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2004 年度 実績報告書

統計物理学的手法によるパケット流のルーチング制御

研究課題

研究課題/領域番号 14084202
研究機関東北大学

研究代表者

堀口 剛  東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (30005558)

キーワードパケットルーチング制御 / コンピュータネットワーク / 強化学習 / スケールフリーネットワーク / 渋滞回避 / 統計物理学 / 確率的数理モデル / 分子場近似
研究概要

1.パケット流の渋滞発生の解明と強化学習による渋滞回避についての研究
コンピュータネットワーク上でのパケット送受信について、バッファーが一杯のノードにはパケットを送信しないという設定の下では、パケット数が増加するにしたがって、パケット流に渋滞が発生する。
渋滞回避のために強化学習(Q学習)を提案して、ネットワークトポロジーによらずに普遍的に渋滞が緩和されて、高効率・高性能なパケット流のルーチング制御が可能であることを示した。これらの研究成果はICENCO2004、マッセイ大学の招待セミナー(2004)、STATPHYS22(2004)のサテライト会議でも招待講演として発表した。PHYSICA A,349,2005に掲載予定.
2.パケット流に最適なネットワークの設計についての研究
ネットワークの構造は効率の良いパケットの送受信を行うために重要な役割を果たす。このために、効率の良いパケット流に最適なネットワーク構造の解明と設計のための研究を行った。この研究成果は第6回情報論的学習理論ワークショップ、2004年電子通信情報処理学会ニューロコンピューティング研究会、STATPHYS22(2004)のサテライト会議、日本物理学会第59回年次大会などで発表した。
3.パケット流に最適なスケールフリーネットワークの設計についての研究
WWWやインターネットなどのネットワークがスケールフリー的であることが最近明らかになってきた。成長のあるネットワークにおいてスケールフリー性の発現機構の研究は盛んになされている。もし、成長がないか、成長があってもすごく遅くてその成長を無視できる場合に、スケールフリー性を発現するネットワークは構築可能であるかという視点からの研究を行った。パケット送受信に関する効率を表わすコスト関数を定義して、リンクの繋ぎ換えを行うことにより、パケットの目的地の分布がバッファーサイズのベキに比例する場合に、コンピュータネットワークはスケールフリー的なネットワークへと自己組織化することが判明した。これらの研究成果は日本物理学会2004年秋季大会で発表し、Physica Aに掲載が決定した。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2005 2004

すべて 雑誌論文 (6件)

  • [雑誌論文] Spin Models for Packet Routing Control in Computer Networks2005

    • 著者名/発表者名
      T.Horiguchi
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics, Supplement (In press)

  • [雑誌論文] Reinforcement Learning for Congestion-Avoidance in Packet Flow2005

    • 著者名/発表者名
      T.Horiguchi, K.Hayashi, A.Tretiakov
    • 雑誌名

      Physica A 349

      ページ: 329-348

  • [雑誌論文] Scale-Free Property of Optimal Network for Packet Flow by a Packet Routing Control2005

    • 著者名/発表者名
      J.Ohkubo, T.Horiguchi
    • 雑誌名

      Physica A (To appear)

  • [雑誌論文] Dynamic Programming for Optimal Packet Routing Control Using Two Neural Networks2004

    • 著者名/発表者名
      T.Horiguchi, H.Takahashi, K.Hayashi, C.Yamaguchi
    • 雑誌名

      Physica A Vol.339

      ページ: 653-664

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Ising Model for Packet Routing Control2004

    • 著者名/発表者名
      T.Horiguchi, H.Takahashi, K.Hayashi, C.Yamaguchi
    • 雑誌名

      Physics Letters A Vol.330

      ページ: 192-197

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Traffic Congestion in Computer Network and its Avoidance by Reinforcement Learning2004

    • 著者名/発表者名
      T.Horiguchi, K.Hayashi, A.Tretiakov
    • 雑誌名

      Proceedings of the First International Computer Engineering Conference

      ページ: 41-45

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より

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公開日: 2006-07-12   更新日: 2016-04-21  

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