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高品質リアルタイム通信を可能とする決定論的カオスを用いた経路制御手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K21327
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 通信・ネットワーク工学
知能情報学
研究機関日本工業大学

研究代表者

木村 貴幸  日本工業大学, 基幹工学部, 准教授 (80579607)

研究協力者 森田 雄貴  
澤出 浩幹  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード決定論的カオス / 複雑ネットワーク / パケットルーティング問題 / 経路制御手法 / 負荷分散 / 経路制御 / カオスダイナミクス / 複雑系システム / 組合せ最適化 / ルーティング問題
研究成果の概要

IoT技術の普及により,今後,パケットデータ量の爆発的な増加が予想される.また,現在の経路制御手法では通信網内のデータ量が急激に増加した場合に混雑が発生しパケット遅延や損失の原因となることが,従来研究により報告されている.そこで本研究計画では,パケット損失や遅延が従来法に比べ劇的に抑制される決定論的カオスを用いた新たな経路制御手法を開発する.数値実験の結果から,決定論的カオスを用いることにより,ネットワーク内の全経路がパケット送信経路として平準的に使用され,提案手法は高い送信完了率を示すことを確認した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題は,IoTの普及により,パケットの爆発的な増加に応じる最適な経路制御手法を提案するといった社会的意義を持つ.また,これを実現するために,通信網における経路制御をパケットルーティング最適化問題として定義し,この最適化問題に対する効率的な解法を実現している.巡回セールスマン問題などの組合せ最適化問題とは異なり,パケットが時事刻々と移動するため,パケットルーティング最適化問題は,時間依存な目的関数を求める動的な組合せ最適化問題として捉えることができる.すなわち,動的な組合せ最適化問題における効率的な手法の提案といった学術的意義をもつ.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (59件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (55件) (うち国際学会 19件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] An improved routing algorithm using chaotic neurodynamics for packet routing problems2018

    • 著者名/発表者名
      Morita Yuuki、Kimura Takayuki
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 9 号: 1 ページ: 95-106

    • DOI

      10.1587/nolta.9.95

    • NAID

      130006301346

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Covering Salesman Problem with Nodes and Segments2017

    • 著者名/発表者名
      Matsuura Takafumi、Kimura Takayuki
    • 雑誌名

      American Journal of Operations Research

      巻: 07 号: 04 ページ: 249-262

    • DOI

      10.4236/ajor.2017.74017

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An Immunity Placement Method for Suppressing Spread of Viruses2017

    • 著者名/発表者名
      Masato MABE, Yuuki MORITA, Misa Fujita, and Takayuki KIMURA
    • 雑誌名

      信号処理

      巻: 21 号: 4 ページ: 159-162

    • DOI

      10.2299/jsp.21.159

    • NAID

      130005815304

    • ISSN
      1342-6230, 1880-1013
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Neural-Based Routing Method for Alleviating Congestion in Complex Networks2016

    • 著者名/発表者名
      Takayuki KIMURA, Tohru TAKAMIZAWA, and Takafumi MATSUURA,
    • 雑誌名

      American Journal of Operations Research,

      巻: 6 号: 04 ページ: 343-354

    • DOI

      10.4236/ajor.2016.64032

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Congestion Avoidance on Networks Using Independent Memory Information2019

    • 著者名/発表者名
      Takayuki KIMURA
    • 学会等名
      International Conference on Applications in Nonlinear Dynamics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optimization of Synchronizability in Power Grids Using a Second-order Kuramoto Model2019

    • 著者名/発表者名
      Toshichika AOKI, Hideyuki KATO, Takayuki KIMURA, and Tohru IKEGUCHI
    • 学会等名
      Metaheuristics International Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Effective Tabu Search Method with a Limited Search Space for Carpooling Optimization Problems2019

    • 著者名/発表者名
      Kosei TAKAHASHI, Toshichika AOKI, Takayuki KIMURA, and Tohru IKEGUCHI
    • 学会等名
      Metaheuristics International Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient Algorithm for Packet Routing Problems Using Transmission History Information2019

    • 著者名/発表者名
      Akinori YOSHIDA, Masaya KANEKO, Toshichika AOKI, Takayuki KIMURA, and Tohru IKEGUCHI
    • 学会等名
      Metaheuristics International Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 慣性蔵本モデルを用いた電力網のカスケード障害と発電機の配置の関連性2019

    • 著者名/発表者名
      青木俊親, 加藤秀行, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 送信履歴情報を考慮した経路制御手法に対するサロゲート法を用いた性能調査2019

    • 著者名/発表者名
      吉田章統, 金子将也, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] トラフィックネットワークにおけるヒステリシス現象の調査2019

