通信資源管理への人工進化モデルの適用とその大規模ネットワークにおける評価

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11780179
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 棟朝 雅晴 北海道大学, 情報メディア教育研究・総合センター, 助教授 (00281783)
• キーワード: 経路制御 / 遺伝的アルゴリズム / 帯域幅割当

研究概要

本研究では、進化的計算手法、特に遺伝的アルゴリズムを用いた経路制御アルゴリズムに関して、大規模ネットワーク上での性能評価を行い、アルゴリズムの改良を行った。改良点としては、適応度を評価するために必要なネットワーク状態の観測法について、従来は評価パケットが到着するまでの時間を用いていたのに対し、改良したアルゴリズムでは各リンクの負荷状態を離散化した情報を収集することでより高速かつ効率的にネットワークの負荷状態を観測することができた。さらには代替経路を生成するために使用される遺伝的操作に関してもリンクの負荷状態を考慮した交叉および突然変異の手法を開発することでアルゴリズムの改良を行った。提案したアルゴリズムの評価を行うため、イベントシミュレーション手法に基づくネットワークシミュレータを開発し、大規模シミュレーションにより改良手法の有効性を確認した。
本研究では、さらに、ネットワーク資源管理アルゴリズムとして分散型帯域幅割当アルゴリズムを開発した。特定の通信リンクや小規模ネットワークを対象とした場合、通信帯域割当などの資源管理は集中管理方式により比較的容易に行うことができるが、大規模ネットワーク上においては、必然的に不確実な情報を基にした分散管理を行わざるを得なくなり、単純な最適化問題としてとらえることはできない。このような状況において、遺伝的アルゴリズムを用いた分散型帯域幅割当アルゴリズムを構築し、その有効性をシミュレータによるシミュレーション実験と通して検証した。

研究成果

• [文献書誌] Masaharu Munetomo: "Network Routing with the Use of Evolutionary Methods"Computational Intelligence in Telecommunication Networks. 287-302 (2000)
• [文献書誌] Masaharu Munetomo: "The Genetic Adaptive Routing Algorithm"Telecommunications Optimisation : Heuristic and Adaptive Methods. 151-166 (2000)
• [文献書誌] 小林英博,棟朝雅晴,佐藤義治: "遺伝的アルゴリズムを用いたネットワーク帯域幅割当"情報処理学会研究報告. 99・94. 91-96 (1999)
• [文献書誌] 山口直彦,棟朝雅晴,佐藤義治: "進化的手法によるAS間経路制御"情報処理学会研究報告. 99・94. 97-102 (1999)
• [文献書誌] 小林英博,棟朝雅晴,赤間清,佐藤義治: "遺伝的アルゴリズムを用いた帯域幅割当における分散アルゴリズムの設計-ノード障害への対応-"マルチメディア通信と分散処理ワークショップ論文集. 91-94 (2000)
• [文献書誌] 山口直彦,棟朝雅晴,赤間清,佐藤義治: "ルーティングアルゴリズムにおける経路評価頻度の制御"情報処理学会研究報告. 2000・102. 69-74 (2000)
• [文献書誌] 棟朝雅晴(分担): "遺伝的アルゴリズム4「遺伝的アルゴリズムによる適応ルーティング」"産業図書(担当部分). 18 (2000)