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無線ネットワークのパケット転送におけるP4を用いた局所・大域制御の統合とその評価

研究課題

研究課題/領域番号 20K11770
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
研究機関九州工業大学

研究代表者

鶴 正人  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (40231443)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワードP4 / 中継ノード / 無線マルチホップネットワーク / ネットワーク管理・制御 / 制御プレーン / マルチホップ無線ネットワーク / パケットスケジューリング / SDN / P4スイッチ / 無線ネットワーク
研究開始時の研究の概要

無線ネットワークにおいて、利用の拡大・多様化と通信量の爆発に対応するパケット中継転送処理の高度化が必要である。本研究では、無線センサネットワークを例として、(1) パケット中継転送での高度な処理をP4技術を用いて実現し、Mininetエミュレータと実験無線ネットワーク上で評価する。(2) それに必要となる制御プレーンもP4技術を用いて実現し、上記 (1) の具体例において評価する。これによりマルチホップ無線ネットワークの高度で動的な中継転送制御が汎用的なP4技術を用いて実現できることを示す。

研究成果の概要

IoTネットワークの利用の拡大・多様化に伴い、利用者の通信データの転送とネットワークの管理・制御情報の転送の両方において中継ノードでの処理の高度化が求められている。
本課題では、汎用P4技術の適用によるIoTネットワークの高度化を目指し、例として、無線マルチホップネットワークでの高信頼なパケット転送、ネットワーク管理・制御のための情報の高効率な転送、に関する新しい方式を設計・評価し、新機能をP4技術を用いて安価なソフトウェア中継ノードに実装する際の性能の評価実験も行った。これらを通じ、P4技術に基づく無線ネットワーク中継ノード高度化の実現可能性や問題点を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

IoTと呼ばれる社会インフラは、情報の収集・処理や情報に基づく自動動作を行なう装置を様々な場所や移動する物・人に付け、通信ネットワークで接続し、全体最適化のために連携させて様々なサービスを適応的に提供し、安全・安心でエネルギー効率のよい社会の実現を目指す。
IoTネットワークの信頼性や性能の向上には、利用者の通信データやネットワークの管理・制御のための情報を転送する中継ノードの高度な機能を柔軟かつ安価に追加・更新する必要があるため、本課題では、中継ノードの機能高度化にP4と呼ばれる最新の汎用技術を適用する際の実現可能性や問題点を明らかにし、IoT社会インフラの実現に寄与した。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 7件、 査読あり 13件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Real-Time In-Band Network Link Loss Detection With Programmable Data Plane2024

    • 著者名/発表者名
      Ha Nguyen Viet, Tuan Kiet Tran Nguyen, Thanh Binh Bui Ngoc, Tri Nguyen Minh, Thao Nguyen Tran Thi, Tsuru Masato
    • 雑誌名

      Proc. 16th International Conference on Knowledge and Smart Technology (KST'24)

      巻: 1 ページ: 167-172

    • DOI

      10.1109/kst61284.2024.10499673

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Network Coding in TDMA-Based Scheduling for Fluctuating Linear Wireless Sensor Networks2024

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Viet Ha, Tran Thi Thao Nguyen, Nguyen Truong Giang, Masato Tsuru
    • 雑誌名

      Proc. 38th International Conference on Information Networking (ICOIN'24)

      巻: 1 ページ: 449-454

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Experimental comparison of software switches for data plane programming language P4-BMv2 and T4P4S-2023

    • 著者名/発表者名
      Kumazoe Kazumi, Shibata Masahirto, Tsuru Masato
    • 雑誌名

      Proc. 12th International Conference on Networks, Communication and Computing (ICNCC'23)

      巻: 1 ページ: 210-217

    • DOI

      10.1145/3638837.3638871

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Buffering-Based Solution for Fluctuation of Generating Packets in Linear Wireless Sensor Networks2023

    • 著者名/発表者名
      Ha Nguyen Viet, Thao Nguyen Tran Thi, Tsuru Masato
    • 雑誌名

      Proc. 14th International Conference on Mobile Computing and Ubiquitous Network (ICMU'23)

      巻: 1 ページ: 1-6

    • DOI

      10.23919/icmu58504.2023.10412224

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A P4 BMv2-Based Feasibility Study on a Dynamic In-Band Control Channel for SDN2022

    • 著者名/発表者名
      Kumazoe Kazumi、Shibata Masahiro、Tsuru Masato
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Networks and Systems (Proc. Advances in Intelligent Networking and Collaborative Systems. INCoS 2022)