    • 著者名/発表者名
      内野與也, 渡辺大貴, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ソーシャルネットワークにおける噂の拡散のダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      宇戸龍, 青木俊親, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] カープーリング最適化問題に対する探索範囲を制限した近似解法2019

    • 著者名/発表者名
      高橋昂靖, 青木俊親, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] カープーリング最適化問題に対する探索範囲を制限するタブー探索法2019

    • 著者名/発表者名
      高橋昂靖, 青木俊親, 木村貴幸
    • 学会等名
      電気学会東京支部埼玉支所研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Influence of Failures of Transmission Lines in Power Grid Using Oscillator Networks2018

    • 著者名/発表者名
      Toshichika AOKI, Hideyuki KATO, Takafumi MATSUURA, and Takayuki KIMURA
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Solving the Steiner Tree Problem in Graphs Using the Key-Path Based Neighborhood with the kth Shortest Path2018

    • 著者名/発表者名
      Misa FUJITA, Takayuki KIMURA, Kantaro FUJIWARA, and Tohru IKEGUCHI
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ソフトな時間枠制約付き配送計画問題に対するカオス探索法を用いた解法2018

    • 著者名/発表者名
      渡辺大貴, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 差分進化法SHADEの多目的最適化問題への応用2018

    • 著者名/発表者名
      大戸雄一朗, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 配送計画問題における相互結合型ニューラルネットワークに対する決定論的カオスの効果について2018

    • 著者名/発表者名
      金子将也, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] SHADEの多目的最適化問題への応用2018

    • 著者名/発表者名
      大戸雄一朗, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 結合振動子モデルを用いた電力網の同期領域と平均頂点間距離の関連性2018

    • 著者名/発表者名
      青木俊親, 加藤秀行, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 配送計画問題における相互結合型ニューラルネットワークに対する決定論的カオスの効果について2018

    • 著者名/発表者名
      金子将也, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] グラフ的シュタイナー木問題に対する複数の最短経路を使用した局所探索法2018

    • 著者名/発表者名
      藤田実沙, 木村貴幸, 藤原寛太郎, 池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Solving the Steiner Tree Problem in Graphs by the Chaotic Neural Network Using Vertex Based Neighborhood2018

    • 著者名/発表者名
      Misa FUJITA, Takayuki KIMURA, and Tohru IKEGUCHI
    • 学会等名
      東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 異なる不応性を有するニューラルネットワークによるグラフ的シュタイナー木問題の解探索性能の比較2018

    • 著者名/発表者名
      藤田実沙, 木村貴幸, 池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] グラフ的シュタイナー木問題に対するタブーサーチとカオスサーチの探索の多様性について2018

    • 著者名/発表者名
      藤田実沙, 木村貴幸, 池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of Frequency Synchronization for Placements of Generators on Power Grid Using Oscillator Networks2018

    • 著者名/発表者名
      Toshichika AOKI, Yuuki MORITA, and Takayuki KIMURA
    • 学会等名
      2018 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP2018)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Solving Method Using A Variable Penalty Coefficient for Vehicle Routing Problem with Time Windows2018

    • 著者名/発表者名
      Daiki WATANABE, Yuuki MORITA, Masaya KANEKO, and Takayuki KIMURA
    • 学会等名
      2018 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP2018)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Solving Method Using Node Betweenness Centrality and Transmission History for Packet Routing Problems2018

    • 著者名/発表者名
      Yuuki MORITA and Takayuki KIMURA
    • 学会等名
      The 6th Korea-Japan Joint Workshop on Complex Communication Sciences (KJCCS'18)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An efficient packet routing method adapted to various packet generation probabilities2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki SAWADE and Takayuki KIMURA
    • 学会等名
      The 6th Korea-Japan Joint Workshop on Complex Communication Sciences (KJCCS'18)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 時間枠制約付き配送計画問題に対する可変違反係数を用いた解法2018

    • 著者名/発表者名
      渡辺大貴, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] パケットルーティング問題に対するカオスニューロダイナミクスと次数情報によるヒューリスティックアルゴリズム2017

    • 著者名/発表者名
      森田雄貴, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      名城大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of the performance of the chaotic neural network for solving the Steiner tree problem in graphs with incidence costs2017

    • 著者名/発表者名
      Misa Fujita, Takayuki Kimura, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance Analysis of Routing Methods Using Complex Network Theory2017

    • 著者名/発表者名
      Yuuki MORITA and Takayuki KIMURA
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Efficient Routing Method Using Learning Ability for Load Balancing2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroki SAWADE and Takayuki KIMURA
    • 学会等名
      2017 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Solving the Steiner Tree Problem in Graphs by Chaotic Neural Network using Key Path Neighborhood2017

    • 著者名/発表者名
      Misa Fujita, Takayuki Kimura and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      12th Metaheuristic International Conferece(MIC2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A metaheuristic algorithm using chaotic neurodynamics with degree information for the dynamic combinatorial optimization problem: a packet routing problem2017

