2019 Fiscal Year Research-status Report
NFVネットワークにおける利己的最適サービスチェイニング
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19K11942
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
笹部 昌弘 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (10379109)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ネットワーク仮想化 / サービスチェイニング / 整数線形計画問題 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，汎用サーバと仮想化技術を組み合わせることで多様なネットワークサービスに対応可能なNetwork Function Virtualization (NFV)技術が注目されている．NFVにより，あるネットワークサービスは一つ以上のVirtual Network Function (VNF)の組み合わせ(サービスチェイン)として実現できる．一方で，サービスチェインを利用するユーザ間でのネットワーク資源競合問題の解決が急務となっている．本研究では，ユーザが利己的にサービスチェインを選択したとしても，ネットワーク全体として最適な資源利用を達成可能な利己的最適サービスチェイニングの実現を目指す．
NFVネットワークでは，あるサービスは一つ以上のVNFの組み合わせであるサービスチェインにより実現される．このとき，各VNFの実行には物理あるいは仮想サーバといった計算機資源が，VNF間の通信にはネットワーク資源がそれぞれ必要となる．その結果，サービスチェイニングとは，サーバを頂点，通信リンクを辺とみなした経路選択問題の一種とみなせる．初年度では，このようなサービスチェイニング問題がShortest Path Tour Problem (SPTP)と呼ばれる最短路問題の一種と類似している点に着目し，SPTPに基づく整数線形計画問題(Integer Linear Program: ILP)として定式化できることを明らかにした．
これまでにも一部の研究者によりサービスチェイニングとSPTPの類似性については指摘されていたが，SPTPに基づくILPとしての正確な定式化に成功したのは本研究が初めてである．また，数値実験により，既存のILPによる定式化と比較して1.3-1.77倍のネットワーク規模の問題を扱えることを示した．
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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
ILPによるサービスチェイニング問題の定式化により，システム全体としての達成目標（目的関数），制御可能な変数，満たすべき制約をそれぞれ明確にすることができている．また，得られた成果の一部は，ネットワーク仮想化を専門とする国際会議の一つであるIEEE Conference on Network Softwarization 2020（2020年6-7月開催予定）に採択されている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進に向けては大きく二つの方策を想定している．一つ目は，サービスチェイニング問題に加えてVNFの物理ノードへの配置問題に関しても同時に扱うことができるよう，最適化問題を拡張することである．VNFの配置数や配置場所をサービスへの需要に応じて適切に決定することで，サービス要求への応答性や資源利用効率の向上が期待できる．
二つ目の方策は，分散型制御によるシステムの最適化の実現である．前述の，サービスチェイニング問題のSPTPに基づくILPによる定式化は，システムの観点からは集中型制御の一種とみなせる．一方で，システム規模の増大や利害関係の異なるユーザ間の競合関係の解決には，ゲーム理論に基づく分散型制御によるシステムの最適化が求められる．
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| Causes of Carryover |
導入を予定していた計算機の発売時期の遅れによるものであり，次年度中にその購入費用の一部に充てる予定である．
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