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2023 年度 実績報告書

処理性能の不確定性を考慮したサービスチェインのマッピングとスケジューリング方式

研究課題

研究課題/領域番号 21H03426
研究機関京都大学

研究代表者

大木 英司  京都大学, 情報学研究科, 教授 (70524156)

研究分担者 佐藤 丈博  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (40793279)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードネットワーク機能仮想化 / マッピング / スケジューリング
研究実績の概要

ネットワーク機能仮想化技術の活用により、ソフトウェア化された複数のネットワーク機能を組み合わせたサービスチェインと呼ばれるネットワークサービスが提供される。高効率で低遅延なサービスチェインを提供するためには、サービスチェインをネットワーク上のノードにマッピングし、各ノードにおいて仮想化ネットワーク機能(VNF: virutal network function)処理のスケジューリングを行う必要がある。従来研究では、VNFの処理性能が変動しない(確定的である)と仮定して、マッピングおよびスケジューリングが行われていた。本研究では、VNFの処理性能に不確定性がある条件下で、高効率かつ低遅延なサービスを実現するマッピング・スケジューリング方式の基盤技術を確立する。

VNFリサイジングを可能にするFlexSizeにおいて、同種のフロー、すなわち、同一のホスト上で処理される同一のサービス、VNFのフローにはすべて同じ優先度を割り当てる方式をper-host priority (FlexSize-PHP)と呼ぶ。

フロー毎に優先度を割り当てるFlexSize with per-flow priority (Flex-PFP)を開発し、その適用領域を調査した。ネットワーク仮想化において、per-flow priorityを考慮しながら配備コストを最小化するサービス配備モデルを定式化し、アルゴリズムを考案した。FlexSize-PFPとFlexSize-PHPのいずれもVNFインスタンスの配置決定方法は同様であるが、優先度の決定方法が異なる。数値評価により、per-flow priorityはper-host priorityに比べ、配備コストを削減可能であることを示した。さらに、ネットワーク仮想化環境下における高信頼化技術を開発した。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (39件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (26件) (うち国際共著 3件、 査読あり 26件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件、 招待講演 11件)

  • [国際共同研究] South Asian University, New Delhi(インド)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      South Asian University, New Delhi
  • [雑誌論文] AnalyticalBP: Analytical Model for Blocking Probabilities Considering Crosstalk-Avoided Approach in Spectrally-Spatially Elastic Optical Networks2024

    • 著者名/発表者名
      Ahmed Imran、Rai Roshan Kumar、Maity Mukulika、Oki Eiji、Chatterjee Bijoy Chand
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Communications

      巻: 72 ページ: 1487~1501

    • DOI

      10.1109/TCOMM.2023.3332115

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] CMND: Consistent-Aware Multi-Server Network Design Model for Delay-Sensitive Applications2024

    • 著者名/発表者名
      Kawabata Akio、Chatterjee Bijoy Chand、Oki Eiji
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E107-B ページ: 321~329

    • DOI

      10.23919/transcom.2023EBP3112

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Multi-source multicast service chaining model guaranteeing reliability of network services2024

    • 著者名/発表者名
      Ozaki Shintaro、Sato Takehiro、Oki Eiji
    • 雑誌名

      Computer Networks

      巻: 241 ページ: 110204~110204

    • DOI

      10.1016/j.comnet.2024.110204

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unavailability-aware allocation of backup resources considering failures of virtual and physical machines2024

    • 著者名/発表者名
      Kita Nozomi、Oki Eiji
    • 雑誌名

      Computer Networks

      巻: 239 ページ: 110141~110141

    • DOI

      10.1016/j.comnet.2023.110141

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unavailability-Aware Backup Allocation Model Based on Two-Stage Shared Protection for Middleboxes2024

    • 著者名/発表者名
      Kita Nozomi、He Fujun、Oki Eiji
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Network and Service Management

      巻: 21 ページ: 70~87

    • DOI

      10.1109/TNSM.2023.3285278

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Resource Allocation for Mobile Edge Computing System Considering User Mobility with Deep Reinforcement Learning2024

    • 著者名/発表者名
      Tokuda Kairi、Sato Takehiro、Oki Eiji
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E107.B ページ: 173~184

    • DOI

      10.1587/transcom.2023EBP3043

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Availability‐aware virtual network function placement based on multidimensional universal generating functions2023

    • 著者名/発表者名
      Arakawa Kengo、Oki Eiji
    • 雑誌名

      International Journal of Network Management

      巻: 34 ページ: 1~28

    • DOI

      10.1002/nem.2252

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Lightpath provisioning model considering crosstalk-derived fragmentation in spectrally-spatially elastic optical networks2023

