有効性を明らかにした。 BitTorrent型のP2PやSkipgraphをベースとした配信・検索手法を提案した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
(ア-1)の成果として、クロストーク(XT)が主要因でパス設定のブロッキングが発生しない "クロストークフリー条件" を見出すことができ、ブロッキング性能の優越性、並びに最適と判断される配置パターンを示した結果が、旗艦国際会議のECOC2023に採択され、その後OCS研究専門委員会の依頼にて（若手）招待講演を行うに至った。また、Indirect XTが設定パスの品質劣化に与える影響に着目し、世界に先駆けて定量的に評価した（PSC2023）。 これらの成果について現在論文投稿準備中である。また、Graceful Degradation の達成を志向してXTバジェットの概念を新たに組み込んだパス設定手法がIEICEの英文論文誌に採択された。(ア-2) の成果として、TCP-T3に関してPSC2023での国際会議、さらには、そのコンセプトについて、ICNC2024で招待論文を投稿し発表を行った。パケットベースのXORに基づく提案方式については、ソフトウェア実装、テストベッド上の実証実験を遂行し、ベンチマーク方式よりも3倍の最大限界スループットを達成した。上記の2つの成果はそれぞれ論文投稿準備中である。(イ) の主要成果として、エンドクラウド網環境における計算機資源の資源探索をメッセージ数や計算量の負担を軽減しつつ達成する方式を確立し、シミュレーション評価により有効性を実証した。ICN上でのBreadcrumbs方式をベースとした計算機資源検索手法を確立し、IEEE Transaction on Network Service and Managementに採択された。その他、IEICEの研究会4件、総合大会1件の発表を達成した。以上の通り、概ね予定通り、新たな概念を提唱するなど、一部発展的な成果を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
(ア-1) Dense-SDM-EON動的資源割当設計・制御に関して，MCFの多様な配置パターンの中で，クロストークインパクトを加味した上で優れたブロッキング性能を有する稠密パターンの探索と性能限界の追求、およびクロストークインパクトを無視できる条件をさらに模索する。MCFを用いたNICT小金井のテストベッドを利用し、設定パス上の信号が被る劣化の影響について、基礎的な実証実験を実施する。変調方式の観点からのクロストーク耐性強化法の確立、ファイバ内コア数や伝搬特性などが不均質なネットワーク資源環境の考慮に注力する。
(ア-2) Dense SDM-EONの信号劣化問題およびバッファレス環境に起因する深刻なパケットロス問題を克服するトランスポートプロトコルの詳細設計，およびシミュレーション及びプロトタイプ実証実験による多面的評価を実施する．特に細粒度のペーシング機能との連携、機械学習に基づくInter-Core Adaptive Transport機構の詳細設計と評価、Packet Level Erasure Codingと累積ACKを併用法にタイミングシフト制御を併用した方式の設計・評価に注力する。
(イ) End-Cloud環境において、対象者の属性に応じて効率的な配布・応答を実現するシステムの詳細設計と評価、P2P型アプローチに基づくデータ・オブジェクト及び計算資源の検索・取得・配信制御フレームワークに注力する。
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