2016 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．平成28年度は複数経路の前段階として，単一経路環境下（特にミリ波帯を用いる無線ネットワーク）におけるトランスポート層プロトコルの構築等の研究に取り組んだ．さらに，具体的なアプリケーションとして動画像ストリーミングにおけるユーザの体感品質向上に関する研究に取り組んだ．具体的には，主に以下の二つのサブテーマに取り組んだ．
１）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，昨年度に引き続き，無線ミリ波帯の特質を考慮したミリ波切断後の通信再開時間までに要する時間を短縮するトランスポートプロトコルについて検討した．提案プロトコル自体は昨年度にほぼ出来上がっており，今年度は計算機シミュレーション環境をより現実的なモデルへの拡張し，遮蔽等により無線通信が一時的に断続するようなミリ波の特質を勘案した提案方式の詳細の評価を行い，提案方式がミリ波による通信切断時間をトランスポートレベルで短縮できることを確認した．
２）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，階層符号化を適用したストリーミングにおいて，ユーザの体感品質（QoE）を向上する方法について検討した．今年度は，あらかじめサーバ上に用意した複数品質の動画から，測定したネットワークスループットに応じて，適切な品質の動画をダウンロードするアルゴリズムを構築した．
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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
昨年度に引き続き，各種手法を提案し性能評価を行なっている．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，再送タイムアウトの原因をミリ波の切断かネットワークの輻輳か判断し，ミリ波の切断が原因だと判断した場合タイムアウト時間を変更せず保持することで，ミリ波の切断による通信不能時間を短縮する方式を検討している．ネットワークシミュレータns-3上に提案プロトコルを実装し，性能評価した．評価環境としては，まずミリ波の特質を明らかにすることからスタートした．具体的には，ミリ波無線の第２層の再送処理が第４層にどの程度遅延の揺らぎとして影響するかのシミュレーション実験を行い，その実験結果を使って遅延時間を確率的に与えるネットワーク環境設定を行った．評価結果より，提案方式は1秒間のリンク切断が生じた場合において，通信不能時間を約400ミリ秒短縮できることを明らかにした．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のサブテーマでは，主なQoEの低下要因である急激な動画品質の低下と頻繁な動画品質の変動の二つに着目した提案方式を提案した．まずは，基本的な実験用ネットワークの構築をし，基礎実験を行った．これらに加えて，局所的実時間高信頼性無線通信の実現に向けた調査を行った．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，今年度までに考案した各種提案手法を複数経路に対応できるように拡張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方式に関しては，複数経路環境下での経路切断や経路ごとの通信帯域の相違，さらには遅延時間差などを勘案しつつ，スループットの向上や信頼性の向上など様々な要求に耐えられるような手法を考案する予定である．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も，マルチパスTCP等の複数経路の活用への発展を予定している．無線複数路環境がアプリケーションに与える影響を考慮したトランスポート方式の構築や，アプリケーションでの動画品質選択法などといった展開も視野に入れる．また，継続して局所的実時間高信頼性無線通信の実現に向けた調査や検討も進める予定である．
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| Causes of Carryover |
現有の計算機環境で各種方式の性能評価が可能だったため，実験環境に追加の補強がなく構築できたことが挙げられる．また，すでに一部の研究成果について数件学術論文誌に投稿しており，次年度以降，論文掲載料や国内外の学会での成果発表に必要な旅費が発生す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等の購入と，学術論文誌や国内外における学会での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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