| Project/Area Number |
23K21662
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| Project/Area Number (Other) |
21H03434 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 60060:Information network-related
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
山本 幹 関西大学, システム理工学部, 教授 (30210561)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
萬代 雅希 上智大学, 理工学部, 教授 (90377713)
速水 祐作 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, 研究員 (00868820)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
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| Keywords | コンテンツ指向ネットワーク / トラヒック制御 / アダプティブ画像レート制御 / 輻輳制御 / キャッシュ制御 / ライブ配信 / マルチキャスト / 超解像 / マルチキャスト通信 |
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| Outline of Research at the Start |
ネットワーク（以下NW）内トラヒックの80%以上を占めるビデオトラヒックには，サッカーにおけるゴールシーンなどユーザの関心を大きく引く部分が時間軸，空間軸において存在する．本研究では，このような動画像の時間軸，空間軸セマンティックスに着目し，NW制御の全く新しいアプローチを検討する．これまでの研究がビット系列におけるスループットなどの無機質な性能向上を目的としているのに対し，本研究は動画像配信サービスにおける真のユーザ品質向上のためにコンテンツ指向NWにおける画像レート制御，輻輳制御，キャッシュ制御，経路制御などを，セマンティックスという意味論に一歩踏み込んだ新しい視点で検討することを目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、動画像において時間軸、空間軸上にユーザの関心を大きく引く部分が存在することに着目し、セマンティックスに着目したネットワーク(NW)制御の全く新しいアプローチを検討する。これまでの研究がビット系列におけるスループットなどの無機質な性能向上を目的としているのに対し、本研究は動画像配信サービスにおける真のユーザ品質向上のためにコンテンツ指向NWにおける画像レート制御(ABR:Adaptive BitRate)、輻輳制御、キャッシュ制御、経路制御などを、セマンティックスという意味論に一歩踏み込んだ新しい視点で検討することを目指す。 今年度(2023)は、本研究におけるセマンティックスの定義に関し、非同期で視聴することが一般的なVoDと、同期視聴が一般的なリアルタイム配信では異なる扱いが必要であることを明確にし、前者に対しては事前にオフラインでのセマンティックスの把握が可能であること、後者はこれが難しいことを明らかにした。この検討結果を踏まえ、前者に対して輻輳制御と連携した方式の検討、後者に対しては同一コンテンツを視聴しているにも関わらず選択ビットレートの差異により異なるフローの扱いとなる課題を解決する手法を検討した。なお、アプリケーション層のABR制御は、トランスポート層の輻輳制御との相互影響によりその性能が大きく左右されるため、今年度も継続して輻輳制御に関する研究を推進した。輻輳制御アルゴリズムとして現在広く使用されているBBRも新しく対象とした。これらに対し多くの知見を得たうえで、精力的に学会発表を行った。また、セマンティックスを考慮したABR制御方式に必要な機能として、ルータが積極的にユーザ帯域配分に関与する新しい方式、同一コンテンツを視聴するユーザのビットレートを整合させる新しい手法の検討、評価ツールの改良を進め、解析や評価への準備を整えた。
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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
本研究で扱うセマンティックスについて、これまで研究組織3名で関連した著名国際会議論文など多くの文献を読み検討を行った。その結果、すでにサーバ上にコンテンツが蓄積されているVoDではオフライン解析によるセマンティックスの事前把握が可能であること、この解析結果をユーザもしくはルータが取得することでセマンティックスに応じたNW制御が実現可能であることを明らかにした。また、サーバ上にリアルタイムでコンテンツが生成されるリアルタイム配信では、事前のセマンティックス把握が難しいことから、上記とは異なる側面でのセマンティックスの取り扱いが必要であることを明らかにした。具体的には、選択動画像ビットレートが異なる場合には同一セマンティックスをもつコンテンツに対しNW内では異なるフローとして扱われることから、これら同一セマンティックスの複数フローをNW内で集約する手法が重要であることを明らかにした。両観点に対応できる方法として、輻輳制御に対しNW側から資源配分を行い、結果的にABR制御に働きかかける手法を検討した。輻輳制御による資源配分の成果は、権威ある国内研究会などで成果発表を行っており、今後ABR制御との連携に発展させ国際会議、ジャーナルへの発表を視野に入れている。また、ABR制御においては輻輳制御との相互影響により選択ビットレートが決定されることから、輻輳制御への深い洞察が必要となるため、輻輳制御に関する研究にも取り組んだ。具体的には、コンテンツ指向NWでの新しい輻輳制御、最先端輻輳制御アルゴリズムが開発されているデータセンタ輻輳制御、現在のインターネットにおける主要輻輳制御アルゴリズムであるBBRなどを対象に研究を展開し、著名国際会議や権威ある論文誌に積極的に成果発表を行った。このように計画以上に深い観点での考察を進め、多くの成果発表を行い、本研究を計画以上に進展させている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度までの取り組みを継続するとともに、最終年度の取り組みとしてセマンティックスを考慮した新しいトラヒック制御、NW制御の開発を継続し、その評価を行ったうえで成果発表を積極的に進める。具体的には、i) セマンティックスを考慮した画像ビットレート制御に関して、エンド側で動作する画像ビットレート制御とNW内ルータが連携することによる、新しい画像レート選択手法を開発する。具体的には、NW内のルータが同一コンテンツに対し異なるビットレートで流れているフローを発見した場合に、これを集約する方向にレート制御を調整する方式を詳細検討し発展させる。 ii) セマンティックスを考慮した経路制御に関しては、i)で開発するABR制御とNWルータが連携する手法により、本来同一コンテンツを転送しているにも関わらず異なるレートを選択することで別フローとして転送されているものを、コンテンツフロー集約によりマルチキャスト経路への集約を積極的に図る新しい経路制御手法を開発する。 iii) ユーザ側で動作する動画像ビットレート選択手法に大きな影響を及ぼす輻輳制御に対し、輻輳制御での公平資源配分や傾斜資源配分に関して、インターネットで広く使用されているBBRに対しさらに深い検討を進めることで、公平性を向上する新しい手法を開発する。また、様々な観点での輻輳制御に関する検討を進め、動画像ビットレート選択に及ぼす影響の詳細評価を進める。 iv) セマンティックスCON評価ツールに関しては、上記の各課題で提案する手法を基本評価ツールに実装し、評価ツールの機能拡張を進める。上記各課題については、新しい手法の開発を行うとともに本評価ツールを用いた性能評価を行い、得られた知見をもとに提案方式のさらなる改良も行う予定である。
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