研究発表

マルチコアファイバ伝送網において, 波長数増減に即応できない光アンプに対して入力光パワーを保つためのダミー信号を挿入することで, 高速な波長数増減を実現する手法の提案.

•Develop an Applications Coordinating with Transport, IP, and Optical Networks (ACTION) architecture –by integrating four enabling technologies –by operating links at higher utilization while meeting the four challenges of high-utilization operation • Why operate at high utilization: the network will need fewer powered-on links, and hence the network will consume smaller levels of energy (power) to move the same number of information bits (bits/sec) –analogy: flying a half-empty large airplane!

DCNにおいて, Push型通信に加えて, Pub/Subを実現するPull型通信を実装し, トラヒック低減を実験した結果の報告.

Energy efficiency is becoming a critical issue in highspeed networks. 100 Gb/s Ethernet was standardized in 2010, and several papers have been published on power consumption reduction methods using Adaptive Link Rate (ALR) technology. ALR reduces power consumption by adapting link speed to traffic demand. However, rate switching time is a parameter that impacts the level of power reduction achievable with current ALR technologies. In this paper, we propose a new energy-efficient architecture for 100 Gb/s Ethernet. The rate switching time is reduced using coherent lightwave transmission technologies. We use simulations to evaluate how the proposed architecture impacts energy efficiency, switching time and network performance.

Using an SDN controller, a Layer-1 optical circuit can be established on a dynamic basis to connect the two switch ports from a given customer (e.g., Switch S1 of Customer 1) to the ports of a provider router, e.g., RP1. We expect this solution to consume lower power because the IP routers in customer networks can use lower-rate WAN-access links for everyday traffic (e.g., 40GE as shown in the figure), and the number of 40GE interfaces required in provider routers are also reduced. This dynamic optical network architecture, with an analytical evaluation, will be presented.

We propose the dynamic lane assignment scheme for each application in 100GE. This proposal aims to solve two problems. First, as described above, power consumption and packet delay are trade-off model. So, we propose a assignment scheme for each traffic type. Traffic type is divided into two classes, delay-tolerant and not-delay-tolerant one. By assigning lanes to each traffic type, each traffic type is handled by different ALR policy, so proposal scheme can realize both energy reduction and less packet delay. Second, the dynamic lane assignment scheme is proposed. The amount of the incoming packet is different every time, so the dynamic lane assignment scheme for each application is needed. Figure 1 shows the legacy 100GE architecture and Figure 2 shows the proposed 100GE architecture. To realize above requirement, we propose the 100GE using coherent lightwave technologies. The proposal scheme can realize dynamic lane assignment scheme for each application. We will evaluate the effectiveness of our proposal.

Ethernetにおいて, 通信をしていない時間帯は回路をスリープさせ消費電力を削減するLPI (Lowe Power Idle)がEnergy Efficient Ethernet (EEE)として標準化されている. 更に, パケットをキューにバッファリングし, スリープ時間を長くすることで, 更なる省電力化を目指したCoalescing LPIが存在する. しかし, 全てのCoS (Class of Service)に対して同じ遅延が発生するという問題がある. そこで, 優先度の高いCoSに対しては遅延時間を最小化するApplication Centric Energy Efficient Ethernetを提案する.

本研究の関連研究としてリンクの消費電力削減を行うためのEnergy Efficient Ethernet(EEE)が近年注目され, EEEの省電力技術の仕組みとしてLPI(Low Power Idle)という技術が採用されている. しかし, LPIを適用したMiDORiネットワークにおいて低トラヒック時に従来の深さ1探索アルゴリズムを用いると消費電力が増加してしまう問題を発見した. そこで, 本論文ではLPI電力特性を考慮したパス再割り当てアルゴリズムによるネットワーク省電力化手法の提案を行う. パスを経路変更させる事により, リンク使用率の高いリンクと低いリンクに二極化させる事で, 消費電力を削減する手法である. 計算機シミュレーションにより従来方式と提案方式を消費電力, ネットワーク性能, 計算時間の点で比較検討を行い, 有効性を確認した.

近年, 大容量コンテンツの増加やモバイル機器の普及等により, インターネットのトラフィック量は急激な増加しており, それに伴う消費電力の増加が予想されている. そこで, ネットワーク資源を有効に使用可能なネットワーク仮想化技術に注目が集まっている. ネットワーク仮想化技術において, 従来はネットワーク運用前に複数の仮想ネットワークの帯域要求を満たすようネットワーク仮想化基盤の帯域を割当て, 運用中常にこの帯域を使用する. 一方提案方式は, ネットワーク運用前の帯域割当てに加え, ネットワーク運用中も各仮想リンクの帯域使用状況を考慮し, 帯域割当てを行う. 本提案により, 帯域の使用効率の向上及び消費電力量の削減が可能である.

