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2016 年度 実績報告書

フラクタル階層ネットワークの自己組織化と増強法

研究課題

研究課題/領域番号 25330100
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

林 幸雄  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (70293397)

研究分担者 松久保 潤  北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 准教授 (90413872)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワードネットワーク科学 / 再帰分割 / 人口分布 / 自己組織化 / 頑健性 / 玉葱状構造 / 道路網 / 遅延耐性ネットワーク(DTN)
研究実績の概要

増大する通信要求にスケーラブルに成長する構造を持ち、局所情報に基づく分散処理による、近未来の情報通信ネットワークの自己組織化設計法として、人口密度等に応じた再帰分割で構築されるフラクタル階層構造に着目した。これまで3年間で、人口分布に応じた再帰四分割で設計されたネットワーク上の乱歩による探索が特に非一様な通信要求分布において優れることを明らかにし、災害時等に活用できる搬送蓄積型の遅延耐性ネットワーク(DTN)のルーティング法に拡張した。また一方、攻撃耐性が極めて強い頑健な玉葱状構造を協調的な部分複写に基づいて成長させる手法を発見した。今年度はさらに主に以下の成果を得た。
・正三角形及び正方形の再帰四分割で構築されるネットワークの各面のサイクル上を移動するメッセージフェリー(MF)の運搬リレーによるDTNルーティング法を考え、人口分布に比例した送受信要求量を最短距離パスで転送する場合のMFの巡回頻度に相当するサービス負荷の最適割当を求め、割当数分布や平均負荷及び最大負荷について正三角形と正方形の場合で数値的に優劣を比較した(国内研究会1件)。

・部分複写以外の方法で、次数相関を明示的に考慮することなく、より自然に頑健な玉葱状ネットワークを自己組織化させる別方法を見出しつつ、復元力:レジリエンスを持つシステム設計の重要性を捉え直した(国際会議1件、国内研究会1件)。更に、より一般的な成長するネットワークにおいて次数分布を数値的に推定する方法を導いた(学術論文1件)。

・人口分布に応じた長方形の再帰四分割で構築した道路網を近似する土台から玉葱状ネットワークを成長させ、高い頑健性と通信効率を兼ね備えることを明らかにした(学術論文1件、国内研究会1件)。また、避難所間を繋ぐ近接結合の無線電波は到達範囲内か、最近接の避難所に避難した場合に収容限界を超えるか等を調べた(国内研究会1件)。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 人口分布に基づく道路網状土台上の頑健かつ効率的な成長型ネットワークモデル2017

    • 著者名/発表者名
      松久保潤、林幸雄
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌

      巻: 6 ページ: 1-11

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatially self-organized resilient networks by a distributed cooperative mechanism2016

    • 著者名/発表者名
      Yukio Hayashi
    • 雑誌名

      Physica A

      巻: 457 ページ: 255-269

    • DOI

      10.1016/j.physa.2016.03.090

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Asymptotic behavior of the node degrees in the ensemble average of adjacency matrix2016

    • 著者名/発表者名
      Yukio Hayashi
    • 雑誌名

      Network Science

      巻: 4(3) ページ: 385-399

    • DOI

      doi.org/10.1017/nws.2016.10

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Emergence of Resilience in Growing Networks by Range-limited Intermediations2016

    • 著者名/発表者名
      Yukio Hayashi
    • 学会等名
      The 5th International Workshop on Complex Networks and their Applications
    • 発表場所
      Milan Italy
    • 年月日
      2016-11-30 – 2016-12-02
    • 国際学会
  • [学会発表] 情報ネットワーク科学シリーズ全体と第1巻の話 -レジリエントなネットワークの新設計法を含め-2016

    • 著者名/発表者名
      林 幸雄
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサエティ大会 招待講演 企画セッション  BI-3 情報ネットワーク科学に関する最新学術動向
    • 発表場所
      北海道大学 北海道 札幌市
    • 年月日
      2016-09-21 – 2016-09-22
    • 招待講演
  • [学会発表] 人口分布に従った遅延耐性ネットワークの最適化2016

    • 著者名/発表者名
      高 陽, 林 幸雄
    • 学会等名
      情報処理学会  第13回ネットワーク生態学シンポジウム
    • 発表場所
      オークラアカデミアパークホテル 千葉県 木更津市
    • 年月日
      2016-08-22 – 2016-08-23
  • [学会発表] 災害発生時における空間的拡がりをもつ被害を想定したネットワーク構築2016

    • 著者名/発表者名
      山中康行, 林 幸雄
    • 学会等名
      情報処理学会  第13回ネットワーク生態学シンポジウム
    • 発表場所
      オークラアカデミアパークホテル 千葉県 木更津市
    • 年月日
      2016-08-22 – 2016-08-23
  • [学会発表] 道路網状土台の上で成長する頑健な通信網の構造的特徴2016

    • 著者名/発表者名
      松久保 潤, 林 幸雄
    • 学会等名
      情報処理学会  第13回ネットワーク生態学シンポジウム
    • 発表場所
      オークラアカデミアパークホテル 千葉県 木更津市
    • 年月日
      2016-08-22 – 2016-08-23

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公開日: 2018-01-16  

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