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5GとHTTP/3の次世代通信環境における深層学習による通信速度制御

研究課題

研究課題/領域番号 21K11854
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
研究機関工学院大学

研究代表者

山口 実靖  工学院大学, 情報学部(情報工学部), 教授 (50439262)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023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)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021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HTTP/3 / 5G / 深層学習 / 輻輳制御 / TCP
研究開始時の研究の概要

情報通信環境は,5GとHTTP/3からなる次世代通信環境に移行しようとしている.5Gは超高速大容量などの機能を有し,かつ柔軟にサービスを提供でき単一端末に超高スループットを提供することも可能である.また,今後はHTTP/3を用いた通信が多くなると予想される.しかし,HTTP/3を用いた場合はその輻輳制御(通信出力速度制御)機能により超高速通信を実現できないことがあるという問題がある.
本研究では,5GとHTTP/3からなる次世代通信環境における深層学習を活用した超高速通信の実現を目的とする.

研究実績の概要

研究開発当初,情報通信環境は第5世代移動通信システムとHPPT/3(Hypertext Transfer Protocol version 3)からなる次世代通信環境に移行しようとしていた.
本研究では,第5世代移動通信システムとHPPT/3からなる次世代通信環境における深層学習(Deep Learning)を活用した超高速通信の実現を目的とし,この目的のために,第5世代移動通信環境に適したHTTP/3輻輳制御手法の確立と,同手法と搭載したシステムの開発を行うことを目的として研究を進めてきた.
そして,深層学習,輻輳制御手法(特に用の輻輳制御手法),これら手法を搭載システムの開発が達成された.
深層学習については,単純に性能が高いハイパフォーマンスを実現できるにとどまらず,深層学習のブラックボックスの問題を打破する解釈性があり説明可能な深層学習システムの構築を達成した.また,解釈性を活用したシステムの改善手法も実現した.輻輳制御に関しては,近年広く使われているCUBIC TCP (transmission control protocol)やTCP BBR の大幅な改善を達成し,性能向上(スループット向上)にとどまらず,アルゴリズム間の公平性の向上なども達成した.特にHTTP/3の性能について深く考察し,性能向上を実現した.また,オープンソースのシステム(Linuxやオープンソース HTTPクライアントやHTTPサーバ)を活用し,これら手法を搭載したシステムの開発を実現した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の目的は達成できた。
また、この数年間は国際会議などのオンライン開催が行われ、当初予定よりも少ない予算で研究発表を行うことができた。
これにより より多くの研究を実施し、より多くの研究成果を出すことができた。

今後の研究の推進方策

研究(特に手法の開発)はおおむね成功しており,今後は提案手法のシステムへの実装を進めるとともに、それら実装を用いて性能評価を進めていく。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (19件) (うち国際共著 1件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Deeply Programmable Application Switch for Performance Improvement of KVS in Data Center2024

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ito, Tomoaki Kanaya, Akihiro Nakao, Masato Oguchi, Saneyasu Yamaguchi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E107.D 号: 5 ページ: 659-673

    • DOI

      10.1587/transinf.2023DAP0009

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2024-05-01
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Performance Study of Kotlin and Java Programs with Bytecode Analysis2024

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Hayataka、Sonoyama Atsuya、Kamiyama Takeshi、Oguchi Masato、Yamaguchi Saneyasu
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 32 号: 0 ページ: 380-395

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.32.380

    • ISSN
      1882-6652
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] I/O Performance Improvement of FHE Apriori with Striping File Layout Considering Storage of Intermediate Data2023

    • 著者名/発表者名
      KAMO Atsuki、YAMAGUCHI Saneyasu
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E106.D 号: 6 ページ: 1183-1185

    • DOI

      10.1587/transinf.2022EDL8071

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2023-06-01
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Secure Feedback to Edge Servers in Distributed Machine Learning Using Rich Clients2023

    • 著者名/発表者名
      Takano Saki、Nakao Akihiro、Yamagchi Saneyasu、Oguchi Masato
    • 雑誌名

      2023 IEEE 47th Annual Computers, Software, and Applications Conference (COMPSAC)

      ページ: 934-939

    • DOI

      10.1109/compsac57700.2023.00124

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Occurrence Probability of SNI in Accessing Service for Improving Accuracy of Service Identification2023

    • 著者名/発表者名
      Asaoka Ryo、Nakao Akihiro、Oguchi Masato、Yamaguchi Saneyasu
    • 雑誌名

      2023 International Conference on Consumer Electronics - Taiwan (ICCE-Taiwan)

      ページ: 817-818

    • DOI

      10.1109/icce-taiwan58799.2023.10226824

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance Evaluation and Improvement of HTTP/3 Considering TLS2023

    • 著者名/発表者名
      Niitsu Ryuichi、Yamaguchi Saneyasu
    • 雑誌名

      2023 Eleventh International Symposium on Computing and Networking Workshops (CANDARW)

      ページ: 368-370

    • DOI

      10.1109/candarw60564.2023.00072

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Improving TCP Fairness by Expiring TCP BBR Considering Frequency2023

    • 著者名/発表者名
      Otsuka Reo、Yamaguchi Saneyasu
    • 雑誌名

      2023 Eleventh International Symposium on Computing and Networking Workshops (CANDARW)

      ページ: 328-332

    • DOI

      10.1109/candarw60564.2023.00062

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Extraction of Subjective Information from Generative AI Models2023

