2015 Fiscal Year Research-status Report
複数の通信経路を弾力的に活用する高速大容量無線ネットワーク機構
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15K00136
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
萬代 雅希 上智大学, 理工学部, 准教授 (90377713)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | モバイルネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，多様な通信品質の要求に対応可能な複数の通信経路を活用する新しい高速大容量無線ネットワーク機構を確立することを目的としている．初年度の平成27年度は複数の通信経路を活用する広域無線ネットワークの大容量化の課題に取り組んだ．本課題では，複数の通信経路（メディア) を同時に利用し，データを複数経路に分散送信することで無線ネットワークの大容量化を図る手法を見いだすことが目的である．具体的には，以下の三つのサブテーマに取り組んだ．
1）遅延時間差のある複数経路を活用するマルチパスTCP：本サブテーマでは，WiFiとセルラ通信のような遅延時間の異なる複数経路を用いるマルチパスTCPにおいて，データ送信者がデータ到達通知（ACK）に記載された受信可能データ量の情報をもとにデータ受信者の受信バッファサイズの圧迫を検知し，遅延の大きなTCPフローの送信ウィンドウサイズの制御を行うことで，スループットを向上させる方式を提案した．
2）ネットワーク状態予測に基づくトランスポートプロトコル：本サブテーマでは，ミリ波の特質を考慮したミリ波切断後の通信再開までの時間を短縮する方式を提案した．提案方式は，再送タイムアウトの原因がネットワークの輻輳かミリ波の切断によるものなのかを判断し，ミリ波の切断によるものと判断した場合は再送タイムアウト時間を変更しないことで，ミリ波の切断からの復旧後の通信再開にかかる時間を短縮する．
3）アプリケーションレベルでのスケジューリング方式：本サブテーマでは，高品位な動画配信において，ネットワークの状況をアプリケーションレベルで活用し，動画エンコードレートを動的に制御することで，ユーザの体感品質（QoE）を向上する手法について検討した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに，各種手法を提案し基礎評価を行っている．マルチパスTCPおよびミリ波の特質を考慮したトランスポートプロトコルのサブテーマにおいては，ネットワークシミュレータns-3上に提案手法を実装し，性能評価を行っている．遅延時間差のある複数経路を活用するマルチパスTCPにおいては，二つの経路の帯域が等しく遅延時間差が大きな（フロー1の遅延がフロー2の10倍）場合に，最大で約58.9％のスループット改善の効果が得られることを確認した．また，ネットワーク状態予測に基づくトランスポートプロトコルに関しては，再送タイムアウトの原因がネットワークの輻輳かミリ波の切断によるものなのかを判断する手法として，通信経路の往復の伝搬遅延（RTT）を用いる手法を考案し，単一経路使用時においてミリ波の切断からの復旧後の通信再開にかかる時間を短縮できることを基礎評価により確認した．さらに，アプリケーションレベルでのスケジューリング方式に関しては，各種QoEを考慮した動画エンコードレート選択法を考案し，実験用ネットワークを構築して基礎実験を開始している．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，初年度に考案した各種提案手法の詳細な評価を行い，提案手法の有効性を高めるよう方式自体をブラッシュアップすることを予定している．特に，ネットワーク状態予測に基づくトランスポートプロトコルに関しては，現状の単一経路の環境を複数経路環境に拡張することを計画している．それにより，ミリ波の切断からの復旧後の通信再開にかかる時間を短縮できることが見込まれる．また，アプリケーションレベルでのスケジューリング方式に関しては，初年度に構築した実験用ネットワークを利用して基礎評価を進める．複数ユーザにより画質評価の主観評価への展開も予定している．
また，次年度以降に取り組む複数経路無線ネットワークを使った局所的実時間高信頼無線通信の実現に向けた関連研究の調査や実験環境の構築，基本方式の検討等も始める予定である．
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| Causes of Carryover |
現有の計算機を補強した環境で基礎評価に十分な性能が得られたため，消耗品の購入のみで実験環境の構築ができたことが挙げられる．また，当初の予定より多くの研究成果が得られたため，すでに数件の国際会議等に論文投稿しており，次年度以降，成果発表に必要な旅費が必要になると予想したためである．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
より計算資源が必要な実験を行うための計算機補強用の消耗品の購入と，研究成果発表に必要な旅費として使用することを計画している．
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