| 研究課題/領域番号 |
16H02807
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
藤田 聡 広島大学, 工学研究科, 教授 (40228995)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | P2Pストリーミング / アルゴリズム理論 / 質保証アルゴリズム / 攻撃耐性 / インセンティブ |
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| 研究実績の概要 |
平成２９年度に得られた研究成果は以下の通りである． (1) 各ピアのアップロード帯域が配信されるビデオストリームのビットレートと一致するマルチツリー型ピアツーピアビデオストリーミングシステムにおけるクラウド支援の効果を理論的に明らかにした．具体的には，均一なアップロード帯域を持つピアの集合と，可変なアップロード帯域を持つクラウドCDNの存在を想定し，与えられたビデオストリームをソースから２ホップ以内で全視聴ピアに配信するのに必要十分なクラウド帯域を理論的に明らかにした．この結果は，前年度までに得られた結果の拡張となっており，次年度以降に開発予定の視聴ピア数が動的に増減する場合にも適応可能な動画配信アルゴリズムのベースとなるものである．またこの結果は，各ピアの「平均帯域」がストリームのビットレートと一致するようなヘテロな状況にも拡張可能である． (2) ソースから各視聴ピアまでのホップ数を２ホップから一般のkホップに拡張した場合のアップロード帯域に関する必要十分条件を導出した． (3)前年度に提案したフラッシュクラウド発生時に性能保証を行うことのできるストリーミング配信アルゴリズムを拡張し，シミュレーションにより評価を行った． (4)ピアツーピアシステムにおける重要な課題の一つであるフリーライダーの問題に注目し，ピアツーピア環境で動画品質の差別化を分散的に実現する手法の提案と評価を行った．この手法は，次年度以降に設計・評価するインセンティブメカニズムのベースとなるものである．(5)提案する性能保証手法の妥当性 を検証するためのテストベッドを拡張し，Androidタブレット上で実行する環境を構築した．テストベッドは，異種プラットフォーム上で動作することを重視し，WebRTC上に完全結合型のストリーミングシステムとして構築している．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
まずストリーミングの質保証の問題に関しては，保証すべき動画品質(配信遅延とビットレート)のもとでのピア数nとアップロード帯域bの間の厳密な関係性があきらかになったことで，ピアツーピアストリーミングの質保証のための理論を構築していくための方向性が見えてきたと考えている．特に，２９年度の成果によって，クラウド支援の効果的な利用によって様々なパラメータの組み合わせに対して最適なビデオ配信が効果的に実現できることが明らかになったことで，ストリーミング品質の理論限界を現実のピアツーピアシステム上で達成するための具体的な道筋が見えてきた．ただし前年度も指摘したことであるが，そのような「パラメータの変化に応じて配信方法を適応的に変化させていく手法」は，パラメータの変化が比較的緩やかな場合は有効であるが，ピア数が急激に変化するフラッシュクラウドのような状況では， それとは別なアドホックなアプローチも必要である．不特定多数のピアが参加するピアツーピア環境に特有な，外部からの攻撃に対する脆弱性を軽減する方法に関しても，おおよそモデル化のめどが立ったと考えているが，現状では攻撃による影響はサービスの停止のみであり，今後はこれを拡張し，サービスに関する一時的な性能低下が起こるようなモデル化を行う必要がある．インセンティブメカニズムの設計と評価に関しては，ベースとなるピアツーピア環境での動画品質の差別化手法が明確になったことで，いよいよ本格的な議論が開始できる準備が整ったと考えている．最後に，シミュ レーションや実アプリケーションを通しての評価という点についても，前年度までに整備した環境上で実装した基本となるストリーミングシステム上の動画配信アプリケーションの開発を完了しており，当初の計画通りの進捗状況である．
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| 今後の研究の推進方策 |
まずストリーミングの質保証の問題に関しては，理論の枠組みの中で保証される動画品質の幅を順次広げていく予定である．またピア数の増減や各ピアのアップロード帯域の動的な変化に対して配信方法を適応的に変えていく具体的なアルゴリズムをクラウド支援の枠組みの中で設計し，その性能 を理論的に解析するとともにシミュレーションによる評価をおこなっていく．性能を安定化していくには，帯域や参加ピア集合の不安定さを吸収するための何らかの工夫が必要と考えている．そのためのひとつのアプローチとして，ネットワークコーディング(NC)の応用についても検討を進めていく．予備的な結果として，NCの使用によって保証される動画の品質が真に向上することがあきらかになっており，今後はこの知見をさらに発展させていく予定である．２８年度から２９年度にかけて考察してきたフラッシュクラウド時の性能保証に関しては， 計算サーバを使った網羅的なシミュレーションをおこなうことで提案手法の性能を実証的に評価していく． 外部からの攻撃に対する 脆弱性を軽減する方法に関しては，攻撃によるダメージのモデル化を完成させ，ダメージを最小化するような具体的なオーバーレイ更新アルゴリズムの設計と解析を行っていく．また３０年度からは，各ピアに対してシステムに貢献するインセンティブを与えるための具体的な手法の設計もおこなっていく．最後に，シミュレーションや実アプリケーションを通しての評価に関しては，基本となるストリーミングシステムを拡張し，本研究課題で提案したいくつかのアルゴリズムを実アプリケーション中で 実装していくことを計画している．現在までのところ，アドホックネットワークをベースにしたビデオストリーミングシステムの構築と，ライブ配信システムの実装が完了している．
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