2017 Fiscal Year Annual Research Report
A Study on Content Oriented Networking as Information Infrastructures for Applications
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17H01740
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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, 准教授 (90377713)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ネットワーク / コンテンツ指向 / キャッシュ制御 / 輻輳制御 / ビデオ配信 / トラヒックエンジニアリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、新しいコンテンツ指向ネットワーキング(CON)の研究開発をさらに一歩実用化に近づける全く新しいアプローチとして、CON制御技術がどのようにアプリケーションと連携し、ユーザに対しアプリケーションレベルでの性能向上を提供できるかという重要な技術課題を扱う。具体的には、アプリケーションにおける時間次元での制御と、ネットワーク内の空間次元での面的制御を、エンド側ならびにネットワーク（以下NW）内で連携させることで、ユーザに対しアプリケーションレベルでの性能改善を実現する新世代ネットワーク制御技術を開発する。
今年度は、a) アプリケーション連携型キャッシュにおける必要機能の整理、b)アプリケーション連携型輻輳制御におけるNW側・エンド側必要機能の整理、c) エンド側アプリケーションにおけるレート適応制御の必要機能の整理、ならびにd) CON評価ツールの開発、に注力した。a) に対しては、初年度の検討として、キャッシュ性能に大きな影響を及ぼすリクエストルーチングとキャッシュ判断法に対し、両者が連携する手法を検討した。本成果は、IEEE主催国際会議に投稿し、Best Paper Awardを受賞している。b) に対しては、NW側とエンド側が連携する我々が新しく提案する輻輳制御方式が、NWを単一資源として公平利用するResource Pooling概念を実現しており、理想的な資源配分を実現できることを明らかにしている。また、無線NWへの輻輳制御の適用性についても検討を行った。c) に対しては、エンド側アプリケーションとしてMPEG DASHを想定し、ネットワーク状況に応じて適応的に伝送画像レートを決定する手法において、ルータにおけるキャッシュがユーザの体感品質に与える影響について検討した。d)については、CON評価ツールを開発し、提案方式の評価に用いている。
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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
研究実績の概要で述べた通り、平成29年度は大きく分けて4つの研究テーマに取り組んだ。(a) アプリケーション連携型キャッシュにおける必要機能の整理に関しては、キャッシュ性能に大きな影響を及ぼすリクエストルーチングとキャッシュ判断法の連携を中心に検討を行った。サーバへの最短経路以外のキャッシュを検索するリクエストルーチングを用いた場合には、NWエッジ部分に人気コンテンツを配置するキャッシュ判断法により、人気コンテンツはエッジ部で、中人気コンテンツはコア部でのリクエストルーチングによりキャッシュヒットを期待でき、広い人気度のコンテンツに対してヒット率を改善できることを明らかにした。この成果は、IEEE CQR Workshop 2017において発表を行い、Best Paper Awardを受賞した。b) アプリケーション連携型輻輳制御におけるNW側・エンド側必要機能の整理に対しては、NW側にはコンテンツ要求の分岐確率の管理機能と輻輳通知機能、エンド側には通知された輻輳状況に応じたウィンドウ管理機能を配備することで、複数パスを単一資源としてとらえた際の資源共有理念であるResource Poolingを実現できることを明らかにした。これらの成果は国内研究会で発表を行い、さらにIEEE著名国際会議へ投稿を行った。c) エンド側アプリケーションにおけるレート適応制御の必要機能の整理に関しては、MPEG DASHの伝送画像レート制御手法として、再生バッファ量に基づく手法、ネットワークスループットに基づく手法、およびハイブリッド手法について、総獲得画像レート、再生バッファの枯渇時間、画質変化回数、再生開始までにかかる時間等を加味した定量的な指標により、ユーザにおける体感品質を基礎評価した。d) CON評価ツールに関しては、基本評価ツールの開発、ならびに提案方式の実装を行い、評価に用いた。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度のサブ課題を継続し、さらに新たなサブ課題を加え、具体的には以下の6つのサブ課題を扱う。
1.アプリケーション連携型キャッシュにおける必要機能の整理：重要アプリケーションとしてビデオ配信を考え、エンド側伝送画像レート制御とネットワーク内キャッシュが連携する手法を検討する。2.アプリケーション連携型輻輳制御におけるNW側・エンド側必要機能の整理：ビデオ配信を対象に、アプリケーションが時間次元で対応する技術と、空間次元で動作するNW側・エンド側輻輳制御が協調的に動作する新しい方式についてさらに検討を進める。3.エンド側アプリケーションにおけるレート適応制御の必要機能の整理:MPEG DASHにおいてエンド側で伝送画像レートを決定する手法に関し、ネットワーク内キャッシュと連携するレート決定手法を検討する。4.空間次元と時間次元でのNW内制御とエンド側制御の連携技術:サブ課題1-3に対し、複数ソースからのコンテンツ取得による空間次元での面的制御と、アプリケーションからの要求によるセグメント単位での時間次元での制御を組み合わせた、NW・エンド協調制御の実現を目指す。5. CON評価ツールの開発：平成29年度に開発した基本機能に加え、これから提案する新しい方式の実装を検討する。6. 開発した提案方式の性能評価：上記サブ課題で開発する提案方式に対し、次のシナリオで定量的に評価し、有効性を確認する。シナリオ1: キャッシュ制御の空間次元評価、シナリオ２: 輻輳制御の時間次元評価、シナリオ３: アプリケーション制御の空間次元評価、シナリオ４: 各方式における空間・時間次元協調動作評価、シナリオ５: 全方式の連携動作確認評価
なお、性能評価で得られた知見をもとに、提案方式のさらなる改良を継続的に行う予定である。また、可能であれば、無線アクセスNWによるビデオ受信を対象に、本課題を発展させたい。
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