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先端ネットワーク環境研究部門

分类： 系统运维

2010-04-08 00:09:52

１．部門スタッフ

教授　村田正幸
略歴：1982年3月 大阪大学基礎工学部情報工学科卒業、1984年3月 大阪大学大学院基礎工学研究科博士前期課程物理系専攻修了。同年4月 日本アイ・ビー・エム株式会社入社、同東京基礎研究所を経て、1987年9月 大阪大学大型計算機センター助手、1989年2月 大阪大学基礎工学部助手、1991年8月 大阪大学基礎工学部講師、1992年12月 大阪大学基礎工学部（改組により、現在、大阪大学大学院基礎工学研究科）助教授、1999年4月 大阪大学大学院基礎工学研究科教授、2000年4月より、大阪大学サイバーメディアセンター先端ネットワーク環境研究部門教授。IEEE、ACM、The Internet Society、SPIE、電子情報通信学会、情報処理学会各会員。1988年工学博士（大阪大学）。

助教授　長谷川剛
1995年3月 大阪大学基礎工学部情報工学科退学。1997年3月 大阪大学大学院基礎工学研究科博士前期課程修了。1997年6月 大阪大学大学院基礎工学研究科博士後期課程退学。同年7月 大阪大学経済学部助手。1998年4月 大阪大学大学院経済学研究科助手。2000年7月 大阪大学サイバーメディアセンター先端ネットワーク環境研究部門助手。2002年1月大阪大学サイバーメディアセンター助教授。現在に至る。電子情報通信 学会、The Internet Society各会員。2000年博士（工学）。

２．教育および教育研究支援業績

本年度の主な活動を以下に列記する。
  • 大阪大学総合情報通信システム(ODINS)のための運用管理者ガイ ドライン、利用者ガイドラインの策定活動に貢献した。
  • 全学共通教育機構の開講する情報処理教育科目「情報倫理と 社会」、基礎セミナー「情報通信のしくみ」を分担した。（村田）
  • 大阪大学基礎工学部情報科学科、大学院基礎工学研究科情報 数理系専攻において開講されている以下の科目を担当した。
    ① プログラミングB（学部）
    ② システム性能評価（大学院）
    （以上、村田）
    ① 情報科学演習C（学部）
    ② プログラミングC（学部）
    （以上、長谷川）
  • サイバーメディアセンターの活動を以下のワークショップに おいて報告した。
    Masayuki Murata and Shojiro Nishio, “New Organizations for IT-related R&D at Osaka University,” Proceedings of 4th AEARU Workshop on Computer Science, (Kyoto), December 2001.
  • 基礎工学部情報工学科PBL委員会委員長として、PBL科 目（１年生、２年生）の企画運営に携わった。その活動は以下の文献にも紹介している。（村田）
    石原哲靖, 村田正幸, “基礎工学部情報科学科におけるPBL教育に関する取り組みとプレゼンテーション能力の育成,” サイバーメディア・フォーラム, Vol. 2, September 2001.

３．研究概要：高品質インターネットの実現に向けた技術課題

本章では、先端ネットワーク環境研究部門における今年度の研究概要を述べるために、現状のネットワークにおける技術課題をまとめる。研究内容の詳細につい ては、次章において順次紹介していく。
　現状のインターネットは、ユーザの我慢の上に成り立っているといっても過言ではない。データ系通信サービスの通信保証技術に関する議論もあるが、データ 系の通信保証は原理的に不可能である。帯域保証を実現しようとすれば「呼損」の発生は避けられなくなり、データ系通信サービスと相容れないサービスが実現 されてしまう。すなわち、データ系通信サービスにおいて通信品質を保証するという概念はそもそも存在しないと言える。最近のSLA (Service Level Agreement) の議論の中ではパケット遅延・棄却率などをQoS保証項目として挙げる例もあるが、パケット交換ネットワークでは原理的にパケット遅延・棄却率を保証する 手段はない。高品質インターネットで目指すべきは、パケットレベルのQoS項目ではなく、ユーザレベルにおけるQoS、例えばWebのドキュメントダウン ロード遅延などであり、それをいかに小さくしていくかが高品質インターネットの実現に課せられた課題であろう。


図１：インターネットにおける技術課題

課題１：実時間マルチメディアQoS保証の実現

これまで実時間系QoS保証の実現については、RSVP (Resource Reservation Protocol)に基づく帯域予約のしくみが提案されてきた。しかし、一方でスケーラビリティの問題（コネクション数の増大に対してルータにおけるパ ケットスケジューリングアルゴリズムの複雑さが増すこと、地域的な拡がりに対してシグナリングトラヒックが増すこと）も指摘されている。おそらく、これら の問題により、RSVPベースのネットワークは限られた範囲で、高機能サービスが必要な場合にのみ導入され、運用されていくことになろう。一方、実時間ア プリケーションを、RSVPを利用せずに動作させる場合は、積極的な輻輳制御が必要になる。すなわち、エンドホストが輻輳制御を行うという現状のインター ネットの基本理念を受け継いでいくためには、実時間トラヒックもTCPと同様の輻輳制御を行い、ネットワーク輻輳による破綻を防がねばならない。そのよう なしくみの積極的な導入が今後必要である。また、動画像などのストリーミングサービスにおいては、ウェブシステムで広く用いられているプロキシ技術が、 サービスの可用性、応答性を高めるために有効であると考えられる。プロキシを利用することにより、ネットワークやサーバへの負荷を軽減や分散も可能にな る。
（関連研究については4.1節参照）

課題２：バックボーンの高速化

次世代インターネットのインフラがWDM (Wavelength Division Multiplexing)ベースになることに疑問の余地はないが、その実現形態については今後、十分な検討が必要である。現状のようにIPルータ間を WDMで接続する場合、回線容量はWDMの波長分まちがいなく増大できるが、それはボトルネックが回線からIPルータに移行することを示しているに過ぎな い。今後はIP over WDMネットワークに適したネットワーク形態を明らかにしていく必要があろう。また、IPネットワーク、WDMネットワークそれぞれが有する機能をいかに 分担していくかも重要な課題である。例えば、ネットワークの高信頼化を実現するために、IPの持つ経路制御、WDMのプロテクション制御を有機的に結合し ていく必要がある。さらに、IPパケットのスイッチング能力を高めるためには、IPパケットをそのまま光領域で扱うフォトニックパケットスイッチが将来的 には有望であると考えられる。しかし、その場合には、パケットバッファをいかに実現するかがフォトニックパケットスイッチ成功の鍵を握っていると考えられ る。すなわち、バッファ構成手法や、FDL (Fiber Delay Line)の限界を補うパケットスイッチ構成手法などを確立していく必要がある。
（関連研究については4.6、4.7節参照）

課題３：パケット転送能力の高速化・高機能化

インターネットの急速な普及と、マルチメディアアプリケーションの増加により、より高速なパケット転送技術が要求されている。特に、光通信技術の導入が進 めば、ボトルネックが回線からルータに移行するのは明らかである。ルータにおけるパケット転送能力を高めるためには、ルーティングテーブル検索技術向上の 他、マルチプロセッサによる処理の最適化などを考慮した新しいパケット転送技術が必要となる。また、ネットワークの高度化に伴い、単なるレイヤ３スイッチ ングだけでなく、フローごとの識別とそれぞれのフローに適したパケット転送を行うレイヤ４スイッチング、さらにはより高位の処理を行うパケット転送がルー タに要求されるようになる。また、IPv6のエニーキャスト機能を真に有効なものにするためには、ネットワーク内におけるエニーキャストパケットのルー ティング機能が重要となるが、ルータのサポートをいかに実現するかについては未だ明らかになっていない。
（関連研究については4.4節参照）

