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2020 Fiscal Year Research-status Report

Enhancing Timeliness of Distributed Publish/Subscribe Messaging

Research Project

Project/Area Number 19K20253
Research InstitutionKogakuin University

Principal Investigator

坂野 遼平  工学院大学, 情報学部(情報工学部), 助教 (30832521)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
KeywordsPublish/Subscribe / 分散システム / IoT / オーバレイネットワーク
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、低遅延な分散型Publish/Subscribeメッセージング技術の確立を目的とするものである。Publish/Subscribeメッセージングは、ブローカと呼ばれる中継サーバを介して情報交換を行う通信モデルである。高いリアルタイム性が求められる大規模システムへの適用を想定した場合、多数のブローカを用いて負荷を分散させつつ、そのオーバヘッドにより生じる遅延を小さく抑える技術が必要となる。
本研究では、以下の①および②に取り組んでいる。
①ブローカ群の連携において、構造化オーバレイネットワークのアルゴリズムSkip Graphを用いることを想定し、Skip Graph上で経路長の短いルーティグを実現する手法を確立すること。
②ブローカ群の連携において、負荷分散性を必要としない状況下では低遅延性を優先したトポロジへと切り替える方式を確立すること。
2020年度は、取り組み①について、提案手法の振る舞いを数理的に証明するとともに、シミュレーションによる包括的な評価実験をおこなうことで、経路長の削減が可能であることを明らかにした。また、取り組み②について、2019年度に検討した方式の詳細なアルゴリズム設計をおこなった。シミュレーション評価により、提案手法を用いることで低遅延性を得られることを示した。特に低負荷時においてその効果が大きく得られることが示されており、一定の条件下では、既存手法と比べ経路長を60%以上削減可能であることを確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

概ね計画通りに手法検討および評価を進めることができている。

Strategy for Future Research Activity

取り組み①および②について、実機を用いた有効性検証をおこなうべく、環境構築や実験シナリオの検討を進めていく。

Causes of Carryover

新型コロナウィルス感染拡大に伴い、国際学会や国内研究会等の多くがオンライン開催となったことで、旅費が当初想定よりも小さくなったことが、次年度使用額が生じた主な理由である。次年度、検証実験環境の拡充および国際学会や論文誌等における成果発表等に用いる予定である。

  • Research Products

    (11 results)

All 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Exploiting semi-structured overlay networks in blockchain systems2021

    • Author(s)
      Ryohei Banno, Yusuke Kitagawa, Kazuyuki Shudo
    • Journal Title

      IEICE Communications Express

      Volume: X10-B Pages: -

    • DOI

      10.1587/comex.2021ETL0011

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Detouring Skip Graph: Efficient Routing via Detour Routes on Skip Graph Topology2020

    • Author(s)
      Takeshi Kaneko, Ryohei Banno, Kazuyuki Shudo, Kota Abe, Yuuichi Teranishi
    • Journal Title

      IEEE Open Journal of the Communications Society

      Volume: 1 Pages: 1658-1673

    • DOI

      10.1109/OJCOMS.2020.3028871

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Measuring Performance of MQTT v5.0 Brokers with MQTTLoader2021

    • Author(s)
      Ryohei Banno, Koki Ohsawa, Yusuke Kitagawa, Takumu Takada, Toshinori Yoshizawa
    • Organizer
      IEEE Consumer Communications & Networking Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] P4を用いたMQTT-SNアクセラレーションの実装2021

    • Author(s)
      大澤昂生, 日比智也, 坂野遼平
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
  • [Presentation] エッジコンピューティングを用いたダイナミックマップにおける通信遅延と負荷のトレードオフ分析2021

    • Author(s)
      高田拓夢, 坂野遼平
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
  • [Presentation] MQTT v5.0を用いたスケーラブルな情報収集基盤の検討2021

    • Author(s)
      芳澤俊成, 坂野遼平
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
  • [Presentation] P4を用いたMQTT-SNアクセラレーション2021

    • Author(s)
      大澤昂生, 日比智也, 坂野遼平
    • Organizer
      電子情報通信学会インターネットアーキテクチャ研究会
  • [Presentation] Adaptive Topology for Scalability and Immediacy in Distributed Publish/Subscribe Messaging2020

    • Author(s)
      Ryohei Banno, Kazuyuki Shudo
    • Organizer
      IEEE Annual International Computers, Software & Applications Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Various Tradeoffs in IoT Systems and Edge Computing2020

    • Author(s)
      Ryohei Banno
    • Organizer
      EAI International Conference on Mobile Networks and Management (MONAMI)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] IoTを支えるMQTTプロトコルとその技術動向2020

    • Author(s)
      坂野遼平
    • Organizer
      電子情報通信学会ネットワークシステム研究会
    • Invited
  • [Presentation] A Study of Blockchain Systems Exploiting Semi-Structured Overlay Networks with FRT2020

    • Author(s)
      Ryohei Banno, Yusuke Kitagawa, Kazuyuki Shudo
    • Organizer
      IEICE International Conference on Emerging Technologies for Communications
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-12-27  

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