2014 Fiscal Year Research-status Report
広域多点間データ転送・共有のためのＳＤＮによる空間・時間・符号化連携制御手法
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25330108
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
鶴 正人 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (40231443)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 多対多データ転送 / マルチパス・データ転送 / マルチキャスト / OpenFlow / ネットワーク計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題期間中に、広域多点間の大容量データ共有のために、最新の中継制御の枠組みであるSDN に基づく高機能形ネットワークを想定した以下の観点からの研究開発を行う：(i) 多点間データ共有向け中継制御（空間・時間・符号化制御の連携による）手法の開発。(ii) グループ内データ共有の目的・条件に応じた性能指標の定義、および複数グループがネットワーク資源を競合利用する場合のグループ間の公平性のモデル化・制御。(iii) OpenFlowに基づくネットワーク・Linuxシステム上の実装による手法の試作および実験ネットワークでの評価。
中間年度として初年度の成果を拡張した。(i)に関しては、多対多のマルチパス・マルチキャスト転送のスケジューリングを改良し、パレート最適な解候補を複数見つけることを目指した。ボトルネックリンクに対して遊休時間を活用するピークシフト形事前転送圧縮方式を考案した。さらに、パケットロス耐性を強めるためにネットワーク符号化を組み込んだTCPを設計した。また、多段ホップ転送同時発生時のパイプライン的スケジューリングを設計した。
(ii)に関しては、複数グループ競合のモデル化や性能指標に基づく公平性の定義のために、優先度付き公平性を持つ資源割り当ておよび異種の要求を持つグループからなる全体の公平性のための資源割り当ての研究を行った。また、OpenFlowネットワークの全双方向リンクの状態を迅速に計測する手法を改良し、実装するとともに、アルゴリズムとしての最適性を証明した。さらに、OpenFlowネットワーク上の背景トラヒック把握のためODトラヒック行列推定での部分的直接計測の併用による精度向上を考案した。
(iii)に関しては、ローカル環境における小規模実験環境のOpenFlow version 1.3への対応が完了した。
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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
・9.で述べた(i)の項目について：多対多のマルチパス・マルチキャスト転送のスケジューリング改良はOpenFlow へ実装中。ピークシフト形事前転送圧縮方式は特定の例で効果を確認し、理論的に整備中。ネットワーク符号化を組み込んだTCP（現時点では送信側での消失訂正符号化）は既存研究との比較を行っている（投稿準備中）。多段ホップ転送同時発生時のパイプライン的スケジューリングは静的最適化を完了し（査読付国際会議論文集掲載済）、動的・適応的なネットワーク符号の導入を考案中。以上すべて計算機シミュレーションによって効果を確認した。ただし、全体を連携・統合するフレームワークの設計には至っていない。またDTNの枠組みに関して整理した（学会発表）。
・上記(ii)の項目について：優先度付き公平性を持つ資源割り当ての研究を完了し（査読付国際会議論文集掲載済）、異種の要求を持つグループからなる全体の公平性のための資源割り当ても定式化を検討した（投稿済み、査読中）。これらは研究協力者との共同研究の成果である。また、OpenFlowネットワークの全双方向リンクの状態計測手法を並列一筆書きとして最適化しOpenFlowに実装し（投稿準備中）、OpenFlowネットワーク上のODトラヒック行列推定での部分的直接計測による精度向上も計算機シミュレーションによって確認した（国内学会発表済み）。
・上記(iii)の項目について：ローカル環境における小規模実験環境のOpenFlow version 1.3への対応が完了した。ただし、JGN-X上のOpenFlowテストベッドRISEでの実験はバージョン不統一問題などもあり遅れている。
以上より、でこぼこはあるものの想定内の進捗と言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である平成２７年度は、研究協力者との連携もさらに強化して研究を進める。特に、これまでに得られた成果をより最適なものに近づけるために改良・統合すると共に、より現実的な計算機シミュレーションによる評価・分析や広域ネットワークでの実証的な実験を行う。
上記(i)および(ii)に関しては、まず、様々な空間・時間・符号化制御の手法を柔軟に連携・統合するフレームワークの設計を急ぎ、それに基づき、全体管理アルゴリズム、(ii)の成果の(i)への組み込み、様々な中継符号化および圧縮手法の組み込み、などを検討する。また、背景トラヒック等によってネットワーク状態（負荷）の変動がある環境への適用のための手法拡張を検討し、計算機シミュレーションで評価する。この際、実際のISPトポロジーの利用を行う。一方、前年度に定義したグループ間の公平性も考慮した上で適切なパラメタを検索する手法を検討する。
上記(iii)に関しては、福岡（天神）、大手町、小金井、金沢（北陸STARBED）上のOpenFlowネットワークおよび仮想サーバと本学内のOpenFlowネットワークを接続し、広域テストベッドJGN-X/RISE上での最終的な実験を行い、実用化へ向けた課題抽出も行う。
さらに、これらの一連の研究を総括し、次の発展形を検討すると共に、各種の最終成果を対外発表・公開する。
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