課題４：プロトコルの高速化

従来、プロトコルの高速化に関しては、プロトコル処理のハードウェア化やパラレル化、軽量プロトコルの実現、エラー制御と輻輳制御の分離などが盛んに議論 されてきた。しかし、インターネットの普及により、独自プロトコルはもはや通用しない。すなわち、TCPの性能をいかに向上させるかが今後の課題になる。 重要な点は、プロトコルマイグレーションをいかに確保するかである。例えば、TCP Vegasは新しいTCP版としてその性能は確かに向上しているが、現状で多く普及しているTCP Reno版と混在している場合にはその性能は急激に劣化する。今後のプロトコルの高速化における議論では、単に従来のTCP版に比較して向上しているかど うかではなく、プロトコルマイグレーションをいかに確保するかが重要であろう。
（関連研究については4.2、4.3節参照）

課題５：エンドホストの高速化

これまでのネットワークにおいては回線ボトルネック、あるいはルータボトルネックが問題となっていたが、それらは上記の課題を解決することによって回避で きるであろう。しかし、ユーザに対する高品質な通信サービスを提供するためには、エンドホストの高速化も不可欠である。エンドホストの高速化は古くて新し い問題である。実際、これまでもエンドホストの高速化が試みられてきたが、TCP/IPネットワークにおけるエンドホストの高速化として新たに捉える必要 がある。例えば、Webサーバからのドキュメントダウンロードの例では、サーバ処理時間がすでに20%程度以上を占めるようになってきており、その割合は 今後ますます増加する傾向にある。すなわち、エンドホスト、特にサーバの高速化は重要な課題である。さらに、現状では、ドキュメントダウンロード時間の短 縮化を図るものとしてプロキシ技術が導入されているが、そこに負荷が集中する傾向にある。プロキシサーバの高速化も今後の重要な課題である。
（関連研究については4.3節参照）

課題６：ネットワーク機能の再配分

これまでインターネットは、エンドホストによるプロトコル処理により、自律分散的なネットワーク制御を実現してきた。しかし、現在TCPにより実現されて いる輻輳制御は、本来ネットワーク制御機能であり、そのような役割分担が輻輳制御の高機能化を阻害しているとも言える。従って、今後、輻輳制御のネット ワークにおけるサポートをいかに実現していくかが重要な課題のひとつであると言えよう。実際、RED、DiffServ、IntServ (RSVP)、ECN (Explicit Congestion Notification) などもこのような流れの一環として見ることができ、ネットワーク機能としてルータにおいてその実現が考えられている。ただし、過度の回帰はインターネット の自律分散というメリットをなくすため、その点を含めた検討が今後、重要である。
（関連研究については4.2、4.3節参照）

課題７：公平な通信サービスの実現

帯域をいかに公平に分配するかは、パケット交換ネットワークにおけるもっとも重要な機能のひとつである。しかし、残念ながら、TCPの輻輳制御のしくみは 少なくとも短期的に見れば公平とはいえない。すなわち、いったんウィンドウサイズを下げるとなかなか大きくならないといった問題が発生する。特にRTTや 回線容量の異なるユーザ間では本質的に不公平性を内包しており、そのためにはネットワークルータによる公平性向上のしくみが不可欠である。現状、例えば DRR (Deficit Round Robin) などが提案されているが、今後の更なる検討が必要である。また、TCPによる輻輳制御という枠組みは、バグ、コードの改変などによって輻輳制御を行わない ようにすることも可能である。実際、そのようなホストの存在も指摘されており、それがユーザ間の「公平なサービス」を阻害している。また、それが「サービ スの有料化」実現の障害ともなっている。そのため「公平なサービス」を実現するためのしくみが重要である。
（関連研究については4.1、4.3節参照）

課題８：新しいネットワーク設計論の確立

電話網においては、ネットワークプロビジョニングに関する枠組みはすでに確立されている。これは、まず、目標呼損率から必要な回線容量を算出し、トラヒッ ク測定によって、必要であれば回線増強を行うというフィードバックループによるものである。ただし、電話網の場合、(1)呼損率がユーザ品質として直結し ていること、(2)安定した成長のもとで過去の統計データによる将来予測が可能であること、(3)アーラン呼損式という基本的理論があること、(4)品質 測定を行うことがすなわち呼損率を測ることであり、それは容易であること、などの理由により、パケット交換ネットワークと比較してQoS保証が容易であっ た。一方、インターネットにおいては、(1)ネットワーク観測によって得られる測定データはパケット単位のものであるため、それがユーザQoSと直結しな いこと、(2)インターネットの急激な成長によりトラヒック予測が困難であること、(3)アーラン呼損式に対応する基礎理論が存在しないこと、などによ り、ネットワークプロビジョニングの方法論が確立されていない。ネットワークトラヒック測定から統計分析、回線容量設計というフィードバックループを前提 とした、新しいネットワーク設計論の確立が急務である。
（関連研究については4.5節参照）

課題９：パケット交換ネットワークにおける基礎理論の確立

これまで長らく、パケット交換ネットワークの設計手法としてM/M/1パラダイム（待ち行列理論）が用いられてきた。しかしながら、待ち行列理論によって 明らかになるのはルータにおけるパケット待ち時間や棄却率などである。しかし、データ系のQoSはルータにおけるパケット待ち時間では決してない。アーラ ン呼損式（すなわち、電話網）では呼損率が得られるが、これはユーザレベルQoSに直結した指標であり、それがアーラン呼損式に基づいた電話網のネット ワーク設計を有効なものにしてきた。一方、パケット交換ネットワークにおいては、ルータでのパケットの振る舞いはTCP、すなわち、フィードバック系シス テムが上位レベルにあることを前提に考慮しなければならず、それがインターネットにおける待ち行列理論の適用を無意味なものにしている。また、ユーザレベ ルQoS項目としてパケットレベルの遅延や棄却率ではなく、アプリケーションレベルの性能指標が重要である。そのため、パケット交換ネットワークにおける 基礎理論の再度の構築が必須である。その場合、TCPがフィードバックシステムであることを考えると、制御理論を適用した安定性、収束性に関する議論が有 望である。
（関連研究については4.2節参照）

課題１０：有線・無線統合網におけるデータ通信サービスの実現

無線ネットワーク技術と有線ネットワーク技術はおのおの独自の発展を遂げてきた。しかし、近年の無線技術の進展に伴って、無線ネットワークをラストホップ として、無線／有線ネットワークをいかにシームレスに統合するかが重要な課題になっている。そのため、まずは無線／有線を統合したシームレス通信を実現す るためのネットワーク設計論の確立が急務の課題であろう。また、インターネットの発展に伴って、無線ネットワークにおけるデータ通信の実現方式もさらなる 検討が必要になっている。また、基地局の存在を前提とせず、すべてのホストがルータ機能も併せ持つアドホックネットワークについては、新しいサービスを創 出できる可能性を持つが、その経路制御機能、輻輳制御機能、ネットワーク資源発見機能などすべてに渡って従来の手法を見直す必要がある。
（関連研究については4.8参照）

課題11：バーチャルネットワークと実ネットワークのインタラクション

現在、実ネットワーク上に仮想的なネットワークを構築する技術については、さまざまなサービスに関してさまざまな角度から検討されている。例えば、CDN (Contents Delivery Network)、GMPLS技術、P2Pネットワーク、Mobile IP、アドホックネットワークなどが例として挙げられる。それぞれの仮想ネットワークは、その目的に応じて最適化をはかる必要があるが、現状ではそのよう な考え方に基づいた仮想ネットワーク構築はなされていない。おそらく最適な仮想ネットワークを構築するには、実ネットワークの資源（アドレス、回線容量、 ルーティング能力など）に関する情報をどこまで詳細にどのようにして取り入れるかが鍵になると考えられる。今後、仮想ネットワークの考え方は、新しいサー ビスを実現する際には必須の技術となると考えられ、そのフレームワークを構築していく必要がある。
（関連研究については、4.1節、4.4節、4.5節、4.8節参照）