    • 著者名/発表者名
      Takeda Kenta、Sato Takehiro、Chatterjee Bijoy Chand、Oki Eiji
    • 雑誌名

      Computer Networks

      巻: 237 ページ: 110099~110099

    • DOI

      10.1016/j.comnet.2023.110099

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fault-Tolerant Controller Placement Model Considering Load-Dependent Sojourn Time in Software-Defined Network2023

    • 著者名/発表者名
      Noda Shinji、Sato Takehiro、Oki Eiji
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Network and Service Management

      巻: 20 ページ: 4887~4908

    • DOI

      10.1109/TNSM.2023.3284830

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Service Deployment With Priority Queueing for Traffic Processing and Transmission in Network Function Virtualization2023

    • 著者名/発表者名
      He Fujun、Oki Eiji
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Network and Service Management

      巻: 20 ページ: 4861~4874

    • DOI

      10.1109/TNSM.2023.3277735

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Backup Resource Allocation of Virtual Machines With Two-Stage Probabilistic Protection2023

    • 著者名/発表者名
      Yokouchi Kento、He Fujun、Oki Eiji
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Network and Service Management

      巻: 20 ページ: 5085~5102

    • DOI

      10.1109/TNSM.2023.3273522

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Service Chain Provisioning Model Considering Traffic Changes Due to Virtualized Network Functions2023

    • 著者名/発表者名
      Ozaki Shintaro、Sato Takehiro、Oki Eiji
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Network and Service Management

      巻: 20 ページ: 4779~4802

    • DOI

      10.1109/TNSM.2023.3270326

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Joint Virtual Network Function Deployment and Scheduling via Heuristics and Deep Reinforcement Learning2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Zixiao、Oki Eiji
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E106.B ページ: 1424~1440

    • DOI

      10.1587/transcom.2023EBP3039

    • 査読あり
  • [雑誌論文] MHND: Multi-Homing Network Design Model for Delay Sensitive Applications2023

    • 著者名/発表者名
      Kawabata Akio、Chand Chatterjee Bijoy、Oki Eiji
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E106.B ページ: 1143~1153

    • DOI

      10.1587/transcom.2023EBP3046

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inter-Core Crosstalk-Aware Backup Network Design Model against Probabilistic Link Failures in Multi-Core Fiber Optical Path Network2023

    • 著者名/発表者名
      Ueoka Honai、Sato Takehiro、Oki Eiji
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E106.B ページ: 1109~1121

    • DOI

      10.1587/transcom.2022EBP3189

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Network Design Scheme in Delay Sensitive Monitoring Services2023

    • 著者名/発表者名
      Kawabata Akio、Tojo Takuya、Chand Chatterjee Bijoy、Oki Eiji
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E106.B ページ: 903~914

    • DOI

      10.1587/transcom.2023EBP3010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Virtual Network Function Placement Model Considering Both Availability and Probabilistic Protection for Service Delay2023

    • 著者名/発表者名
      Horimoto Shinya、Oki Eiji
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E106.B ページ: 891~902

    • DOI

      10.1587/transcom.2022EBP3186

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Virtualized Network Graph Design and Embedding Model to Minimize Provisioning Cost2023

    • 著者名/発表者名
      Sato Takehiro、Kurimoto Takashi、Urushidani Shigeo、Oki Eiji
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Network and Service Management

      巻: 20 ページ: 3562~3584

    • DOI

      10.1109/TNSM.2022.3233325

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Service Deployment Model with Virtual Network Function Resizing Based on Per-Flow Priority2023

    • 著者名/発表者名
      Akahoshi Keigo、Oki Eiji
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E106.B ページ: 786~797

    • DOI

      10.1587/transcom.2022EBP3145

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preventive Priority Setting Against Multiple Controller Failures in Software Defined Networks2023

    • 著者名/発表者名
      He Fujun、Oki Eiji
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems

      巻: 34 ページ: 2352~2364

    • DOI

      10.1109/TPDS.2023.3285898

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic VNF Scheduling: A Deep Reinforcement Learning Approach2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Zixiao、He Fujun、Oki Eiji
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E106.B ページ: 557~570

    • DOI

      10.1587/transcom.2022EBP3160

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robust function deployment against uncertain recovery time in different protection types with workload-dependent failure probability2023

    • 著者名/発表者名
      Zhu Mengfei、Oki Eiji
    • 雑誌名

      Computer Networks

      巻: 231 ページ: 109826~109826

    • DOI

      10.1016/j.comnet.2023.109826

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shared Backup Allocation Model of Middlebox Based on Workload-Dependent Failure Rate2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Han、He Fujun、Oki Eiji
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E106.B ページ: 427~438

