研究発表

To improve the energy efficiency of networks, power consumption should be proportional to the utilization of the network. We have proposed a concept which conducts traffic engineering in order to dynamically aggregate traffic on particular links and turn off unused links. This paper shows the demonstration results of the link power management by energy efficient network topology design with prototype Gigabit layer-2 switches. In the result, power consumption adaptively changed according to amount of traffic, and when traffic load is low, it can reduce of 23.8% of energy at maximum.

This paper proposes a novel traffic engineering method for improving the throughput characteristics of optical packet forwarding in an optical packet / path integrated network. This method is based on bypassing optical packets rejected from a highly-loaded optical packet switch onto one of the adjacent packet switches via an optical path to increase the network throughput. Since the formation of a bypass is equivalent to sharing the buffers of two or more optical packet switches, the packet loss rate can be reduced even by the same buffer length. Or the buffer length can be reduced to achieve the given packet loss rate.

While being the nearness of realization of ubiquitous society, it is expected that everything will be connected to the network. We previously presented “Ubiquitous Grid Networking Environment (uGrid)”. In uGrid, everything on the network such as devices, contents, and software is defined as “Service-Part”, and users are provided with composition of the several Service-Parts on the network. In uGrid, there are “Service-Routing” and “Service-Signaling” as the method of determining the path from source to destination and establishing the optical path by using of IP protocol. However, in uGrid, in order to provide the services for users via the specified Service-Parts, these cost of services is high. Also, since users must designate the combination of Service-Parts, it is inflexible. Then, we propose “Energy Efficient, and Enhanced-type Data Centric Network (E3-DCN)” which is based on uGrid. In the E3-DCN, users request contents name to the network and receive them from the network. If the requested contents are not found in the network, the network constructs the requested contents with Service-Parts. In addition to that, E3-DCN aims at energy efficiency. In this paper, we propose a cost reduction method by Service-Parts copy as part of E3-DCN. Cost is reduced by copying the Service-Parts which have a software function to the optimal position. This method is defined as “Service-Copy”. By the evaluation using ILP (Integer Linear Programming), it is shown that the case with Service-Copy can reduce the total cost of service by about 12～17%.

We have proposed an active optical access network (ActiON) employing high-speed optical switches that ensures a higher subscriber number and longer transmission distance than those in the case of the conventional PON. Moreover, ActiON supports multicast slot allocation, which forces the switch to behave as an optical splitter. This paper introduces ActiON with variable distribution mode, which controls the distribution rate of the power. Proposed method realizes flexible multicast slot allocation according to the transmission distance from OLT to each user and the number of required users. Moreover, as the technology to realize the proposed method, this paper also shows adjusting of the proportion of optical power by applying the variable voltage to each electrode.

This paper outlines and demonstrates the authors’ view on the service model, architectural directions and key protocols for future cloud realized by utilizing the inscrutable possibility of the photonic network. It is pointed out that, driven by evolution of Cloud and Ubiquitous society, all services will be provisioned by and through an intelligent network where service resources are distributed. For this trend, we propose Multi- Service Cooperating Cloud (MSCC) provides various virtual clouds dynamically according to users’ requests by interconnecting multi service resources via network. The network architecture for realizing MSCC, which uses the network virtualization and extended IP protocol, is also introduced. The feature of our proposing architecture concept is to assign IP addresses to Service-Parts and execute MSCC service provisioning by utilizing IP mechanisms. By using IP mechanism, the construction of scalable and intelligent service network is expected.

現在, 日本におけるネットワーク全体の消費電力の約7割はアクセスネットワークが占めており, 低消費電力化を目的としたONUスリープモードが注目されている. 本研究ではONUの消費電力削減に着目し, 上下回線の通信スケジュールを事前に通知することによりONUの一部機能を効率的にスリープさせる新たなONUスリープモードの提案を行う. また, ネットワークアーキテクチャの側面からONUの消費電力を削減することを目的に, AWG-PONベースの省電力光アクセスネットワークの検討を行う.

あらゆるデバイスがネットワークへと接続される時代に先駆け, ユビキタスグリッドネットワーク環境（uGrid）が提案されている. uGrid ではネットワークに接続された様々なデバイスをサービスパーツと定義し, それらを組み合わせることにより様々なコンポジットサービスを提供する. uGrid を用いた映像配信システムでは, サーバから配信される映像が経由するサービスパーツによって処理され, 複数ユーザに提供される. そのために, サーバから各ユーザまでの適切なサービスパーツを選択したツリーを構築する必要がある. しかし, 各ユーザの最小コスト経路からなる最小コスト経路ツリーを構築する際, 使用されるサービスパーツ数が増加し, サービスパーツの利用効率が低下する. そこで本稿では, 最大遅延を保証しながら局所的な集約を繰り返し実行することにより, サービスパーツの利用効率を向上させるツリー構築手法を提案する. 計算機シミュレーションにより, 提案方式は, 最小コスト経路計算を用いる従来方式と比較して, サービスパーツ利用効率を改善することを示した.