なお、以上の技術課題やその解決の方向については、以下の文献において述べられている。
  • 村田正幸, “プロトコルの高速化と公平性,” 電子情報通信学会 第18回情報ネットワーク・ネットワークシステム研究ワークショップ 招待講演, March 13, 2002.（プロトコルの高速化技術課題と、特に公平なサービスの実現に向けた技術課題について）
  • 村田正幸, “次世代ネットワークとQoS,” 電子情報通信学会　コミュニケーションクオリティ研究会 招待講演, September 2001. （次世代ネットワーク技術の展望と、今後のネットワーキング技術開発の方向性について）
  • Masayuki Murata, “On network dimensioning approach for the Internet,” IEEE CQR 2001 International Workshop, (Texas), May 2001.（インターネットに適したネットワーク設計手法について）
  • Masayuki Murata and Ken-ichi Kitayama, “A perspective on photonic multi-protocol label switching,” IEEE Network Magazine, vol. 15, no. 4, pp. 56-63, July/August 2001.（フォトニックネットワーク技術の展望について）
  • Masayuki Murata, “On a network dimensioning approach for the Internet,” IEICE Transactions on Communications, vol. E85-B, no. 1, pp. 3-13, January 2002. (Invited Paper)（インターネットに適したネットワーク設計手法について）

４．2001年度研究業績

本研究グループでは、以下の７つの研究課題を設定し、それぞれの研究課題ごとに研究を進めてきた。
  • 統合化マルチメディアQoSアーキテクチャに関する研究（4.1節）
  • ネットワークにおけるフィードバックメカニズムの解明に関する研究（4.2節）
  • 高速トランスポートアーキテクチャに関する研究（4.3節）
  • 高速パケットスイッチング・ルーティングアーキテクチャに関する研究（4.4節）
  • インターネットのトラヒック特性とその応用に関する研究（4.5節）
  • フォトニックパケットスイッチアーキテクチャに関する研究（4.6節）
  • フォトニックネットワークアーキテクチャに関する研究（4.7節）
  • 有線・無線統合化ネットワークアーキテクチャに関する研究（4.8節）
以下、各研究テーマにおける本年度の研究成果を述べる。

４．１ マルチメディアQoSアーキテクチャに関する研究

ADSL、CATV、FTTHといった高速回線に高性能なコンピュータを接続することで、ライブ中継、音楽・映像配信、インターネット電話などの分散型マ ルチメディアアプリケーションの利用が容易になってきている。しかしながら、現状のマルチメディアシステムは、指定されたマルチメディアデータをユーザに 届ける役割を果たしているにすぎず、必ずしもユーザの要求を満足することのできる内容、品質のデータを適切なタイミングで提供しているわけでない。分散型 マルチメディアシステムにおいて、ユーザに対する通信サービス品質 (QoS) 保証を実現するには、ユーザの要求に基づいて高品質なマルチメディアデータを効率よく効果的にユーザに提供するメカニズムが必要不可欠である。特に、多数 のユーザが参加するマルチキャスト通信においては、ユーザごとに異なる様々なQoS要求を同時に満足することが求められる。本研究テーマでは、マルチメ ディアシステムを構成するネットワークとエンドシステムが協調、連携することによりユーザに対するQoS保証を実現する、統合化マルチメディアQoSアー キテクチャの確立を目指している。

4.1.1 アクティブネットワークによる実時間動画像マルチキャスト

実時間動画像マルチキャスト通信においては、それぞれのユーザのネットワーク接続形態、介在するネットワークの負荷状態、クライアントシステムの構成・能 力がさまざまに異なるため、それぞれのユーザが快適に受信、復号、再生、鑑賞することのできる動画像品質（レート）が異なる。本研究では、ユーザやネット ワーク管理者によって動的かつ柔軟にネットワークの振る舞いを変更することのできる、新しいネットワークアーキテクチャであるアクティブネットワーク技術 を用い、すべてのユーザの品質要求を満たしつつ効率的な実時間動画像マルチキャストを実現するためのフレームワークを提案している。アクティブノードと呼 ばれる網内の高機能ノードで動画像品質調整を行い、これを根とするマルチキャストグループを階層的に組み合わせることにより、多数のクライアントの様々な 要求品質にあった動画像をマルチキャスト配信する。本研究では、ネットワークのトポロジーや負荷状態、ユーザの要求品質などに基づいて適切なアクティブ ノードを選択するアルゴリズムを提案し、シミュレーション評価により、ネットワーク資源、ノード資源、エンドシステム資源を有効に利用しつつ、QoS保証 可能な実時間動画像マルチキャストが行えることを示した。また、アクティブノードにおいて、下流のノード、クライアントの要求品質に応じて動画像の品質を 調整するためのメカニズムについて検討、実証実験を行い、品質劣化を抑えつつ実時間で所望の品質を達成する動画像品質調整機構が実現可能であることを示し た。

［関連発表論文］
  • Hector Akamine, Naoki Wakamiya and Hideo Miyahara, “Heterogeneous video multicast in an active network,” IEICE Transactions on Communications, vol. E85-B, pp. 284-292, January 2002.
  • Hector Akamine, Kazuhisa Nakada, Naoki Wakamiya, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Implementation and evaluation of video filtering mechanisms for real-time multicast,” 電子情報通信学会技術研究報告 (NS 2001-50), pp. 13-18, June 2001.

4.1.2 ユーザ効用最大化を目的とした実時間動画像マルチキャストのための統合化資源割当

実時間動画像マルチキャストにおいて転送遅延や動画像品質を保証するためには、帯域予約型ネットワークとリアルタイムOSによって構築された資源予約型シ ステムを用いて必要十分な資源を確保すればよい。しかしながら、動画像サーバのCPU資源は有限であり、それぞれのクライアントのアクセス回線容量や利用 可能なCPU資源は様々に異なるため、効率よく高品質な動画像マルチキャストを実現するためには、限られたこれら資源をシステム全体で効果的に割り当てる ことが必要になる。そこで、本研究では、ネットワークおよびエンドシステム双方の資源を考慮してシステム全体で統合的に資源割当を行う制御手法を提案し た。提案手法では、まず、利用可能なCPU資源とアクセス回線容量に従ってクライアントを複数のクラスタに収容、これをマルチキャストグループとすること で、サーバCPU資源、ネットワーク資源の効率的利用を図る。次に、QoSマッピング手法によって与えられるシステム資源と動画像品質の関係に基づき資源 割当を行う。資源割当に際しては、ユーザに提供される動画像の品質(利得)、必要となる資源の対価（コスト）によって表される効用をシステム全体で最大化 することにより、マルチキャストグループ内、グループ間の資源配分を決定する。実データに基づくシミュレーションにより、提案手法を用いることで、限られ たシステム資源の範囲内で高品質な実時間動画像マルチキャスト通信が可能になることを示した。

［関連発表論文］
  • 山下岳人, 若宮直紀, 村田正幸, 宮原秀夫, “動画像マルチキャスト通信における統合化資源割当制御,” 電子情報通信学会技術研究報告(CQ2001-37), pp. 33-38, July 2001.
  • Taketo Yamashita, Naoki Wakamiya, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Integrated resource allocation scheme for real-time video multicast”, submitted to The Eleventh International World Wide Web Conference WWW 2002 International Workshop on Quality of Service (IWQoS), May May 2002.
  • Taketo Yamashita, “Integrated resource allocation scheme for real-time video multicast,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.