    • DOI

      10.1587/transcom.2022EBP3097

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Service Mapping and Scheduling With Uncertain Processing Time in Network Function Virtualization2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Yuncan、He Fujun、Oki Eiji
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Cloud Computing

      巻: 11 ページ: 1315~1333

    • DOI

      10.1109/TCC.2021.3132008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Joint service placement and user assignment model in multi‐access edge computing networks against base‐station failure2023

    • 著者名/発表者名
      Taka Haruto、He Fujun、Oki Eiji
    • 雑誌名

      International Journal of Network Management

      巻: 33 ページ: 1~27

    • DOI

      10.1002/nem.2233

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Network slice reconfiguration with deep reinforcement learning under variable number of service function chains2023

    • 著者名/発表者名
      Tokuda Kairi、Sato Takehiro、Oki Eiji
    • 雑誌名

      Computer Networks

      巻: 224 ページ: 109636~109636

    • DOI

      10.1016/j.comnet.2023.109636

    • 査読あり
  • [学会発表] Algorithm for Server Allocation in Delay-Sensitive Internet-of-Things Monitoring Services2024

    • 著者名/発表者名
      S. Imanaka, A. Kawabata, B.C. Chatterjee, and E. Oki
    • 学会等名
      International Conference on Computing, Networking and Communications (ICNC) 2024
    • 国際学会
  • [学会発表] Service Deployment with Priority Control in Network Function Virtualization2024

    • 著者名/発表者名
      E. Oki
    • 学会等名
      International Conference on Computing, Networking and Communications (ICNC) 2024
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Distributed Processing Communication Scheme for Real-Time Applications over Wide-Area Networks2024

    • 著者名/発表者名
      S. Hiragi, B.C. Chatterjee, E. Oki, and A. Kawabata
    • 学会等名
      IEEE Consumer Communications and Networking Conference (CCNC)
    • 招待講演
  • [学会発表] Scheduling Model for Congestion-free Virtualized Network Update2024

    • 著者名/発表者名
      T. Sato, T. Kurimoto, S. Urushidani, and E. Oki
    • 学会等名
      IEEE Globecom 2023
    • 招待講演
  • [学会発表] Multiple-Backup Resource Allocation for Virtual Machines with Probabilistic Protection in Cloud2023

    • 著者名/発表者名
      K. Yokouchi and E. Oki
    • 学会等名
      IEEE International Workshop on Communications Quality and Reliability (CQR) 2023
    • 招待講演
  • [学会発表] Point Data Reduction Scheme based on Features of Deep Learning Model for Point-Cloud Data Communication2023

    • 著者名/発表者名
      M. Oka, K. Azuma, R. Shinkuma, T. Sato, and E. Oki
    • 学会等名
      2023 IEEE 13th International Conference on Consumer Electronics - Berlin (ICCE Berlin)
    • 招待講演
  • [学会発表] Performance of Defragmentation Approach Based on Route Partitioning in 1+1 Protected Elastic Optical Networks2023

    • 著者名/発表者名
      E. Oki and B. C. Chatterjee
    • 学会等名
      International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON 2023)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] PDavXT: Partition-Based Crosstalk-Avoided Defragmentation Scheme for Spectrally-Spatially Elastic Optical Networks2023

    • 著者名/発表者名
      R. Khantwal, V. Kumar, E. Oki, and B.C. Chatterjee
    • 学会等名
      International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON 2023)
    • 招待講演
  • [学会発表] Crosstalk-Derived Fragmentation-Aware Lightpath Provisioning Model in Spectrally-Spatially Elastic Optical Networks2023

    • 著者名/発表者名
      K. Takeda, T. Sato, B.C. Chatterjee, and E. Oki
    • 学会等名
      28th OptoElectronics and Communications Conference (OECC 2023)
    • 招待講演
  • [学会発表] Multicast Service Chaining Model Guaranteeing Reliability with Multiple Source2023

    • 著者名/発表者名
      S. Ozaki, T. Sato, and E. Oki
    • 学会等名
      24th IEEE International Conference on High Performance Switching and Routing (HPSR 2023)
    • 招待講演
  • [学会発表] A Network Design Approach Considering Data Consistency for Delay-Sensitive Distributed Processing Systems2023

    • 著者名/発表者名
      A. Kawabata, B.C. Chatterjee, and E. Oki
    • 学会等名
      IEEE ICC 2023
    • 招待講演
  • [学会発表] Deployment Model for Parallelized Service Function Chains with Considering Traffic-Delay Dependency2023

    • 著者名/発表者名
      C. Zhang, T. Sato, and E. Oki
    • 学会等名
      IEEE ICC 2023
    • 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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