フォトニックインターネットを実現する柔構造ネットワークインフラストラクチャの構築

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14208027
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 荒川 伸一 大阪大学, 大学院・経済学研究科, 助手 (20324741)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿多 信吾 大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 講師 (30326251) ; 村田 正幸 大阪大学, サイバーメディアセンター, 教授 (80200301)
• Keywords: トラヒック計測 / 統計分析 / 資源管理 / ネットワーク設計 / 論理トポロジ / IP over WDM

Research Abstract

本研究では、トラヒック量の変動に基づくネットワーク資源の動的割当による、高速・高品質なネットワークをユーザに提供するための新しい動的資源管理手法に関する研究を遂行している。本年度取り組んだ課題について、1)トラヒック測定に基づくエンドユーザQoSの把握とそのフィードバック方法、2)トラヒック分析結果の動的な資源管理手法への適用例、3)トラヒック要求量を既知としない、柔構造インフラストラクチャ構成手法に分けて説明する。
1)では、パケット転送遅延およびパケット到着レートを測定し、確率分布関数による分布のモデル化を行った。特に、インターネットの品質制御において重要となる、分布のすその部分におけるモデル化、および時間帯による特性の変化も明らかにした。その結果、遅延分布としてパレート分布が、パケット到着レート変動としで、正規分布がモデルとして最適であることを示した。これらの結果をストリーミングアプリケーションやDDoS攻撃トラヒックの検出アルゴリズムなどに適用し、トラヒック特性の統計的モデル化手法がネットワーク品質制御に有効であることを確認した。
2)では、与えられたトラヒック特性をもとに動的なルーティングを行うことができるメカニズムを検討した。具体的には、IPv6のエニーキャストアドレスを用い、トラヒック特性をメトリックとした新たなルーティングプロトコルの設計を行った。また、実験環境において提案方式を実装し、トラヒック特性に応じた適切な経路選択がなされることが示された。
3)では、IP over WDMネットワークにおいて、IPパケットを効率良く収容するための論理トポロジー設計手法を提案した。まず、上位プロトコルがIPであることを考慮し、ノードへの負荷を軽減することでネットワークの平均遅延時間の最小化を目的とする論理トポロジー設計手法を提案した。また、論理トポロジー上でフロー偏差法を用いて経路を定めることにより、経路の安定性の評価を行った。その結果、波長数が限定されている場合に提案手法による論理トポロジー設計が有効であることがわかった。さらに、光ファイバに導入される光ファイバ増幅器を考慮した、発見的手法に基づく論理トポロジー設計手法を提案した。提案アルゴリズムを用いることで設計された論理トポロジーに必要となる光ファイバ増幅器の数が減少することを示した。また、波長の多重数と1波長当たりの伝送帯域の積が一定であるとした上で、波長の多重数の違いがネットワークの性能におよぼす影響を明らかにし、その結果、波長の多重数を上げると収容可能なトラヒック量が増加することがわかった。

Research Products

• [Publications] Satoshi Doi, Shingo Ata, Hiroshi Kitamura, Masayuki Murata: "IPv6 Anycast for Simple and Effective Communications"IEEE Communication Magazine. (to appear). (2004)
• [Publications] Satoshi Doi, Shingo Ata, Hiroshi Kitamura, Masayuki Murata, Hideo Miyahara: "Protocol Design for Anycast Communication in IPv6 Network"Proceedings of 2003 IEEE Pacific Rim Conference on Communications, Computers and Signal Processing (PACRIM'03). 470-473 (2003)
• [Publications] Kohei Fujimoto, Shingo Ata, Masayuki Murata: "Adaptive Playout Buffer Algorithm for Enhancing Perceived Quality of Streaming Applications"Telecommunication Systems. 25, 3-4. 259-271 (2004)
• [Publications] Junichi Katou, Shin'ichi Arakawa, Masayuki Murata: "A design method for logical topologies with stable packet routing in IP over WDM networks"IEICE Transactions on Communications. E86-B, 5. 2350-2357 (2003)
• [Publications] Shinya Ishida, Shin'ichi Arakawa, Masayuki Murata: "Reconfiguration of logical topologies with minimum traffic disruptions in reliable WDM-based mesh networks"Photonic Network Communications. 6. 265-277 (2003)
• [Publications] Yukinobu Fukushima, Hiroaki Harai, Shin'ichi Arakawa, Masayuki Murata: "Planning method of robust WDM networks against traffic changes"Proceedings of The 8th Working Conference on Optical Network Design and Modeling (ONDM 2004). 695-714 (2004)