4.1.3 動画像品質調整による輻輳適応型動画像レート制御

通信品質保証のないインターネットにおいては、UDPを用いて送出されるマルチメディアトラヒックにより、輻輳制御機構を有するTCPを用いたデータ通信 アプリケーションの著しい品質劣化が引き起こされる。そこで、本研究では、TCPと同様にネットワークの負荷状態に応じて送出レートを調整する輻輳適応型 動画像レート制御手法を提案した。提案手法は、“TCP-friendly”の概念に基づいて決定される動画像データ送出レートに応じて、動画像品質調整 により動画像データ生成量を調整、送出することで、使用帯域に関するTCPとの公平性を実現する。送出レートの変動が再生動画像品質に与える影響を低く抑 えつつ、TCPと公平な動画像通信を行うための、送出レートの設定手法、ネットワーク状態の推定法、制御間隔の決定手法、動画像品質調整手法について検討 し、実証実験やシミュレーションにより提案手法の有効性、実用性を検証した。本研究では、広帯域での動画像通信に適した符号化方式であるMPEG-2、お よび狭帯域向けのMPEG-4の両者を扱っており、ネットワーク環境に応じてこれらを使い分けることにより、既存のデータ通信アプリケーションとの親和性 が高い実時間動画像通信を実現することができる。

図２：プロキシキャッシングシステム構成図

［関連発表論文］
  • Masaki Miyabayashi, Naoki Wakamiya, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “MPEG- TFRCP: Video transfer with TCP-friendly rate control protocol,” in Proceedings of IEEE International Conference on Communications 2001 (ICC 2001), (Helsinki), pp. 137-141, June 2001.
  • Naoki Wakamiya, Masaki Miyabayashi, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “MPEG-4 video transfer with TCP-friendly rate control,” in Proceedings of IFIP/IEEE International Conference on Management of Multimedia Networks and Services 2001 (MMNS 2001), vol. LNCS2216, (Chicago), pp. 29-42, October 2001.
  • 若宮直紀, 村田正幸, 宮原秀夫, “ユーザレベルの品質保証を実現するQoSマッピング技術,” 電子情報通信学会通信ソサイエティ大会シンポジウム, September 2001（招待講演）.
  • 宮林正樹, 若宮直紀, 村田正幸, 宮原秀夫, “TCPデータ通信との公平性を考慮したMPEG-4動画像通信のための品質調整機構,” 電子情報通信学会情報ネットワーク研究会, March 2002.
  • Naoki Wakamiya, Masaki Miyabayashi, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Dynamic quality adaptation mechanisms for TCP-friendly MPEG-4 video transfer”, submitted to IEEE International Conference on Multimedia Expo 2002 (ICME2002), February 2002.
  • Masaki Miyabayashi, “Dynamic quality adaptation mechanisms for TCP-friendly MPEG video transfer,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.

4.1.4 動画像ストリーミングのためのプロキシキャッシング

動画像、音声などのストリーム型マルチメディアデータのクライアントにおける一時蓄積、逐次再生を前提とした、ストリーミングサービスにおいては、ウェブ システムで広く用いられているプロキシ技術が、サービスの可用性、応答性を高めるために有効であると考えられる。また、プロキシを利用することにより、 ネットワークやサーバへの負荷を軽減、分散することができる。
　さらに、プロキシに動画像品質調整機能を導入することにより、クライアントごと、また、時間によって様々に異なる要求品質を効率よく満たすことができる と考えられる。そこで、本研究では、動画像ストリーミングサービスのための動画像品質調整可能なプロキシキャッシュサーバにおけるプロキシキャッシングア ルゴリズムを提案した。提案アルゴリズムでは、動画像ストリームを複数の固まりに分割し、これらを単位として転送、蓄積、加工することで、キャッシュバッ ファの有効利用を図る。また、ストリーム型メディアではデータの参照順が予測可能であることを利用し、空き帯域を利用したデータの先読み、キャッシュバッ ファ内データの掃き出しを行う。さらに、複数のプロキシキャッシュサーバが連携し、動画像データを交換することでより効率のよい動画像ストリーミングサー ビスを実現するメカニズムについても検討した。実データを用いたシミュレーション、および実証実験により、必要となるバッファサイズ、再生開始までの待ち 時間、再生中の停止時間、帯域の利用効率などにおいて、提案手法が高い性能を示すことを明らかにした。

［関連発表論文］
  • Masahiro Sasabe, Naoki Wakamiya, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Proxy caching mechanisms with video quality adjustment,” in Proceedings of SPIE International Symposium ITCom 2001, (Denver), vol. 4519, pp. 276-284, August 2001.
  • Naoki Wakamiya, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Cooperative video streaming mechanisms with video quality adjustment,” in Proceedings of 4th Asia-Pacific Symposium on Information and Telecommunication Technologies (APSITT 2001), (Katmandu & Atami), pp. 106-110, November 2001.
  • Naoki Wakamiya, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “On proxy caching mechanisms for cooperative video streaming in heterogeneous environments,” submitted to The Eleventh Inter-national World Wide Web Conference (WWW 2002), November 2001.
  • Naoki Wakamiya, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Video streaming systems with cooperative caching mechanisms,” submitted to SPIE International Symposium ITCom 2002, January 2002.
  • 笹部昌弘, 若宮直紀, 村田正幸, 宮原秀夫, “動画像品質調整可能なプロキシキャッシュのためのキャッシングメカニズム,” 電子情報通信学会技術研究報告書 (NS2001-53), pp. 31-36, June 2001.
  • 若宮直紀, 村田正幸, 宮原秀夫, “プロキシ協調型動画像配信システムの検討,” 電子情報通信学会技術研究報告(NS2001-159, CQ2001-71, TM2001-49), pp. 35-40, November 2001.
  • 谷口義明, “動画像品質調整機能を組み込んだプロキシキャッシングシステムの実装と評価,” 大阪大学基礎工学部情報科学科特別研究報告, February 2002.

４．２ ネットワークにおけるフィードバックメカニズムの解明に関する研究

ネットワークの高速化、効率化の中心技術となるのが輻輳制御である。旧来の電話交換網における輻輳制御では、アーラン呼損式を核とするトラヒック理論がそ の理論的な支柱となってきた。一方、インターネットに代表されるコンピュータネットワークにおいては、待ち行列理論が古くから輻輳制御設計を解決するもの とされてきた。しかしながら、インターネットにおいては、エンド間トランスポート層プロトコルであるTCPがネットワークの輻輳制御の役割も担っている。 TCPは基本的にフィードバックメカニズムに基づくものであり、従来の待ち行列理論に代表されるマルコフ理論が意味をなさないのは自明である。本研究テー マでは、そのような考え方に基づき、ネットワークの輻輳制御の解明を目指した研究を進めている。

4.2.1 トランスポート層プロトコルのフィードバックメカニズムに関する研究

パケット交換ネットワークにおいて、データ転送系のサービスを効率的に収容するためには、フィードバック型の輻輳制御が不可欠である。フィードバック型の 輻輳制御では、ネットワークからのフィードバック情報に応じて、送信側ホストからのトラヒック流入量を動的に制御する。これにより、ネットワーク内部での パケット棄却を防ぐとともに、網資源の有効利用が可能となる。現在、広く普及している TCP/IPネットワークでは、フィードバック型の輻輳制御として、ウィンドウ型のフロー制御方式であるTCPが用いられているが、その改良に関する研究 も盛んに行われている。なかでも、高い性能を示すものとしてTCP Vegas が最近注目されている。本研究では、TCP Vegasをもとにしたウィンドウ型のフロー制御方式を対象とし、その安定性と過渡特性を、制御理論を用いて明らかにした。さらに、解析結果に基づいて、 制御パラメータの最適化制御を行うことによってシステムの性能が大幅に改善されることを示した。
　さらに、本研究では、多段接続されたネットワークにおいて、ネットワーク中に複数のボトルネックリンクが存在する場合を対象とした解析を行った。まず、 定常状態における送信側ホストのウィンドウサイズや、ボトルネックリンクへ向かうバッファのバッファ内パケット数を導出した。さらに、定常状態における TCPコネクションのスループットを導出し、ウィンドウ型フロー制御方式の制御パラメータが、TCPコネクション間の公平性にどのような影響を与えるかを 明らかにした。また、現代制御理論を適用することにより、ウィンドウ型フロー制御方式の制御パラメータと、ネットワークの安定性および過渡特性の関係を定 量的に明らかにし、その結果、経由するボトルネックリンク数の少ない TCPコネクションが、ネットワークの安定性を決定することを明らかにした。
　これに加えて、流体近似法および待ち行列理論を組み合わせることにより、TCP Renoのフィードバック型輻輳制御機構をモデル化した。これまで、さまざまな研究者らによって TCPの解析が行われてきた。従来の研究では、ネットワークにおけるパケット棄却率を一定と仮定し、この時のTCPの平均的な特性を解析したものがほとん どであった。しかし現実のネットワークでは、TCPのウィンドウサイズが変化すれば、それによってネットワークにおけるパケット棄却率は変化する。そこで 本研究では、TCPの輻輳制御機構とネットワークをフィードバックシステムとしてモデル化し、TCPの過渡特性を解析した。つまり、TCPはネットワーク でのパケット棄却率を入力とし、ウィンドウサイズを出力とするシステムとしてモデル化した。一方、ネットワークは TCPのウィンドウサイズを入力とし、パケット棄却率を出力とする一つのシステムとしてモデル化した。得られたモデルに対して過渡特性解析を行い、バック グラウンドトラヒックの量や、TCPのコネクション数などによって、TCPの過渡特性がどのように変化するかを定量的に明らかにした。

