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2023 年度 実績報告書

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
キーワードP4 / 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
研究実績の概要

2023年度は、課題1:マルチホップ無線ネットワークのパケット転送技術では、パケットロス率が高くノードのデータ生成レートが時間変動する場合に、バッファリングとネットワーク符号化の統合によりパケット到達率とノード間公平性を大幅に改善した。一方、課題2:局所・大域制御の統一的in-band制御プレーンのためのP4技術では、リンクロス率の監視のために計測パケット内に計測経路と計測結果の両方の情報を埋め込むin-band計測手法をソフトウェアP4スイッチ上に実装し、集中形out-band制御の従来手法に比べて高ロス率リンクの検知までの時間を大幅に短縮した。
研究期間全体としては、諸事情から計画見直しを行った結果、2つの課題を連携しハードウェアP4スイッチ上で実装し評価する、という当初目標は達成できなかったが、個別の評価を通じて、P4技術を用いたin-band制御プレーンの実現とそれを用いたマルチホップ無線ネットワークのパケット転送の高度化に関して、それらの実現可能性と課題を示した。課題1では、パケットロス率が高いマルチホップ無線ネットワークで各ノードのデータ生成レートが不均一かつそのレートが時間変動する場合に、各ノードでのバッファリングとネットワーク符号化の統合の有効性と性能間トレードオフを示した。また、対象トポロジーを線形構造から木構造へ拡張した。課題2では、統一的in-band制御のP4技術による実現に必要な要素機能を基本ソフトウェア実装(bmv2)と高速ソフトウェア実装(t4p4s/DPDK)とで評価して適用領域を示した。その一例として、各リンクをアクティブ監視して高ロス率リンクを高速に検知する手法をソフトウェアP4スイッチを用いて実装し、その有効性と実装可能性を示した。NICTのP4テストベッドのハードウェアスイッチの利用は開始が遅れたため評価には至らなかった。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件) 学会発表 (1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

    • 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

    • 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

    • 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

    • 査読あり / 国際共著
  • [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

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公開日: 2024-12-25  

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