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ネットワーク機能仮想化基盤上の通信処理の可視化と運用監視に向けた解析手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 19K11940
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分60060:情報ネットワーク関連
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

川島 龍太  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00710328)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードネットワーク機能仮想化 / システムソフトウェア / 運用管理 / ソフトウェア化 / 5G / NFV / クラウドネイティブ / DevOps / ネットワーク運用管理 / 可視化 / DPDK / ネットワーク監視 / 情報ネットワーク / ソフトウェア / 監視 / 仮想化
研究開始時の研究の概要

本研究では、NFV (Network Functions Virtualization)を想定したソフトウェアベースの汎用システム(NFVノード)のシステム内部構成を考慮し、ノード内部におけるパケットの経路や各過程の所要時間を可視化する仕組みを考案し、標準的なネットワーク管理者がNFVノード内で発生する通信障害に対応できる仕組みを確立する。さらに、CPU等のリソース使用率に変わる新たな状態指標を考案し、NFVノードの障害を予防する仕組みも確立する。

研究成果の概要

5G/6Gの通信システムにおいては、要件が極端に異なる多様な通信環境を効果的に実現するため、「ソフトウェア指向」のネットワーク基盤が欠かせない。ネットワーク機能仮想化 (NFV) はその中核となる概念であり、実サービスにおける導入も既に始まっている。しかし、汎用サーバを活用した具現化においては、幾重ものシステム層が内部に潜んでおり、パケット処理の挙動を精確に捉えられない。本研究では、サーバ内部におけるパケット処理過程を透明化する包括的なフレームワーク (NFV-VIPP)を開発した。具体的には、CPU使用率に頼らないシステム負荷の推定や、サーバ内部のパケット転送経路の把握などが可能になった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題において実現したNFV-VIPPは、(汎用サーバを基盤とした)NFVにおける実用化の課題であった、運用管理性の向上に貢献するものであり、ひいては5Gや6G通信の本格普及に一役買うような技術である。NFV-VIPPはサーバ内部におけるパケット処理の詳細を明らかにするため、そこで得られた知見を活かし、NFVシステムの基本性能向上に向けた提言も行った。性能問題はNFVの実用化に向けた最大の障壁であり、その突破に向けた道筋をつけたという点において、大きな成果であったと言える。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2019

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] A Vision to Software-Centric Cloud Native Network Functions: Achievements and Challenges2021

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kawashima
    • 学会等名
      IEEE 22nd International Conference on High Performance Switching and Routing (HPSR)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fast Cloud Native Data-Plane2021

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kawashima
    • 学会等名
      The 7th IEEE International Conference on Network Softwarization (IEEE NetSoft 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ソフトウェア指向による高性能クラウドネットワーキングへの展望2021

    • 著者名/発表者名
      川島 龍太
    • 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
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 仮想I/Oのキャッシュ汚染解消に向けたNon-Temporal命令の有効性評価2021

    • 著者名/発表者名
      竹谷 大地, 川島 龍太, 中山 裕貴, 林 經正, 松尾 啓志
    • 学会等名
      電子情報通信学会 ネットワークシステム研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] NFV-VIPP: Catching Internal Figures of Packet Processing for Accelerating Development and Operations of NFV-nodes2019

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Dodare, Yuki Taguchi, Ryota Kawashima, Hiroki Nakayama, Tsunemasa Hayashi, and Hiroshi Matsuo
    • 学会等名
      2019 15th International Conference on Network and Service Management (CNSM)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] [ポスター講演]開発・運用サポートを目的としたNFVノード可視化機構の開発2019

    • 著者名/発表者名
      堂垂正裕、川島龍太、松尾啓志
    • 学会等名
      電子情報通信学会 ネットワークシステム研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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