2018 Fiscal Year Annual Research Report

多次元多重型全光ネットワークの周波数資源極限利用に向けた資源割当法に関する研究

Research Project

Project/Area Number	17H04680
Research Institution	National Institute of Information and Communications Technology
Principal Investigator	廣田悠介国立研究開発法人情報通信研究機構, ネットワークシステム研究所ネットワーク基盤研究室, 主任研究員 (20533136)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	光ネットワーク / 全光 / ルーティング / 資源割当 / 空間分割多重
Outline of Annual Research Achievements	2年目である本年度は、前年度に開発した遺伝的アルゴリズムを用いた粗粒度ルーティング手法の改良並びに詳細な性能評価を実施した。また、機械学習適用についての検討を進め、比較対象も含めた基本的な提案アルゴリズムの実装を進めた。具体的には、エラスティック光ネットワークにおいて送受信ノードごとに必要となる周波数帯域が異なること、並びにそれぞれの光パスが利用する経路が一部重複することから発生する周波数フラグメンテーションを抑制するため、事前設計フェーズとしてネットワークのトポロジや平均的なトラヒック負荷などの情報を元に、遺伝的アルゴリズムにより全送受信ノード間でどの周波数帯域を優先的に利用するかを事前設計し、個別割当フェーズでは、事前設計フェーズで得られた解に基づいた優先利用周波数帯域から順に探索を行い利用周波数の割当を行う周波数資源割当手法を確立した。初年度に作成した計算機シミュレータに本方式を実装し、提案方式が特に高負荷時において光パスの棄却率を改善可能であることを確認した。続いて、多数の空間チャネルを利用可能な空間分割多重型光パケットネットワークを対象として、高スループット、低レイテンシ、低コストを実現するための一形態である空間スーパーチャネルスイッチングを用いたタイムスロット型光パケット伝送における空間チャネルスライス型スイッチングシステムを確立した。具体的には、映像データなどの大きなサイズのパケットと受信確認応答などの小さなサイズのパケットそれぞれに対して割り当てる空間チャネル数を変えるとともに、全体で伝送されるトラヒック量に応じた空間チャネルスライシングを行うことで、特に小さなサイズのパケット伝送におけるオーバーヘッドの削減、並びに周波数利用効率の向上を可能とする部分的な空間スーパーチャネル方式を確立した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 粗粒度ルーティング手法については方式の確立、並びに性能評価を実施してその有効性・適用領域を明らかにしている。また、空間分割多重型光ネットワークにおける新たな空間チャネル割当設計も性能評価を実施するとともに国際会議でも発表済みである。一方で、学習のためのデータセットの構築並びに学習については計算機での処理に時間を要している。細かいトピックに関しては当初計画からの変更・修正は多少あるものの、上記のことからおおむね順調に進展しているといえる。
Strategy for Future Research Activity	当初計画に従って、引き続き研究を進める。まず、平成30年度の研究成果について、詳細な性能評価を行うとともにその評価結果に基づき、方式の改良並びに論文誌などへの投稿を行う。また、空間チャネルの高効率利用のための機械学習を適用した資源割当手法の確立を行う。更に、大規模環境への適用として、管理システムの分散化、シグナリングプロトコルも含めた手法についても検討し、計算機を用いて提案手法の特性を評価する。