[関連発表論文]
  • Keiichi Takagaki, Hiroyuki Ohsaki and Masayuki Murata, “Analysis of a window-based flow control mechanism based on TCP Vegas in heterogeneous network environment” IEICE Transactions on Communications, vol. E85-B, pp. 89-97, January 2002.
  • Keiichi Takagaki, Hiroyuki Ohsaki and Masayuki Murata, “Analysis of a widow-based flow control mechanism based on TCP Vegas in heterogeneous network environment,” in Proceedings of IEEE International Conference on Communications 2001 (ICC 2001), June 2001.
  • Hiroyuki Ohsaki, Keiichi Takagaki and Masayuki Murata, “A control theoretical analysis of a window-based flow control mechanism for TCP connections with different propagation delays,” in Proceedings of SPIEs International Symposium on the Convergence of Information Technologies and Communications, August 2001.
  • Hiroyuki Hisamatsu, Hiroyuki Ohsaki and Masayuki Murata, “On modeling feedback congestion control mechanism of TCP using fluid flow approximation and queuing theory,” in Proceedings of 4th Asia-Pacific Symposium on Information and Telecommunication Technologies (APSITT 2001), (Katmandu & Atami), pp. 218-222, November 2001.
  • 久松潤之, 大崎博之, 村田正幸, “着目する TCPコネクションとネットワークの相互作用を考慮したTCPの定常特性および過渡特性解析に関する検討,” 電子情報通信学会技術研究報告(IN2001-149), pp. 1-6, January 2002.

4.2.2 ネットワーク層プロトコルのフィードバックメカニズムに関する研究

近年、TCPの輻輳制御機構を補助するために、ルータにおける輻輳制御機構がいくつか提案されている。それらの中で、現在もっとも有望と考えられ、実装さ れつつあるのは、ルータにおいて意図的にパケット棄却を発生させる RED (Random Early Detection) ゲートウェイである。しかし、これまで RED ゲートウェイの特性は十分には明らかにされていない。本研究では、TCP によってフロー制御されたトラヒックに対する、RED ルータの定常状態特性を解析した。まず、定常状態における TCP のウィンドウサイズや、RED ルータのバッファ内パケット数を導出した。また、制御理論を適用することにより、ネットワークの安定条件および過渡特性をあらわす性能指標を導出した。さ らに、数値例およびシミュレーション結果により、RED ルータの制御パラメータと安定性との関係を明らかにした。その結果、(1) RED ルータのバッファ占有量は、ほぼmaxp (maximum packet marking probability) によって決まること、(2) TCPのコネクション数やネットワークの帯域・遅延積が大きくなるにつれ、ネットワークがより安定すること、(3) 過渡特性を最適化するためには、minth (minimum threshold) を慎重に決める必要があること、などが明らかになった。
さらに本研究では、REDゲートウェイの定常特性だけでなく、過渡特性に関しても解析を行った。つまり、TCPのコネクション数が変動した場合に、RED ゲートウェイの過渡特性にどのように影響を与えるかを解析した。ネットワーク全体をフィードバック系のシステムととらえ、コネクション数の変動と、RED ゲートウェイの過渡特性の関係を、制御理論を適用することにより解析した。その結果、REDゲートウェイの過渡特性を向上するために、REDゲートウェイ の制御パラメータをどのように設定すればいいかを明らかにした。

[関連発表論文]
  1. Hiroyuki Ohsaki, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Steady state analysis of the RED gateway: stability, transient behavior, and parameter setting,” IEICE Transactions on Communications, vol. E85-B, pp. 107-115, January 2002.
  2. Motohisa Kishimoto, Hiroyuki Ohsaki and Masayuki Murata, “Analyzing the impact of TCP connections variation on transient behavior of RED gateway,” Proceedings of the 16th International Conference on Information Networking (ICOIN-16), January 2002
  3. Motohisa Kisimoto, Hiroyuki Ohsaki and Masayuki Murata, “On transient behavior analysis of random early detection gateway using a control theoretic approach”, submitted to The IEEE Control System Society Conference on Control Applications (CCA/CACSD 2002), September 2002.
  4. 岸本統久, 大崎博之, 村田正幸, “TCPコネクション数の変動がREDゲートウェイの過渡特性に与える影響,” 電子情報通信学会技術研究報告 (NS2001-12), pp. 7-12, April 2001.
  5. 岸本統久, 大崎博之, 村田正幸, “制御理論を用いたREDゲートウェイの過渡特性解析に関する検討,” 電子情報通信学会技術研究報告(IN2001-151), pp. 13-18, January 2002.

4.2.3 インターネットのエンド間遅延特性のモデル化に関する研究

インターネットにおける、エンド・エンド間のパケット伝送遅延特性を知ることは重要である。これは、(1) パケット伝送遅延特性がリアルタイムサービスのQoS（サービス品質）に直接影響を与えること、また、(2) リアルタイムおよび非リアルタイムアプリケーションに対して、効率的な輻輳制御機構の設計が可能になること、などによる。本研究では、インターネットのパ ケット伝送遅延特性をモデル化する、新しい手法を提案した。提案手法の中心となるアイディアは、ある送信側ホストからみたネットワーク全体をブラックボッ クスとして扱い、パケット伝送遅延特性を、制御工学の分野で広く用いられているシステム同定理論を用いてモデル化するというものである。送信側ホストから 見たパケット伝送遅延特性をSISO （1 入力1出力）システムとしてモデル化し、送信側ホストからのパケット出力間隔をシステムへの入力とし、送信側ホストで観測した往復伝搬遅延がシステムから の出力とする。本研究では、ARX モデルを用いて、そのパラメータをシステム同定理論により決定した。また、ARXモデルの次数決定方法についても議論を行った。それらの結果、ARXモデ ルを用いることにより、パケット伝送遅延特性が十分にモデル化できること、また、モデルの誤差を小さくするために、ARXモデルの次数を適切に選択する必 要があることなどを明らかにした。
　さらに、システム同定に用いる入出力データとして、一定のサンプリング周期ごとに測定した、送信側ホストからのパケット送信レート、およびラウンドト リップ時間の平均値を用いることにより、モデル精度が向上できること示した。LAN環境およびWAN環境で実際に測定した入出力データを用いてモデル化を 行い、ラウンドトリップ時間の変動がどの程度正確にモデル化できるかを明らかにした。その結果、LAN環境では、ほぼ正確にラウンドトリップ時間の変動を モデルできることを示した。また、WAN環境では、ボトルネックリンクが少数のユーザで共有されている場合、ラウンドトリップ時間の変動をうまくモデル化 できることを示した。

[関連発表論文]
  1. Hiroyuki Ohsaki, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Modeling end-to-end packet delay dynamics of the Internet using system identification,” in Proceedings of Seventeenth International Teletraffic Congress, December 2001.
  2. Hiroyuki Ohsaki, Mitsushige Morita and Masayuki Murata, “On modeling round-trip time dynamics of the Internet using system identification,” Proceedings of the 16th International Conference on Information Networking (ICOIN-16), January 2002.
  3. Hiroyuki Ohsaki, Mitsushige Morita and Masayuki Murata, “Measurement-based modeling of Internet round-trip time dynamics using system identification,” submitted to the Second IFIP-TC6 Networking Conference (Networking 2002), November 2001.
  4. 森田光茂, 大崎博之, 村田正幸, “システム同定を用いたインターネットのパケット伝送遅延時間のモデル化に関する検討,” 電子情報通信学会技術研究報告(NS2001-160, CQ2001-72, TM2001-50), pp. 41-46, November 2001.
  5. Mitsushige Morita, “Studies on modeling packet delay dynamics using system identification and its application for designing a rate-based congestion control mechanism,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.

