2019 Fiscal Year Research-status Report
Research on resource allocation method for service chaining based on approach of applied mathematical programming
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19K14980
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
佐藤 丈博 京都大学, 情報学研究科, 助教 (40793279)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ネットワーク機能仮想化 / サービスチェイニング / 応用数理計画 / 列生成法 / ネットワーク制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、仮想ネットワーク機能(VNF: Virtual Network Function)の順序制約緩和を考慮したサービスチェイニングにおいて、実ネットワークシステムへの適用性が高い経路およびVNF配置決定方式の計算モデルを確立することを目的とする。
初年度である2019年度は、列生成法を利用したサービスチェイン配備問題の計算モデルの研究を実施した。サービスチェイニングとは、ネットワーク上でユーザ宛てのトラヒックがVNFを適切な順番で通るように経路制御を行うことで、ユーザに所望のサービスを提供する手法である。既存研究において、VNFの順序制約の緩和や経路制約の緩和により、VNFの配置に柔軟性を持たせ、サービスチェインの配備に必要なコストを低減する手法について研究が行われている。しかし、この手法では、決定変数の数の増加により、大規模な問題に対して実用的時間内に最適解を得るのは困難である。そこで本研究では、大規模なサービスチェイン配備問題を実用的時間内に高精度で解くことを目的として、変数が極端に多い線形計画問題を解くための手法である列生成法を用いた発見的アルゴリズムを検討した。サービスチェインの配備問題を複数の部分問題に分割し、列生成法が適用可能となるように問題の定式化を行った。開発した発見的アルゴリズムの特性を、計算機シミュレーションにより評価した。その結果、発見的アルゴリズムは、元の問題を直接解く場合と比較して、サービスチェインの配備に必要なコストが7%程度増加するものの、計算時間を大幅に削減できることが示された。また、発見的アルゴリズムは問題の規模が大きくなるにつれて、計算時間の削減効果が大きくなることが示された。
以上の研究成果の一部は2020年3月に、電子情報通信学会総合大会にて発表された。また、この発表を発展させた内容を国際会議に投稿し、現在査読中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
交付申請時の研究実施計画では、2019年度は小課題「列生成法によるVNFの順序制約緩和を考慮した計算モデルの研究」を実施する計画であった。研究実績の概要に記載した通り、VNFの順序制約緩和を考慮したサービスチェイニングにおいて、列生成法の適用により実行可能解を実用的時間内で得る発見的アルゴリズムを確立し、計算機シミュレーションによる評価を完了することができた。したがって、2019年度の本研究課題の進捗状況を「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は、交付申請時の研究実施計画にしたがい、「VNFの通過順序に応じた要求資源量の変化に対応する計算モデルの研究」を実施する。2019年度の研究成果をベースに、VNFの実行順序に依存して計算機資源や伝送容量の要求量が変化する計算モデルを確立する。VNFの実行順序による要求資源量の変化について、計算モデル内でのパラメータとしての表現手法を検討する。計算モデルの規模がさらに大きくなることが予想されるため、列生成法を含めた応用数理計画のアプローチの適用を検討し、高精度な解を実用的時間内で得ることを狙う。計算機シミュレーションにより、要求資源量の変化を考慮したことによる資源利用効率の向上、および計算時間について評価を実施する。得られた研究成果について、国内研究会および国際会議での発表、および論文誌への投稿を行う。
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| Causes of Carryover |
物品費に関して、計算機シミュレーションに必要な性能のサーバマシンが、当初の使用計画よりも安価に調達できた。また、旅費に関して、2020年3月の電子情報通信学会総合大会に参加するための交通費および宿泊費を計上する予定だったが、新型コロナウイルス感染症の拡大の影響で現地開催が中止となった。以上の理由により、次年度使用額が発生した。当該助成金は、現在査読中の国際会議原稿および2020年度中に投稿予定の雑誌論文が採録された場合に、掲載料および出張旅費として使用する計画である。
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