    • 著者名/発表者名
      Yuuki MORITA, Takayuki KIMURA
    • 学会等名
      12th Metaheuristic International Conferece(MIC2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] K番目の最短経路を使用したグラフ的シュタイナー木構築法2017

    • 著者名/発表者名
      藤田実沙, 木村貴幸, 藤原寛太郎, 池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 遅延最小化施設配置配送計画問題に対する指数減衰タブーサーチを用いた解法2017

    • 著者名/発表者名
      金子将也, 森田雄貴, 澤出浩幹, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 媒介中心性と送信履歴情報を用いた経路制御手法2017

    • 著者名/発表者名
      森田雄貴, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 頂点に基づく局所探索法を使用したカオスニューラルネットワークによるグラフ的シュタイナー木問題の解法2017

    • 著者名/発表者名
      藤田実沙, 木村貴幸, 藤原寛太郎, 池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 複雑ネットワークにおける次数情報を用いた経路制御手法の評価2017

    • 著者名/発表者名
      森田雄貴, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 遅延最小化施設配置配送計画問題に対するk-means++法とカオスダイナミクスを用いた解法2017

    • 著者名/発表者名
      金子将也, 森田雄貴, 澤出浩幹, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 突然変異分布を調整した進化的アルゴリズム2017

    • 著者名/発表者名
      大戸雄一朗, 森田雄貴, 澤出浩幹, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 種々のパケット生成確率に対応した経路制御手法2017

    • 著者名/発表者名
      澤出浩幹, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 進化的アルゴリズムにおける突然変異分布の影響2017

    • 著者名/発表者名
      大戸雄一朗, 森田雄貴, 澤出浩幹, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 負荷分散に学習機能を導入したパケットルーティング手法2017

    • 著者名/発表者名
      澤出浩幹, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] キーパス近傍に基づいたカオスニューラルネットワークによるグラフ的シュタイナー木問題の解法2017

    • 著者名/発表者名
      藤田実沙, 木村貴幸, 藤原寛太郎, 池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] パケットルーティング問題に対する次数情報とカオスニューロダイナミクスを用いた解法戦略2017

    • 著者名/発表者名
      森田雄貴, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 強化学習を導入した距離情報に減衰効果を持たせたルーティング手法2017

    • 著者名/発表者名
      澤出浩幹,木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 遅延最小化施設配置配送計画問題に対するカオスダイナミクスを用いた解法2017

    • 著者名/発表者名
      金子将也, 森田雄貴, 澤出浩幹, 木村貴幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] An improved Multi objective particle swarm optimization for high dimensional problems2017

    • 著者名/発表者名
      Masato MABE, Yuuki MORITA, Misa FUJITA, and Takayuki KIMURA
    • 学会等名
      Proc. 2017 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
    • 発表場所
      Guam(USA)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study on a Routing Method Using Chaotic Neurodynamics and Degree Information2017

    • 著者名/発表者名
      Yuuki MORITA, Takayuki KIMURA, and Kenya JIN'NO
    • 学会等名
      Proc. 2017 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
    • 発表場所
      Guam(USA)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Efficient Routing Method using Adaptive Damping Distance Information2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroki SAWADE, Misa FUJITA, Takayuki KIMURA, and Kenya JIN'NO
    • 学会等名
      Proc. 2017 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
    • 発表場所
      Guam(USA)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 負荷分散に学習機能を導入した経路制御手法,2017

    • 著者名/発表者名
      澤出浩幹, 木村貴幸, 神野健哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      名城大学(愛知県・名古屋市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] パケットルーティング問題に対する次数情報とカオスニューロダイナミクスによるヒューリスティック手法2017

    • 著者名/発表者名
      森田雄貴,木村貴幸
    • 学会等名
      電気学会東京支部埼玉支所研究発表会
    • 発表場所
      新都心ビジネス交流プラザ(埼玉県・さいたま市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] The Solution Strategy for Packet Routing Problem by Chaotic Neurodynamics with Degree Information2016

    • 著者名/発表者名
      Yuuki MORITA, Takayuki KIMURA, and Kenya JIN'NO
    • 学会等名
      Proc. 2016 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 発表場所
      ホテルニューウェルシティ湯河原(神奈川県・湯河原市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 次数情報とカオスニューロダイナミクスによる経路制御の一考察2016

    • 著者名/発表者名
      森田雄貴, 木村貴幸, 神野健哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 次数情報を導入したカオスニューロダイナミクスによるパケットルーティング手法2016

    • 著者名/発表者名
      森田雄貴,西翔,佐藤徳馬,木村貴幸,神野健哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 発表場所
      高知大学(高知県・高知市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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