４．３ 高速トランスポートアーキテクチャに関する研究

エンドホスト間でデータ系トラヒックを高速に、かつ効率よく転送するための中心技術がトランスポートプロトコルである。特に、近年のネットワークの高速化 に伴い、エンドホストにおけるプロトコル処理によるボトルネックも重要な問題となってきている。さらに、ネットワークが拡がりをみせるにつれ、サービスの 公平性も重要な課題となってきている。これらの問題は、高速ネットワークにおける輻輳制御と密接な関連を持ち、高速かつ公平なサービスは、単にネットワー クの輻輳制御だけでなく、エンドホストの処理能力向上も考慮しつつ、統合化アーキテクチャを構築することによってはじめて実現される。本研究テーマでは、 それらの点を考慮した研究に取り組んでいる。

4.3.1 トランスポート層プロトコルの公平性に関する研究

インターネットは様々なネットワークを取り込むことによって巨大化し、その利用人口は爆発的に増加し続けている。にもかかわらずネットワークが破綻するこ となく動作しているのは、ネットワーク帯域、ルータ能力等の物理的資源の増強だけではなく、トランスポート層プロトコルであるTCP (Transmission Control Protocol) の持つ輻輳制御機能によるところが大きい。ネットワークの輻輳制御には2つの大きな目的がある。1つはネットワーク輻輳の回避、及び輻輳が避けられなかっ た場合の輻輳状態からの回復であり、もう1つはフロー（コネクション）間の公平性の確保である。ここでの公平性には、他のフローに比べて不当に多くのネッ トワーク資源（帯域、ルータバッファ等）を占有しているフロー（Ill-behaved flow: プロトコル規約に則らない違反フロー）を発見し、それを排除する機能も含まれる。そこで本研究では、公平性向上のためのインターネットにおける輻輳制御 を、エンドホストにおけるTCP制御とネットワーク内のルータが行う制御に分け、それぞれについて説明を行い、現在の問題点を指摘している。また、それら の問題点を解決するために提案されている最新技術を紹介し、フロー間の公平性を向上させるための方策について検討を行っている。また、公平性向上のために は、ネットワーク帯域の公平な配分だけでなく、エンドホスト資源の効率的な配分も重要であることを指摘している。

［関連発表論文］
  1. Go Hasegawa and Masayuki Murata, “Survey on fairness issues in TCP congestion control mechanisms,” IEICE Transactions on Communications, vol. E84-B, pp. 1461-1472, June 2001.
  2. 長谷川剛, 村田正幸, “インターネットフローの公平性,” 電子情報通信学会技術研究報告(IN2001-95), pp. 37-44, October 2001（招待講演）.

4.3.2 インターネットサーバにおけるスケーラブルな資源管理に関する研究

ネットワークの輻輳問題に対しては、これまでにも様々な解決策が提案・検討されているが、エンドホストに関してはあまり検討がなされていない。しかし、イ ンターネットユーザの増加に伴うネットワーク回線の急激な増強を考慮すると、エンドホストの高速化・高機能化は重要である。そこで本研究では、TCPによ るデータ転送効率とコネクション間における公平性の向上を目的とした、Webサーバ上及びWebプロキシサーバ上における新たな資源管理方式を提案してい る。提案方式は、送信側端末がまず接続されている各TCPコネクションの平均スループットを解析的に推測し、その値に基づいて各コネクションに割り当てる 送信ソケットバッファサイズを決定するバッファ割り当て方式、及びサーバ上に存在するアイドル状態のpersistent TCPコネクションを積極的に切断することによってサーバ資源を開放し、新規にデータ転送を開始するTCPコネクションに与えることによって、サーバ資源 の有効利用を図るコネクション管理方式から構成される。本研究ではこれらの提案方式の有効性を、コンピュータ上のシミュレーション及び実コンピュータ上に 実装しての稼働実験によって検証し、従来方式に比べWebサーバ及びWebプロキシサーバのスループットが向上し、接続されるTCPコネクション間の公平 性、及びドキュメント転送時間が向上していることを示している。


［関連発表論文］
  1. Go Hasegawa, Tatsuhiko Terai, Takuya Okamoto and Masayuki Murata, “Scalable resource management for high-performance Web servers,” submitted to IEEE/ACM Transactions on Networking, October 2001.
  2. Tatsuhiko Terai, Takuya Okamoto, Go Hasegawa and Masayuki Murata, “Design and implementation experiments of scalable socket buffer tuning,” in Proceedings of 4th Asia-Pacific Symposium on Information and Telecommunication Technologies (APSITT 2001), (Katmandu & Atami), pp. 123-127, November 2001.
  3. Go Hasegawa, Tatsuhiko Terai, Takuya Okamoto and Masayuki Murata, “Scalable socket buffer tuning for high-performance Web servers,” in Proceedings of IEEE International Conference on Network Protocols 2001 (ICNP 2001), pp. 281-289, November 2001.
  4. Takuya Okamoto, Tatsuhiko Terai, Go Hasegawa and Masayuki Murata, “A resource/connection management scheme for HTTP proxy servers,” submitted to ACM SIGCOMM 2002, February 2002.
  5. Takuya Okamoto, Tatsuhiko Terai, Go Hasegawa and Masayuki Murata, “A resource/connection management scheme for HTTP proxy servers,” submitted to the Second IFIP-TC6 Networking Conference (Networking 2002), November 2001.
  6. 岡本卓也, 寺井達彦, 長谷川剛, 村田正幸, “HTTP proxyサーバにおける動的コネクション管理方式,” 電子情報通信学会技術研究報告(NS2001-161, CQ2001-73, TM2001-51), pp. 47-52, November 2001.
  7. 寺井達彦, 岡本卓也, 長谷川剛, 村田正幸, “Webプロキシサーバにおける動的資源管理方式の提案と実装,” 電子情報通信学会技術研究報告, February 2002.
  8. Tatsuhiko Terai, “Dynamic resource management for TCP connections at Internet servers,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.

4.3.3 公平性に着目したREDルータの解析的評価と性能改善に関する研究

ボトルネックルータにおけるTCPコネクション間の不公平性を改善するための一つの方法として、RED (Random Early Detection) ルータを用いることが有効であると言われている。そこで本研究では、特にフロー間の公平性に着目し、REDルータの評価を数学的解析手法により行い、その 結果、パラメータ設定が適切な場合はREDの公平性はTDに対して優れているが、パラメータ設定が不適切な時にはREDの性能がTDよりも劣化する場合が あることを明らかにしている。また、REDのパラメータをルータの輻輳状況に応じて動的に変化させ、ネットワーク状況の変化に対応する動的パラメータ設定 方式である dt-RED (RED with dynamic threshold control)方式を提案し、性能評価を行っている。さらに、遅延時間やリンク帯域等の環境が同じ場合でも、TCPコネクションが転送するデータサイズ の違いによってスループットに不公平性が発生することを指摘し、それを改善する手法として、ルータにおいて転送データサイズを推測し、推測結果に基いて転 送データサイズに応じてREDにおけるパケット廃棄率を変化させるhash-RED方式を提案し、その有効性をシミュレーションによって明らかにしてい る。

［関連発表論文］
  1. Go Hasegawa and Masayuki Murata, “Dynamic threshold control of RED for fairness among thousands TCP connections,” in Proceedings of 4th Asia-Pacific Symposium on Information and Telecommunication Technologies (APSITT 2001), (Katmandu & Atami), pp. 213-217, November 2001.
  2. Go Hasegawa and Masayuki Murata, “Analysis of dynamic behaviors of many TCP connections sharing Tail-drop/RED routers,” in Proceedings of IEEE GLOBECOM 2001, November 2001.
  3. Koichi Tokuda, Go Hasegawa and Masayuki Murata, “Analysis and improvement of the fairness between long-lived and short-lived TCP connections,” submitted to Seventh International Workshop on Protocols for High Speed Networks (PfHSN 2002), November 2001
  4. Koichi Tokuda, Go Hasegawa and Masayuki Murata, “TCP throughput analysis with variable packet loss probability for improving fairness among long/short-lived TCP connections,” to be presented at IEEE Workshop on Communications Quality & Reliability, November 2001.
  5. 長谷川剛, 板谷夏樹, 村田正幸, “バックボーンルータにおけるREDの動的閾値制御方式,” 電子情報通信学会技術研究報告 (NS2001-11), pp. 1-6, April 2001.
  6. 徳田航一, 長谷川剛, 村田正幸, “転送データサイズの違いによるTCPコネクション間の不公平性に関する一検討,” 電子情報通信学会技術研究報告 (IN2001-150), pp. 7-12, January 2002.

