ホロニック光情報ネットワークにおけるマルチメディア統合スイッチング方式

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450159
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 村上 孝三 大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (10273731)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木下 和彦 大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (40304018) ; 戸出 英樹 大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (20243181)
• Keywords: WDM / マルチメディア / ルータ / ホロニックネットワーク / ハードウェア設計 / バッファ制御 / モバイルエージェント / Agent Gateway

Research Abstract

本研究では、ホロニック光情報ネットワークのマルチメディア統合スイッチングの実現に向けて、1.昨年度に提案したWDMとTDMの要素を併せ持つ波長群ルーチング網を前提とし、トラヒックデマンド変動に強靭な波長群パス設計法を確立すること、2.QoS保証を実現するためのバッファ管理方式に対するハードウェア設計の可変長パケット・マルチポート対応への機能拡張ならびに高速化への性能改善、ならびに実証実験システムの構築、3.エージェントゲートウェイ論理網におけるモバイルエージェント移動規律の確立とそのプロトタイプ構築の3点から研究を推進した。具体的に、1.では、ホロニック光情報ネットワークの伝達系を司る光ベースのネットワーク基盤として、昨年度提案した波長群ルーチング網に対し、既提案の波長群パス設計法では、トラヒックデマンドの変動に脆弱であるという問題点の克服を目指し、Full UnitとHalf Unitという波長幅の概念を導入し、デマンド変動に対する柔軟な波長群パスの波長幅変更を可能とする新たなパス設計法(2階層方式)を提案した。また、本方式の性能を評価した結果、トラヒックの想定外変動に対しても強靭な運用が可能であることが確認できた。さらに、上記方式におけるスイッチ構成に関する検討も行った。2.では、QoS保証を実現するため、アクティブフローを独自で管理し、それに基づきバッファ空間を論理的に割当て、Pushoutパケット廃棄機構、転送スケジューリング機構の両面から、フローの差別化、QoSの改善を図るバッファ管理制御方式のハードウェア機能設計に対し、可変長パケット対応、複数ポート対応の拡張を行った。余りブロックの概念に基づく提案メカニズムの導入により、複数ブロックからなるパケットの部分廃棄問題に対する解決が図られた。また、ハードウェア記述言語VHDLで記述された新規バージョンコードを精査し、動作検証を行った、そのコードを元に論理合成を行った結果、0.18μm CMOSテクノロジで47Kゲート、約135MHzの動作を達成することができた。新提案のバッファ管理制御機構は6クロックで動作することから、仮に、64byteという非常に小さい制御パケットのみが連続的に到着し続ける厳しい条件下でも、ll.5Gbpsの処理速度を達成することが明らかとなった。3.では、ホロニック光情報ネットワークの制御系を司るエージェントゲートウェイ論理網上で、複製を作成しながら同時並行的に移動するモバイルエージェントによりジョブを遂行する際に、ジョブ当りの仕事量の公平性を実現する複製・移動の規律を提案し、その動作規律に基づき実行可能なプロトタイプシステムをjava言語により実際に構築した。これにより、モバイルエージェントにより遂行可能な様々なネットワークサービスやネットワーク管理制御を効率的に実現するための基盤を確立することができた。一方、計算機シミュレーションでも本提案方式の性能を詳細に評価しており、ジョブ当りの公平性と処理時間の短縮化を実現できることを実証した。

Research Products

• [Publications] S.Takayama, K.Suzumura, H.Tode, K.Murakami: "Optical Wave-band Switching Scheme and Its Wave-band Design Method"IEICE Transaction on Communications. vol.E86-B, no.8. 2341-2349 (2003)
• [Publications] H.Tode, K.Suzumura, K.Murakami: "Generalized Path Aggregation Method for Waveband-Routed WDM Networks"Proc.Photonics in Switching (PS2003)(Invited Paper). PS.Tu.B5. 145-147 (2003)
• [Publications] H.Honda, S.Takayama, H.Tode, K.Murakami: "Multicasting Design Method in All-Optical WDM Networks with Restrictions of Wavelength Conversions"Proc.Photonics in Switching (PS2003). PS.Tu.B6. 148-150 (2003)
• [Publications] H.Tode: "What is specific in the routing and wavelength assignment problem?"Proc.Photonics in Switching (PS2003). PS.WE.Workshon2. 206 (2003)
• [Publications] T.Takehara, H.Tode, K.Murakami: "Dynamic Path Configuration Method Considering Reliability in GMPLS"Proc.COIN/ACOFT 2003. MOA1-5. 59-62 (2003)
• [Publications] 高山真司, 戸田英樹, 村上孝三: "動的なトラヒック変動を考慮した光波長群スイッチング方式の提案"電気情報通信学会 フォトニックネットワーク研究会. PN2003-26. (2003)
• [Publications] 竹原崇成, 戸田英樹, 村上孝三: "GMPLSにおけるマルチレイヤの障害復旧を考慮した動的経路設定法"電気情報通信学会 フォトニックネットワーク研究会. PN2003-5. (2003)
• [Publications] 本多弘明, 高山真司, 戸田英樹, 村上孝三: "波長変換制約を持つ光WDMマルチキャスト設計法"電気情報通信学会 光スイッチング研究会. PS2003-4. (2003)
• [Publications] 山垣則夫, 戸田英樹, 村上孝三: "フロー継続状況を考慮に入れたフロー管理型パケット制御方式"電気情報通信学会論文誌. vol.J86-B, no.8. 1578-1588 (2003)
• [Publications] H.Shimabara, K.Minai, H.Tode, T.Masaki, K.Murakami: "Expanded Implementation of Output Buffer Control Mechanism in the internet Router"Proc.IEEE ICC 2004. (2004)
• [Publications] K.Minami, H.Tode, K.Murakami: "Design of Buffer Controller for Flow-Based High Quality Communications"Proc.IEEE Globecom 2003. NG22-2. (2003)
• [Publications] Y.Fukui, N.Yamagaki, H.Tode, K.Murakami: "Packet Transfer Scheduling Scheme with Throughput Compensated Considering Wireless Conditions"Proc.the 12th IEEE International Conference on Computer Communications and Networks (ICCCN 2003). 11-16 (2003)
• [Publications] N.Yamagaki, H.Tode, K.Murakami: "RED Method with Dual-fairness Metrics Cooperating with TCP Congestion Control"Proc.IEEE ICC 2003. NGO8-2. (2003)
• [Publications] ZhengYu Xie, Satoshi Uno, H.Tode, K.Murakami: "Advanced Content Delivery Scheduling Methods for Block Multicast Transfer"IEICE Trans.Commun.Special Issue on Internet Technology IV. vol.E87-B. (2004)
• [Publications] ZhengYu Xie, S.Uno, H.Tode, K.Murakami: "An Advanced Content Delivery Scheduling Method for Block Multicast Transfer"Proc.28th IEEE Conference on Local Computer Networks (LCN 2003). 220-228 (2003)
• [Publications] H.Tanioka, K.Kinoshita, K.Murakami: "A Multipoint-to-Multipoint Routing Method for Load Balanced Communication in Large Scale Network"IEICE Transaction on Communications. vol.E86-B, no.8. 2463-2471 (2003)
• [Publications] T.Nomura, K.Kinoshita, K.Murakami: "A Design for Integrated Wireless Network with Flexible Bandwidth Assignment"IEICE Transaction on Communications. vol.E87-B. (2004)
• [Publications] 細川晃, 木下和彦, 山井成良, 村上孝三: "マルチエージェント環境におけるクローンエージェントの処理状況を考慮した実行制御方式"電気情報通信学会技術研究報告. NS2003-363, IN2003-318. (2004)