Construction of a distributed control all-optical network utilized flexibly according to service demands

• Project/Area Number: 23K21661
• Project/Area Number (Other): 21H03433 (2021-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2021-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 60060:Information network-related
• Research Institution: Kogakuin University
• Principal Investigator: 馬場 健一 工学院大学, 情報学部(情報工学部), 教授 (60252722)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山岡 克式 東京工業大学, 工学院, 教授 (90262279)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2022: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000); Fiscal Year 2021: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
• Keywords: エラスティック光ネットワーク / 分散制御 / 資源割当アルゴリズム / 空間分割多重

Outline of Research at the Start

本研究では、様々なサービス要求に応じてネットワーク資源を柔軟に提供できる分散制御型の全光ネットワークを実現する。高度なネットワーキング技術を要するマルチコアファイバによるネットワークにおいて、エラスティック光ネットワーク技術と分散型制御手法を用いて、断片化を抑えた光パス設定を行うことにより、ネットワーク資源を効率的に利用しつつ、サービス要求に応じて柔軟にネットワーク資源を提供できるようにする。さらに、それらの機能をもつ複数のネットワークとネットワーク組織間の制御プロトコルの開発により、大規模な自律分散型全光ネットワークを構成する手法を確立する。

Outline of Annual Research Achievements

今年度は、前年度に引き続き(3) マルチコアファイバで構成された全光ネットワークにおけるパス設定手法の確立、に取り組むとともに、(4) 複数組織で構成された全光ネットワークにおけるパス設定手法の確立、に取り組んだ。
(3)では、マルチコアファイバを用いたネットワークにおいて、各リンクの容量、コア数が異なる場合に、制御メッセージによるリンク情報を伝達する手法ならびにそれらの情報から適切にパス設定を行う手法を提案し、それらの効果を評価した。
また、重畳技術を用いて同一スロットに複数のパスを設定する手法について、経路制御も含めて検討した。先行研究として、EON に無線通信分野で研究が進められている重畳符号化技術を適用し、新規のパス要求収容時、及び設定済みの光パスの再配置による重畳化を行う手法が提案されており、パス要求の棄却率低減や周波数スロットの断片化抑制などの効果が示された。しかし、先行研究では重畳符号化を適用できずに通常パスとして収容される場合の制御はそれほど考慮されておらず、最短経路で収容される通常パスによって一部のリンクに負荷が集中し、新規パス要求の棄却要因の一つとなっていた。そこで、本研究では偏りのあるリンク負荷を分散させパス要求の棄却率を低減させることを目的とし、ネットワーク状況から算出される経路コストをもとに経路選択を行うリンク負荷分散手法を提案した。シミュレーションによる評価の結果、従来手法と比較して負荷の偏りが分散され、パス要求の棄却率を低減させることができた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初予定した研究計画に基づいて着実に実行し、国際会議を含む雑誌論文3件、研究会など学会発表2件とその成果を発表している。