近年, インターネットは非常に人々の生活に身近なものとなり, 利用者も急激に増加している. それに伴いトラヒック量及びネットワークの消費電力量が増加しており, ネットワークの省電力化が重要な課題となっている. リンクパワーオフによるネットワークの消費電力削減手法では, トラヒックを特定のリンク上に集約し, 未使用リンクの電源を落とすことで消費電力を削減する. オフにするリンクの組み合わせトポロジの計算は, ネットワークの規模が大きくなるほどに膨大な量となり, 計算時間も膨大になるという問題がある. そこで本稿では, ネットワークトポロジをトラヒック変動に応じてエネルギー最適な構成に制御するアルゴリズムの計算を高速に行うプラットフォームを提案する. 提案方式では, アルゴリズム中で最も計算量が多い最大リンク使用率の計算をリコンフィギャラブルプロセッサSTPに移行し, 高速に並列計算を行うことにより大規模なネットワークであっても高速に演算処理を行うことができる可能性を示した.

映像配信サービスやスマートフォンなどによる昨今のネットワークトラフィックの増加に加え, 今後センサネットワークなどのM2Mデータトラフィックの増加も予想される. 一方, ネットワーク自身の省電力化も今後重要な要件となるため, 上記のようなトラフィックの流通を効率化することで消費エネルギーを低減する新たなネットワークアーキテクチャが求められている. 本発表では, 近年新たなデータ流通方式として注目されているデータ指向型ネットワークにおいて, 消費エネルギーを最適化するネットワークアーキテクチャ（E3-DCN: Energy Efficient, and Enhanced-type Data Centric Network）の概要を紹介する.

ネットワークの省エネルギー化について, Access網のLow Power化と新しいデータセンタ型の光アグリゲーションネットワークのアーキテクチャを述べた.

我々は, サービスパーツと定義するネットワーク上のあらゆるハードウェア, コンテンツおよびソフトウェアを組み合わせ, ユーザに提供するユビキタスグリッドネットワーキング環境(uGrid) を提案している. 近年, ネットワークにコンテンツ名で要求してコンテンツを受信するData Centric Network (DCN) が広く研究されている. そこで, uGrid にDCN を拡張させたEnergy Efficient, and Enhanced-type Data Centric Network (E3-DCN) を提案する. E3-DCN では, ユーザが要求したコンテンツを必要に応じてサービスパーツを組み合わせて提供する. さらに, エネルギー効率化を目指す. 本稿ではE3-DCN の一環として, サービスパーツのソフトウェアを最適な位置に一時的にコピーすることによるエネルギー効率化手法を提案する. 整数線形計画法を用いて, サービスパーツのコピー機能の有無におけるエネルギー効率化に関して評価を行う.

A network using minimum set of nodes and links that all communication data traffics among nodes can be carried while meeting the QoS requirements named MiDORi (Multi- (layer, path, and resources) Dynamically Optimized Routing) has been proposed. MiDORi network technologies that is composed of a low energy consumption network design tool (MiDORi path computation engine (PCE)), MiDORi Generalized Multi-Protocol Label Switching (GMPLS) protocol extensions for controlling network equipment, and a MiDORi router/switch controlled by MiDORi GMPLS, are now developing. This paper describes recent activities of the MiDORi network technologies.

本稿では，光パケット・光パス統合ネットワークにおいて，光パケット転送のスループットを向上させるための新しいトラヒックエンジニアリング手法を提案する．光パケットスイッチの高負荷時に，光パスを利用して隣接する光パケットスイッチにパケットを迂回させることにより，光パケットスイッチのボトルネックを解消し，スループットを向上させる．迂回路の形成は，実効的に複数の光パケットスイッチのバッファを共用することと等価となるため，個々のバッファ長を増やさなくてもパケットの廃棄率を低減でき，あるいはパケット廃棄率が同じならバッファ長を削減できることを示す．

本論文では, ハイブリッドパッシブ/アクティブアーキテクチャを用いた省エネルギー光アクセスネットワークを提案する. 本提案ではナノ秒クラスの切替速度を持つ導波路型光スイッチの使用を想定し, ネットワーク負荷が低いときには, スイッチングにより少数のOLTにいくつかのPONツリーを集約する. したがって, いくつかのOLTのパワーオフが可能なため消費電力の削減が見込める. さらにその際に, ONU間の公平性を改善可能である. またスイッチを用いるため, OLTや光ファイバに対するスイッチングによるプロテクションが導入しやすいことも特徴である. 我々はパッシブおよびアクティブシステムの利点を合わせた柔軟なネットワークの実現を狙っている.