本論文では, Distributed Hash Table (DHT)を用いた複数のSoftware Defined Networking (SDN)コントローラによる代理Address Resolution Protocol (ARP)により, ブロードキャストのトラフィックを削減するスケーラブルなアドレス解決手法を提案する.

将来ネットワークとしてInformation-centric Networking (ICN)の実現が 望まれている. 我々は, ICNに基づいてMachine-to-Machine(M2M)通信とMobility を考慮して一般化したData-centric Networking (DCN)及び, DCNを拡張する Energy-Efficient and Enhanced type DCN (E3-DCN)の研究を進め, JGN-X ネットワーク仮想化基盤上での実証実験を進めている. 本発表では, 実証実験の 結果を紹介する.

25 Gb/s × n の任意のEthernet を実現するFlex Ethernet の議論が進められている[1]．Flex Ethernet の適用例として，100 Gb Ethernet (100GE)の転送レートを転送トラヒック量に適応させ，PCS (physical-coding sublayer)，PMA (physicalmedium-attachment sublayer) ， PMD (physical-mediumdependent　sublayer)の未使用レーンを休止させることで省電力化を実現すること[2]があげられる．[2]においては，PHY の光モジュールのON 時間が 2 ms 程度と見積もられており，リアルタイムなトラヒック変動ではなくトラヒック予測に基づいた統計的な適応型リンクレート変更(ALR)手法が提案されている．本論文では，PHY としてコヒーレント伝送に基づいたシリアル100 Gb/s 伝送型システムを適用し，リアルタイムALR を実現するためにPHY が生成するダミー信号挿入手法を提案する．

サービス毎に設備されているアクセス網とメトロ網を統合し, フォトニックネットワーク技術とネットワーク機能の仮想化技術を組み合わせて, 多様なサービスやネットワーク構成を実現するエラスティックλアグリゲーションネットワーク(EλAN)が提案されている[1]. 本稿では, エネルギー最適なネットワークの再構成で必要となる, トラヒック変動に対応した論理OLT（L-OLT）のマイグレーションによる集約／分散について実験検証し, マイグレーション時のサービス停止時間を計測したので報告する.

スマートグリッドでは自然エネルギーを活用した発電源を含む多種多量の分散電源の導入が検討されており, 電 力網も大規模発電所中心の 1:Nのツリー構����から, 分散電源中心のN:Mの電力網への移行するものと考える. この時, 発電量が不安定な自然エネルギーを活用した発電源を含む多種多量な分散電源と需要家間でN:Mの需給 制御を実現するには, スケーラビリティ及びリアルタイム性が課題となる. 本論文では, P2P Interactive Agent eXtensions (PIAX)をプラットフォームとして用いた電力需給マッチングアルゴリズムを提案し, 提案アルゴリズム がスケーラビリティ及びリアルタイム性の課題を解決でき,送電ロスを削減できることを示す.

本論文では, ユーザの満足度を最大化する分散協調アルゴリズムを提案する. 本提案により, 各家庭は近隣家庭と情報を交換するだけで, 市場価格を算出し, スマートグリッド内のユーザの満足度最大化することが可能である.

本論文では, NFVの提供機能を細かく分割したAtomic NFVにより, スケーラビリティと通信を保証した仮想ホームゲートウェイを提案する. また, 通常のNFVとAtomic NFVにおいて, 回線加入者増加時の, 仮想化ホームゲートウェイのスケーラビリティ性を比較し, Atomic NFVの有効性を示す.

A network infrastructure that deals with a wide variety of bandwidth requirements has been required to make research activities more valuable. We aim to build such a multi-Quality-of-Service (QoS) campus network by using open-source softwares. In this paper, we study the behavior of the queue function provided by Open vSwitch, which is one of the OpenFlow software switches, and discuss its applicability to the multi-QoS campus network.

Software switches offer flexibility to service providers but potentially suffer from low performance. A software switch called Lagopus was implemented using Intel’s Data Plane Development Kit (DPDK), which offers libraries for highperformance packet handling. Prior work on software switches focused on characterizing packet forwarding throughput. In this work, we evaluated the impact of certain parameters and settings in Lagopus on application performance and studied packet drop rates. The importance of receive-thread packet classification for load balancing and to send delay-sensitive flows to a different worker thread from high-throughput flows was first demonstrated. Next, we showed that a loop-count variable used to control packet batching should be kept small in case link utilization is low. Finally, we showed that packet drop rate could be non-zero when the OpenFlow table size is large and packet arrival rate is high, and interestingly, the packet drop rate was higher with four worker threads than with a single worker thread. This implies a need for careful calibration and planning of the parameters of parallelization.