Strategy for Future Research Activity

研究計画に従い、研究を推進する。

Research Products

• [Journal Article] Characteristic analysis of upper bound call blocking probability of emergency CAC for three types of calls (2024)
  • Author(s): Sota Narikiyo, Sumiko Miyata, Ken-ichi Baba and Katsunori Yamaoka
  • Journal Title: Proceedings of IEEE 14th Annual Computing and Communication Workshop and Conference (CCWC2024) Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characteristic analysis of three classes of VoIP session considering talkspurt length in call admission control (2024)
  • Author(s): Sota Narikiyo, Sumiko Miyata, Ken-ichi Baba and Katsunori Yamaoka
  • Journal Title: Proceedings of 10th Anniversary Korea-Japan Joint Workshop on Complex Communication Sciences (KJCCS2024) Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Study on link load balancing method in elastic optical networks using superposition coding (2023)
  • Author(s): Shota Okochi and Ken-ichi Baba
  • Journal Title: Proceedings of 2023 International Symposium on Advanced Technology (ISAT-22) Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A two-stage trunk reservation control method corresponding to general call priority using switch outside disaster area (2023)
  • Author(s): Yoichiro Arii, Katsunori Yamaoka and Ken-ichi Baba
  • Journal Title: Proceedings of IEEE International Conference on Computing, Networking and Communications (ICNC2023) Volume: － Pages: 621-625
  • DOI: 10.1109/icnc57223.2023.10074541
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Multi-Path Routing Method with Traffic Grooming Corresponding to Path Lengths in Elastic Optical Networks (2022)
  • Author(s): Motoi Kato and Ken-ichi Baba
  • Journal Title: IEICE Transactions on Communications Volume: E105.B Issue: 9 Pages: 1033-1038
  • DOI: 10.1587/transcom.2021EBP3196
  • NAID: 230000012426
  • ISSN: 0916-8516, 1745-1345
  • Year and Date: 2022-09-01
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Study on a trunk reservation control method with waiting queue for priority calls in emergency situation (2022)
  • Author(s): Yoichiro Arii, Katsunori Yamaoka and Ken-ichi Baba
  • Journal Title: Proceedings of 2022 International Symposium on Advanced Technology (ISAT-21) Volume: －
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spectrum resource assignment method considering adjacent link conditions for AR requests in EON (2021)
  • Author(s): Yoichiro Arii and Ken-ichi Baba
  • Journal Title: IEICE Communications Express Volume: 10 Issue: 12 Pages: 936-941
  • DOI: 10.1587/comex.2021COL0035
  • NAID: 130008123948
  • ISSN: 2187-0136
  • Year and Date: 2021-12-01
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Shared Backup Path Establishment Method in SDM-EON (2021)
  • Author(s): Motoi Kato and Ken-ichi Baba
  • Journal Title: IEICE Proceeding Series Volume: 68 Pages: P1-15
  • DOI: 10.34385/proc.68.P1-15
  • NAID: 230000012877
  • ISSN: 2188-5079
  • Year and Date: 2021-12-01
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spectrum Allocation Method Considering the Difference in Required Resources in Distributed Control SDM-EON (2021)
  • Author(s): Sotaro Yokota and Ken-ichi Baba
  • Journal Title: IEICE Proceeding Series Volume: 68 Pages: P4-15
  • DOI: 10.34385/proc.68.P4-15
  • NAID: 230000012946
  • ISSN: 2188-5079
  • Year and Date: 2021-12-01
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A study on optical burst transfer method in Torus type data center network (2021)
  • Author(s): Yuya Ogino and Ken-ichi Baba
  • Journal Title: Proceedings of 2021 International Symposium on Advanced Technology Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 重畳符号化を用いたEONにおけるリンク負荷分散手法 (2023)
  • Author(s): 大河内翔太, 馬場健一
  • Organizer: 電子情報通信学会 技術研究報告(PN2023-39)
• [Presentation] 重畳符号化を用いたEONにおけるリンク負荷分散手法の検討 (2023)
  • Author(s): 大河内翔太, 馬場健一
  • Organizer: 電子情報通信学会 ソサイエティ大会 講演論文集, B-12-3
• [Presentation] トーラス型光データセンターネットワークにおける複数送信波長を用いた経路決定手法 (2023)
  • Author(s): 荻野優也, 馬場健一
  • Organizer: 電子情報通信学会 技術研究報告(IN2022-75)
• [Presentation] 重畳符号化を用いたEONにおける再配置を考慮したパス設定手法 (2023)
  • Author(s): 大河内翔太, 馬場健一
  • Organizer: 電子情報通信学会 技術研究報告(PN2022-67)
• [Presentation] 分散制御SDM-EONにおけるリアルタイム情報を考慮した経路制御手法 (2023)
  • Author(s): 横田壮太郎, 馬場健一
  • Organizer: 電子情報通信学会 技術研究報告(PN2022-66)
• [Presentation] トーラス型光データセンターネットワークにおける状態監視型経路決定手法 (2023)
  • Author(s): 荻野優也, 馬場健一
  • Organizer: 電子情報通信学会 総合大会 講演論文集, B-12-8
• [Presentation] 重畳符号化を用いたEONにおける再配置対象パスの検討 (2023)
  • Author(s): 大河内翔太, 馬場健一
  • Organizer: 電子情報通信学会 総合大会 講演論文集, B-12-6
• [Presentation] 分散制御SDM-EONにおけるネットワーク状況を考慮した経路選択手法 (2023)
  • Author(s): 横田壮太郎, 馬場健一
  • Organizer: 電子情報通信学会 総合大会 講演論文集, B-12-3
• [Presentation] 分散制御SDM-EONにおける候補経路拡張による経路制御手法 (2022)
  • Author(s): 横田壮太郎, 馬場健一
  • Organizer: 電子情報通信学会 技術研究報告(PN2021-54)
• [Presentation] SDM-EONにおける共有バックアップパス選択手法 (2022)
  • Author(s): 加藤基, 馬場健一
  • Organizer: 電子情報通信学会 技術研究報告(PN2021-55)
• [Presentation] 重畳符号化を用いたEONにおける資源利用状況を考慮したパス設定手法 (2022)
  • Author(s): 佐藤広康, 馬場健一, 廣田悠介
  • Organizer: 電子情報通信学会 技術研究報告(PN2021-72)
• [Presentation] EONにおける重畳符号化を用いた動的なパス設定手法 (2021)
  • Author(s): 佐藤広康, 馬場健一, 廣田悠介
  • Organizer: 電子情報通信学会 技術研究報告(PN2021-11)
• [Presentation] 分散制御SDM-EONにおける経路制御手法の一検討 (2021)
  • Author(s): 横田壮太郎, 馬場健一
  • Organizer: 電子情報通信学会 技術研究報告(PN2021-29)