    • 著者名/発表者名
      Kobasyashi Atsuya、Yamaguchi Saneyasu
    • 雑誌名

      2023 Eleventh International Symposium on Computing and Networking Workshops (CANDARW)

      ページ: 313-317

    • DOI

      10.1109/candarw60564.2023.00059

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A Study on HTTP/3 Throughput and CPU Performance2022

    • 著者名/発表者名
      Shintarou Kawai, Saneyasu Yamaguchi,
    • 雑誌名

      IEICE Proceeding Series

      巻: 72 ページ: S7-6

    • DOI

      10.34385/proc.72.S7-6

    • ISSN
      2188-5079
    • 年月日
      2022-11-29
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance of Deeply Analyzing Application Switch2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ito, Akihiro NAKAO, Masato OGUCHI, Saneyasu YAMAGUCHI,
    • 雑誌名

      IEICE Proceeding Series

      巻: 72 ページ: S2-5

    • DOI

      10.34385/proc.72.S2-5

    • ISSN
      2188-5079
    • 年月日
      2022-11-29
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Invocation of Expire procedure with Increase in RTT2022

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Katsumata, Kohei Ogawa, Saneyasu Yamaguchi,
    • 雑誌名

      IEICE Proceeding Series

      巻: 72 ページ: S7-1

    • DOI

      10.34385/proc.72.S7-1

    • ISSN
      2188-5079
    • 年月日
      2022-11-29
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Service Identification from IP Traffic and its Accuracy2022

    • 著者名/発表者名
      Ryo Asaoka, Akihiro Nakao, Masato Oguchi, Saneyasu Yamaguchi,
    • 雑誌名

      IEICE Proceeding Series

      巻: 72 ページ: S7-2

    • DOI

      10.34385/proc.72.S7-2

    • ISSN
      2188-5079
    • 年月日
      2022-11-29
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Restriction of Expire Procedure on Throughput Fluctuation Relief2022

    • 著者名/発表者名
      Kohei Ogawa, Natsuki Katsumata, Saneyasu Yamaguchi,
    • 雑誌名

      IEICE Proceeding Series

      巻: 72 ページ: S7-3

    • DOI

      10.34385/proc.72.S7-3

    • ISSN
      2188-5079
    • 年月日
      2022-11-29
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] English Presentation Evaluation Based on Deep Learning2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshihaya Takahashi, Takako Kojima, Takeshi Kamiyama, Masato Oguchi, Saneyasu Yamaguchi,
    • 雑誌名

      IEICE Proceeding Series

      巻: 72 ページ: S8-4

    • DOI

      10.34385/proc.72.S8-4

    • ISSN
      2188-5079
    • 年月日
      2022-11-29
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interpretability of News Document Classification by BERT2022

    • 著者名/発表者名
      Atsuki Tamekuri, Yoshihaya Takahashi, Saneyasu Yamaguchi,
    • 雑誌名

      IEICE Proceeding Series

      巻: 72 ページ: S14-6

    • DOI

      10.34385/proc.72.S14-6

    • ISSN
      2188-5079
    • 年月日
      2022-11-29
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Study on Subjective Information in Deep Neural Network Models2022

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Atsuya、Takahashi Yoshihaya、Yamaguchi Saneyasu
    • 雑誌名

      2022 Tenth International Symposium on Computing and Networking Workshops (CANDARW)

      ページ: 426-429

    • DOI

      10.1109/candarw57323.2022.00077

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Accuracy Improvement by Occurrence Probability of Service Identification based on SNI2022

    • 著者名/発表者名
      Asaoka Ryo、Nakao Akihiro、Oguchi Masato、Yamaguchi Saneyasu
    • 雑誌名

      2022 Tenth International Symposium on Computing and Networking Workshops (CANDARW)

      ページ: 401-405

    • DOI

      10.1109/candarw57323.2022.00076

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] User-level Control of Block-level Cache Aggressiveness2022

    • 著者名/発表者名
      Hirabayashi Riku、Fortes Jose A.B.、Yamaguchi Saneyasu
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 30 号: 0 ページ: 782-786

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.30.782

    • ISSN
      1882-6652
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Providing Interpretability of Document Classification by Deep Neural Network with Self-attention2022

    • 著者名/発表者名
      Tamekuri Atsuki、Nakamura Kosuke、Takahashi Yoshihaya、Yamaguchi Saneyasu
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 30 号: 0 ページ: 397-410

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.30.397

    • ISSN
      1882-6652
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 大規模言語モデルからの主観情報の抽出に関する一考察2024

    • 著者名/発表者名
      小林 篤弥, 山口 実靖
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会, D-8-08
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] TLSの動作を考慮したHTTP/3の性能に関する一考察2023

    • 著者名/発表者名
      津隆一,河合真太郎,山口実靖
    • 学会等名
      NS研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 通信環境とCPU性能を考慮したHTTP/3の通信性能に関する一考察2022

    • 著者名/発表者名
      河合 真太郎, 山口 実靖
    • 学会等名
      信学技報, vol. 122, no. 170, NS2022-74, pp. 76-81
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Performance Evaluation of HTTP/3 QUIC on a Network with High Latency and High Packet Loss Ratio2021

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Kawai, Kouto Miyazawa, Saneyasu Yamaguchi
    • 学会等名
      IEICE 2020 International Conference on Emerging Technologies for Communications
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] TCP Congestion Control outside Kernel2021

    • 著者名/発表者名
      Kouto Miyazawa, Natsuki Katsumata, Saneyasu Yamaguchi
    • 学会等名
      IEICE 2020 International Conference on Emerging Technologies for Communications
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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