2023 Fiscal Year Annual Research Report
超多チャネル型光ネットワークにおける高速周波数資源割当制御に関する研究
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21K04054
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
廣田 悠介 国立研究開発法人情報通信研究機構, ネットワーク研究所フォトニックICT研究センター, 主任研究員 (20533136)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 全光ネットワーク / フォトニックネットワーク / 空間多重 / エラスティック光ネットワーク / 周波数資源割当 / ルーティング / 機械学習 / ファイバスイッチング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、将来の光ネットワークとして多数の光ファイバで構成されるリンクで交換ノードが接続された超多数ファイバリンク型光ネットワークを対象とし、その基本特性を明らかにするとともに、超多数の並列空間チャネルが利用可能な光ネットワークに適したノードアーキテクチャの設計、及びに新たな光ネットワーク制御基盤システムの要素技術を開発することである。
初年度から主にネットワークレイヤの空間分割多重関連研究と近年活発に研究開発が行われている機械学習応用について国際的な動向調査を継続的に行うとともに、空間チャネルを高効率に利用するための強化学習を用いた周波数資源割当制御アルゴリズムの開発を中心に研究を実施した。
本研究課題が対象としている光ネットワークでは多数の空間チャネルを扱うために学習までに多大な時間が必要となるため、初年度ではベンチマークとなりうる基本的なアルゴリズムを開発した。初期アルゴリズムは学習効率などを考慮していないため、空間分割多重型エラスティック光ネットワークにおける周波数資源割当問題特有の性質として、特に過去に研究してきたフラグメンテーション抑制を知識として与えたアルゴリズムの改良などを行った。
最終年度では、さらに、トポロジや要求周波数スロット数の多様性に対応可能となるように機械学習モデルを修正し、逐次実行や分散制御が可能なモデルへと周波数資源割当アルゴリズムを改良するとともに、中継ノードにおける交換処理の簡易化及び必要デバイス数の大幅な削減を実現するためのノードアーキテクチャ設計を行った。これらにより、超多数の並列空間チャネルが利用可能な光ネットワークにおいて、ベンチマークとして一般的に使用される最短経路及びFirst Fit割当手法に対して、棄却率0.1%を達成可能なトラヒック需要を47%増大可能であることを明らかにした。
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