4.3.4 衛星インターネットにおけるTCPスループット改善手法に関する研究

衛星回線は伝搬遅延時間が非常に大きいため、衛星回線を経由したインターネットアクセスにおいては、TCPコネクションのスループットが非常に低下するこ とが知られている。本研究では、この問題を解決するためのTCP プロキシメカニズムの提案を行っている。提案方式は、衛星回線を経由した送受信端末間のコネクションを、送信側端末-送信側衛星ステーション間の地上コネ クション、衛星ステーション間の衛星コネクション、及び受信側衛星ステーション-受信側端末間の地上コネクションの3本に分割する。また、衛星部分におい ては、SCTP (Stream Control Transport Protocol)を用いて複数のTCPコネクションを1本のSCTPコネクションに多重化し、衛星回線で性能劣化の原因ウィンドウサイズの問題を解決し ている。さらに、衛星回線はその帯域遅延積がほぼ固定され、輻輳は発生しないため、SCTPで採用されているTCP Renoに基づく輻輳制御方式は適合しないと考えられため、本研究では衛星回線上のSCTPコネクションにおいてTCP Vegasに基づく輻輳制御方式を用いる新たな方式を提案している。これは、TCP Vegasはネットワーク内に一本のTCPコネクションが存在する場合に高い性能を示すことが明らかとなっているためである。本研究では、nsを用いたシ ミュレーション結果を通じて提案方式の性能評価を行い、提案方式が衛星回線の帯域をすばやく有効に利用できることを明らかにしている。

［関連発表論文］
(1) Morihiro Kouda, Go Hasegawa and Masayuki Murata, “Proxy mechanism for multiplexing TCP connections on the satellite Internet,” submitted to SPIE ITCOM 2002, January 2002.
(2) 幸田守弘, 長谷川剛, 村田正幸, “衛星インターネットにおけるTCPコネクション多重化のためのプロキシ機構に関する研究,” 電子情報通信学会情報ネットワーク研究会, March 2002.
(3) Morihiro Kouda, “Proxy mechanism for multiplexing TCP connections on the satellite Internet,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.

4.3.5 ネットワークプロセッサを用いた実験用ネットワークエミュレータの構築に関する研究

本研究では、Intel株式会社製のネットワークプロセッサであるインテルIXP 1200を用いて実験用ネットワークエミュレータシステムを構築するために必要となる機能、及びその設計指針を示し、いくつかの機能の実装を行っている。 まず、実験用ネットワークエミュレータに必要な機能として、バッファ制御方式、リンク遅延やパケット廃棄機能を挙げ、それぞれについてインテルIXP 1200上へ実装するための設計指針を示している。また、インテルIXP 1200のソフトウェアシミュレータを用いて、それらの機能をIXP 1200実機に実装した時に予想される性能の計測評価、及び実装した機能が動作していることの確認を行っている。また、IXP 1200実機へ実装してパケット転送実験を行い、我々が提案するエミュレータシステムが、ALTQ等の従来のPCベースのパケット転送システムと比較して より高速なパケット処理が実現されていることを示している。

［関連発表論文］
  1. Haruki Tojo, Go Hasegawa and Masayuki Murata, “Design and implementation of experimental network emulator with Intel IXP1200 network processor,” submitted to IEEE GLOBECOM 2002, February 2002.
  2. 東條晴基, 長谷川剛, 村田正幸, “ネットワークプロセッサを用いた実験用ネットワークエミュレータシステムの構築,” 電子情報通信学会情報ネットワーク研究会, March 2002.
  3. 東條晴基, “ネットワークプロセッサを用いた実験用ネットワークエミュレータシステムの構築,” 大阪大学基礎工学部情報科学科特別研究報告, February 2002.

4.3.6 フロー間の公平性を実現する階層化パケットスケジューリング機構に関する研究（NECラボラトリーズ ネットワーキング研究所との共同研究）

現在インターネットワークトラヒックの大部分を占めるBest effort系トラヒックの品質に関して最も重要な目標の一つが各ユーザへの公平なサービスの実現である。今後、インターネットがますます重要なインフラ と化してゆき、また各ユーザのアクセス帯域が大きくなるに従って、ユーザ間の公平なサービスはますます重要になってくると考えられる。公平なサービスを実 現する手段としては、ネットワーク内の全てのルータにおいてユーザフローごとにスケジューリングする方式が提案されている。しかしながら、非常に多くのフ ローを超高速に扱うことはハードウェア技術上非常に困難であり、この方式はバックボーンネットワークにはスケールしないと考えられる。そこで本研究では、 フロー毎に優れた公平性を提供し、エッジルータやコアルータの能力に合わせた、スケーラブルなスケジューリング方式を提案した。エッジのルータでは per-flowにほぼ近い制御を行い、コアのルータでは複数のフローを集約して制御を行うことでスケーラブルを実現する。また、複数のフローを集約する ことで失われた情報を、集約された単位ごとのフロー数を推定したり、レートの高いフローを発見したりして、そのフローのパケットに対して優先的に棄却する ことにより、公平な制御を行うことができるようにする。本研究では、提案方式をシミュレーションによって評価し、集約された単位の公平性だけではなく集約 された単位の中の個々のフローごとの公平性も実現できることを示している。また、フローの集約度と公平性の関係も明らかにし、高速なコアルータに実装可能 な程度にフローを集約した場合でも、エンド間ではper-flow制御と同等の公平性を実現できることを示している。

［関連発表論文］
  1. Hideyuki Shimonishi, Ichinoshin Maki, Tsutomu Murase and Masayuki Murata, “Dynamic fair bandwidth allocation for diffserv classes,” to be presented at IEEE International Conference on Communications 2002 (ICC 2002), April 2002.
  2. 牧一之進, 下西英之, 村田正幸, 宮原秀夫, “高速バックボーンネットワークにおける公平性を考慮した階層化パケットスケジューリング方式,” 電子情報通信学会技術研究報告(NS2001-55), pp. 43-48, June 2001.
  3. 下西英之, 牧一之進, 村瀬勉, 村田正幸, 宮原秀夫, “ブロードバンドインターネットアクセスに対応したQoS制御技術 －公平なネットワーク利用の実現－,” 電子情報通信学会通信ソサイエティ大会報告 (SB-5-3), September 2001.
  4. 牧一之進, 下西英之, 村瀬勉, 村田正幸, 宮原秀夫, “公平なネットワーク利用を実現するスケーラブルなパケットスケジューリング方式,” 電子情報通信学会通信ソサイエティ大会報告 (SB-5-4), September 2001.
  5. Ichinoshin Maki, “A study on high speed and scalable packet scheduling method for achieving fair service,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.