We propose service adaptive access/aggregation network architecture which unifies various kinds of service networks into single access/aggregation network. Proposed access/aggregation network unifies leased line networks, micro data center networks, Internet networks, and mobile backhaul networks, etc. To simplify the network structure, proposed network unifies various kinds of service networks, realizes long reach transmission and accommodation of large number of users. Some of the services, for example a leased line service, require high reliable transmission and various kinds of QoS. To realize these requirements, we propose programmable OLT/ONU technology and utilization of MPLS-TP. MPLS-TP has already emerged in core network. So MPLS-TP can control through access network to core network by proposed network. Therefore, end to end high reliability and multi QoS transmission is realized.

我々は, トラヒックエンジニアリング(TE)によりネットワークのトラヒックを片寄し, 未利用リンクを積極的に削減していくネットワーク的な省電力化のアプローチ MiDORi (Multi-(layer, path, and resources) Dynamically Optimized Routing) を提案し, 最小消費電力トポロジーの導出手法, MiDORi Path Computation Engine (PCE)としての実装, GMPLS (Generalized Multi-Protocol Label Switching)制御プロトコルへのMiDORi拡張提案等を進めている. 今回, MiDORi PCEと連携して, TEによる省電力効果を確認するために, 省電力機能を有するMiDORiイーサネットスイッチプロトタイプを開発した結果を報告する.

次世代電力網であるスマートグリッドでは, 需要平滑化を重要な目的の一つとしている. また, 電力網全体の負荷に応じて電力単価が変動するダイナミックプライシングの導入が想定されている. 今回, スマートグリッドネットワーク全体の消費予想と予約需要のみを中央でモニタリングし, その情報を基に, 情報ネットワークでの技術を用いて自律分散的に予約を変更する電力ネットワークアーキテクチャおよびスケジューラを提案し, 従来の集中制御下での, 予約需要に対して可能な限り前倒しでスケジュールする方式よりも, 高度な平滑化が行われることを示す. スケジューラは, 需要の遅延に対してインセンティブを与えることで, 分散環境で各ノードが低価格を目指すことにより電力網全体の負荷を平滑化可能な新しいスケジューリングアルゴリズムである. 今後, 需要と供給が時間移動可能な状態での制御技術と発展させ, その制御ネットワーク実現の第一歩となる. また, 本提案は, そのスケジューリング手法の特長により, 将来的にビデオオンデマンドやグリッドコンピューティングへの応用が可能であると考えられる.

近年, 世界的に高まる温室効果ガス削減の流れを受け, 電力網においては送電ロスの抑制, いわゆる電力の地産地消に注目が集まっている. そこで, われわれは, 電力の地産地消を実現する方法の1 つとして, Energy Virtual Network Operator (EVNO) を提案している. EVNO の特徴は, 物理的なデバイス(発電・蓄電設備) は需要家のものを利用し, 送電は既存の送電網を利用する, という点にある. 需要家間で発電・送配電・給電にかかるコストが最小となるように時間的あるいは空間的にマッチングし, 仮想送電を行う. ここでいう時間的マッチングとは, 例えば需要応答によるトポロジ全体の負荷の平滑化であり, 空間的マッチングとは, 送電ロスの最小化などを行うことである. 本稿では, トポロジ内で送電ロスが最小となるように, 需要と供給をマッチングする方法についての検討を行った.

We propose a forecasting architecture of near future photovoltaic output power based on the multipoint output power data via smart meter. The conventional forecasting methods are based on the analysis of meteorological observation data, and need the implementation of dedicated meters and the connection to them. Moreover, highly-accurate forecasting(in second-scale, or meter-scale) is difficult in the conventional methods. Our proposed method is based on not meteorological observation data but the actual measured output power data by using the solar panels connected with a smart meter as sensing units. A forecasting calculation server interpolate spatially the actual measured data collected from multipoint, and forecasts near future output power in each point using optical flow estimation. Virtual sampling technique involves the forecast performance when the sampling point is sparse. We show the forecasting method achieves high accuracy of less than 5% error rate by the computer simulation.