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システムソフトウェア・ネットワーク分野 栗林 伸一 教授

どこでもつながるユビキタスネットワークの設計

いつでもどこでもネットワークとコンピュータを利用できるユビキタスネットワーク社会。その社会基盤実現に向け、ネットワークのブロードバンド化、ネットワークおよびコンピュータの資源仮想化、グリーンIT化などに関する研究テーマに取り組んでいます。

研究内容

ユビキタス・ネットワーク社会基盤(次世代ネットワーク)は、全てのサービスを1つのネットワークに統合し、かつ全ての情報はネットワーク経由でアクセスし、かつ処理もネットワーク内で実現、それを実現するための3つの課題(資源の仮想化、品質制御・サービス制御、ネットワークの省エネ化)の研究に取り組んでいます。

[電話、携帯/Webアクセス/メール/音楽、映画/テレビ、ラジオ/ゲーム/カーナビ/新聞/雑誌/書籍/センサ/日記(ブログ)/つぶやき]→[資源の仮想化/品質制御、サービス制御/省エネ化(クリーンNW)/ユビキタス・ネットワーク社会基盤]

資源の仮想化

計算能力(CPU)やストレージなどコンピュータ資源とそれを利用するために必要なネットワーク資源(帯域)を仮想化し、必要な時に必要な分だけ両方の資源を“同時に”割り当てることが必要となる。
このため、複数資源の同時割り当てを前提とした最適資源割り当て法(公平性も考慮)やふくそう制御方式を研究中。

複数資源同時割り当てを前提とした新たな資源割り当てモデル

各要求に対して同じセンタから計算能力と帯域の両方を同時に割り当て ネットワーク 計算能力 帯域 センタjの総計算能力 センタjの総帯域

ふくそう資源種別の要求資源量だけ小さくするふくそう制御方式

例えば、計算能力だけがふくそうしている場合従来のふくそう制御のように全ての要求を規制するのではなく、計算能力を多く必要とするサービス要求に対する計算能力の割り当て資源量を小さくすることによりふくそうを緩和する。

必要とする計算能力Cが閾値Cvより大きい要求→[[計算能力C]][[帯域N]]→[計算能力C][帯域N]→処理/必要とする計算能力Cが閾値Cvより小さい要求→[計算能力C][帯域N]→そのまま処理

計算能力がふくそうしている場合の処理イメージ

無線タグネットワークの仮想化

(1)仮想無線タグネットワークシステムBを新たに構築する場合、システム管理サーバにより追加される仮想化要素 (2)サーバ障害時には、プロセスマイグレーションにより中断なく無線タグID関連処理を引き継ぐ。その際、ネットワーク帯域も同時に確保する。

オンラインネットワークゲームの公平性評価


インターネット経由のオンラインネットワークゲームを実施する場合、ユーザはどこまで‘不公平’を許容できるか評価した結果

3D動画の品質劣化評価

様々なサービスで同一のネットワークを共用するため、ネットワーク内に混雑が発生しサービス品質が劣化する可能性がある。その対策を研究中。

配信サーバ3D映像 J_264+AAC→廃棄ツール NVIDIA社の3D Vision使用 パソコン(アクティブシャッター方式)3D映像がどう劣化するか評価 各フレームには、右目用映像と左目用映像の2つのフレームを圧縮したものが含まれる

3D動画配信の品質劣化評価

グリーンネットワークの実現

ICTは物流や生産の効率化、テレビ会議、在宅勤務などにより社会全体の電力使用量の大幅削減に貢献する。しかし、下図に示すように、それに伴いネットワーク自体の電力使用量の増大も想定され、その削減が求められている。

現在取り組んでいる課題

<課題1> サーバ側とネットワーク側で連携してICT総体としての電力使用量削減
<課題2> ICT全体の電力使用量の効率的測定と利用企業への按分
<課題3> 代理応答範囲拡大によるサーバスリープ時間の長時間化

サーバ側とネットワーク側で連携した省エネ対策の実施(課題1対応)

サーバ側とネットワーク側で省エネ対策を個別に実施 せず、連携してシステム全体の電力使用量を削減

サーバ(エンドシステム)とネットワーク側の連携するための
接続信号シーケンス例
ネットワーク(経路)とサーバが連携した集約

代理応答範囲拡大によるサーバスリープ時間の長時間化(課題3対応)

・ネットワークインタフェースカード(NIC)の高機能化により、NIC単独の処理により代理応答やパケットの転送を自律的に実現し、サーバ本体のスリープ状態時間を長くする。
・NICが自律的に処理を行うため、ルータなどのネットワーク機器は通常のものを利用可。また、代理応答サーバの設置も不要。

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