      巻: 527 ページ: 442-451

    • DOI

      10.1007/978-3-031-14627-5_45

    • ISBN
      9783031146268, 9783031146275
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 動的in-band制御チャネルの実装を通したソフトウェアスイッチ(P4 BMv2)の動作検証2022

    • 著者名/発表者名
      熊副和美、柴田将拡、鶴 正人
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術報告(信学技報)

      巻: ICM2022-17

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] TDMA-based scheduling for multi-hop wireless sensor networks with 3-egress gateway linear topology2021

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Linh Vu、Ha Nguyen Viet、Shibata Masahiro、Tsuru Masato
    • 雑誌名

      Internet of Things

      巻: 14 ページ: 100398-100398

    • DOI

      10.1016/j.iot.2021.100398

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Topology as a Factor in Overlay Networks Designed to Support Dynamic Systems Modeling2021

    • 著者名/発表者名
      Mowshowitz Abbe、Kawaguchi Akira、Tsuru Masato
    • 雑誌名

      Advances in Intelligent Networking and Collaborative Systems 2021. Lecture Notes in Networks and Systems

      巻: 312 ページ: 116-124

    • DOI

      10.1007/978-3-030-84910-8_13

    • ISBN
      9783030849092, 9783030849108
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effective Route Scheme of Multicast Probing to Locate High-loss Links in OpenFlow Networks2021

    • 著者名/発表者名
      Tri Nguyen Minh、Shibata Masahiro、Tsuru Masato
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 29 号: 0 ページ: 115-123

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.29.115

    • NAID

      130007986872

    • ISSN
      1882-6652
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On Reducing Measurement Load on Control-Plane in Locating High Packet-Delay Variance Links for OpenFlow Networks2021

    • 著者名/発表者名
      Tri Nguyen Minh、Ha Nguyen Viet、Shibata Masahiro、Tsuru Masato、Kawaguchi Akira
    • 雑誌名

      Lecture Notes on Data Engineering and Communications Technologies

      巻: 65 ページ: 232-245

    • DOI

      10.1007/978-3-030-70639-5_22

    • NAID

      120007193029

    • ISBN
      9783030706388, 9783030706395
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Locating High-loss Links for OpenFlow Networks by Multiple Hosts to Probe Packets2021

    • 著者名/発表者名
      Tri Nguyen Minh、Shibata Masahiro、Tsuru Masato、Kawaguchi Akira
    • 雑誌名

      Proc. the 23rd IEEE Intl. Conf. on Advanced Communications Technology

      巻: 2021 ページ: 455-460

    • DOI

      10.23919/icact51234.2021.9370812

    • NAID

      120007052744

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Transmission Scheduling for Tandemly-Connected Sensor Networks with Heterogeneous Packet Generation Rates2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Ryosuke、Shibata Masahiro、Tsuru Masato
    • 雑誌名

      Advances in Intelligent Systems and Computing

      巻: 1263 ページ: 437-446

    • DOI

      10.1007/978-3-030-57796-4_42

    • NAID

      120007140221

    • ISBN
      9783030577957, 9783030577964
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] P4-Based Implementation and Evaluation of Adaptive Early Packet Discarding Scheme2020

    • 著者名/発表者名
      Kumazoe Kazumi、Tsuru Masato
    • 雑誌名

      Advances in Intelligent Systems and Computing

      巻: 1263 ページ: 460-469

    • DOI

      10.1007/978-3-030-57796-4_44

    • NAID

      120007140220

    • ISBN
      9783030577957, 9783030577964
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Message Transmission Scheduling for Multi-hop Wireless Sensor Network with T-Shaped Topology2020

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Linh Vu、Shibata Masahiro、Tsuru Masato
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Networks and Systems

      巻: 159 ページ: 120-130

    • DOI

      10.1007/978-3-030-61108-8_12

    • NAID

      120007159994

    • ISBN
      9783030611071, 9783030611088
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 迅速な高パケットロスリンク検知のためのアクティブ計測手法のP4技術を用いた設計2024

    • 著者名/発表者名
      永倉紘大, 柴田将拡, 鶴 正人
    • 学会等名
      情報処理学会火の国情報シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Towards a P4-based Dynamic In-Band SDN Control Channel2022

    • 著者名/発表者名
      Takumi Yoshida, Masahiro Shibata, Masato Tsuru
    • 学会等名
      2022 電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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