４．４ 高速パケットスイッチング・ルーティングアーキテクチャに関する研究

ネットワークにおけるボトルネックはルータにも存在する。特にネットワーク回線の高速化に伴い、ルータにおける処理ボトルネックが緊急を要する解決課題の ひとつになっている。一方で、ネットワークサービスの多様化に伴って、単純なパケットフォワーディングの高速化にとどまらず、多種多様なサービスを考慮し たパケット処理がルータに要求されるようになっている。本研究テーマでは、サービスの多様化に追随しうる高速パケットスイッチングアーキテクチャに関する 研究に取り組んでいる。また、IPv6エニーキャストを対象としたルーティング技術に関する研究にも取り組んでいる。

4.4.1 IPルーティングテーブル検索の高速化のための効率的なキャッシュ構成手法に関する研究

インターネット上ではさまざまなアプリケーションが登場し、通信回線を共有している。多様なアプリケーショントラヒックが混在するネットワークにおいて、 ユーザの要求に応じた品質を提供するためには、単にパケットを転送するだけでなく、公平性やトラヒック特性を考慮した制御が不可欠である。このような背景 から、IPルータおいてもポリシーサービスに対する要求が高まっている。本研究では、高速IPルータにおいてポリシーサービスの提供に必要不可欠な、フ ロー識別を実現するために、一般的に入手可能なCPUおよびメモリを用いた検索アルゴリズムを提案した。また、アルゴリズムを実現するサイクル数やメモリ アクセス時間等を考慮したパケット処理能力の導出を行い、メモリ利用効率の改善について検討した。さらに、シミュレーションによってキャッシュメモリのパ ラメータによる効果を明らかにした。

［関連発表論文］
  1. Shingo Ata, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Efficient cache structures of IP routers to provide policy-based services,” in Proceedings of IEEE International Conference on Communications 2001 (ICC 2001), vol. 5, pp. 1561-1565, June 2001.

4.4.2 IPルータにおけるアドレス検索アルゴリズムの高速化手法に関する研究（NTTネットワークサービスシステム研究所との共同研究）

インターネットトラヒックの急速な伸びにより、より高速なデータ転送技術が要求されている。ネットワーク全体の性能向上を考えた場合、回線容量を増やすだ けでなく、ルータ、特にアドレス検索処理の高速化が必須である。近年、従来の検索手法に替わる新しい高速検索アルゴリズムが提案されているが、しかし、そ れらの性能予測に関しては、実トラヒックの特性に関して十分な分析がなされていないため、非常に限られた条件下の性能のみが示されている。ルータ、特にフ ロー特性による影響を受けやすいレイヤ3やレイヤ4スイッチの場合、現実的な性能を予測するためには、実際のトラヒックについて考慮する必要がある。そこ で本研究では、インターネットトラヒックの統計的分析にもとづくアドレス検索アルゴリズムの性能予測手法を提案した。提案手法を既存のアドレス検索アルゴ リズムの性能評価に適用し、シミュレーションを行うことによって、より正確な性能予測が可能となった。

［関連発表論文］
  1. Ryo Kawabe, Shingo Ata and Masayuki Murata, “Performance prediction methods for address lookup algorithms of IP routers,” in Proceedings of the 16th International Conference on Information Networking (ICOIN-16), pp. 6B-3.1-6B-3.11, January 2002.
  2. Ryo Kawabe, Shingo Ata and Masayuki Murata, “On performance prediction of address lookup algorithms of IP routers through simulation and analysis techniques,” to be presented at IEEE International Conference on Communications 2002 (ICC 2002), April 2002.
  3. Ryo Kawabe, Shingo Ata and Masayuki Murata, “Performance prediction method for IP lookup algorithms,” to be presented at 2002 Workshop on High Performance Switching and Routing (HPSR), June 2002.
  4. Ryo Kawabe, “Performance prediction method for address lookup algorithms based on statistical traffic analysis,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.

4.4.3 IPv6 ネットワークにおけるエニーキャスト通信実現のためのプロトコル設計と実装

インターネットの普及によって、インターネット接続端末数は爆発的に増加し、その結果既存のIPv4 のアドレスでは、すべての端末に IP アドレスを設定できないという、アドレス枯渇問題が現実となりつつある。この問題を解決する次世代の IPv6 について、現在標準化が活発になされている。IPv6 は、IPv4 のアドレス枯渇問題を解決するだけでなく、IPv4 では存在しない新しい機能についても多く提案および標準化が行われている。しかしながら、これらの機能を実現するためには、数多くの解決すべき技術課題が 存在する。本研究テーマでは、IPv6 ネットワークを実現するために必要とされるこれらの技術課題について取り組み、解決法を示すことを目標としている。
　本年は特に、IPv6 の新しい機能のひとつであるエニーキャストルーティングを対象として研究を行った。エニーキャストアドレスとは、複数の端末に対して同一のアドレスを割り 当てる技術であり、クライアント側は複数存在する同一アドレスのサーバから、適切なサーバに対して通信することが可能となる。しかし、エニーキャストアド レスは、その実装、実現方法について解決すべき問題が存在する。そこで本研究では、エニーキャストアドレスを利用する場合の制限事項を明らかにし、その解 決のための手法を提案した。また、提案手法を端末に実装し、既存のアプリケーションがプログラムを変更することなく、エニーキャストアドレスを利用できる ことを示した。さらに、エニーキャストアドレスの経路制御について述べ、エニーキャストアドレスを用いた新たなサーバ負荷分散モデルを示し、実装評価に よってその有効性を明らかにしている。

［関連発表論文］
  1. 土居聡, “IPv6ネットワークにおけるエニーキャスト通信実現のためのプロトコル設計と実装,” 大阪大学基礎工学部情報科学科特別研究報告, February 2002.

４．５ インターネットのトラヒック特性とその応用に関する研究

インターネットユーザ数の急伸やマルチメディア化によって、インターネットプロバイダーはインフラ整備の対応に追われている。品質の高いネットワークを構 築するためには、ネットワーク特性を十分に把握した上で、それに基づいたアプリケーション制御、アプリケーションシステム設計が必要になる。特に、従来の ネットワーク設計手法論が単一キャリアを前提にした、閉じたものであったのに対して、インターネットにおいてはオープンな環境におけるネットワーク設計論 が必要になっている。インターネットにおけるTCPのフィードバック制御に基づく輻輳制御手法、インターネットの急成長などを考慮すると、ネットワーク測 定とネットワーク設計のポジティブフィードバックを前提にしたネットワーク設計論が重要になる。本研究テーマでは、このような考察に基づいて研究テーマに 取り組んでいる。

4.5.1 インターネットにおけるネットワークディメンジョニングに関する研究

トラヒック量が急速に増大しているインターネットにおいて、ユーザに安定した品質を提供するためには、将来必要となる帯域を正確に予測し、回線容量設計を 速やかに行う必要がある。ネットワークプロバイダがユーザに対して適切なサービス品質を提供するためには、現在のトラヒックの状況を正確に把握し、最適な リンク帯域を導出する必要がある。そのために現在までネットワーク特性を計測する様々なツールが開発されてきた。しかしながら、これらの計測結果を有効に 利用する手法についてはあまり議論がなされていない。そこで本研究では、ネットワーク性能の設計に不可欠となる性能指標について明らかにし、その結果をも とにネットワーク性能設計を行う手法を示した。まず、ネッワークの構成を明らかにするために必要な、回線容量の計測手法について検討している。ネットワー クリンクの帯域測定においては、既存のツールとしてpathcharが開発されている。しかし、pathcharを用いた帯域測定では、ネットワーク上に 存在するさまざまな誤差の影響によって、正確な値を測定することが困難である。また、得られた結果に対して信頼性を与える指標は存在しない。そこで、本研 究ではpathcharを用いて計測を行う際に発生しうる誤差を除去し、得られた結果に対する信頼性を考慮した帯域推定法について検討し、パラメトリック 推定手法だけでなくノンパラメトリック推定法を用いた推定帯域の信頼区間の導出方法を示した。また、信頼区間に基づいたパケット数の適応型制御方法につい て提案を行った。
　しかし、リンクの帯域が正確に計測できたとしても、インターネット上におけるボトルネックとなる箇所が不明であるという問題がある。ボトルネックを特定 するためには、エンドホスト間で送受信されるトラヒックの特性を詳細に調査することが必要となる。そこで、本研究では、まず通信においてボトルネックとな りうる要因を挙げ、それらのボトルネックとなる要因の中から、現在ボトルネックとなっている要因を特定するための手法を提案した。また、実際にネットワー ク上のホストに対しトラヒック測定を行い、現在ボトルネックとなっている箇所の特定を行った。さらに、実際にネットワークの回線容量を設計する際には、エ ンドホスト間の通信においてボトルネックとなるリンクのトラヒック特性を調査する必要がある。そこで、本研究では、通信におけるボトルネックとなっている リンクの回線利用率を求める手法を提案することで、回線容量の設計に対する指標を与える。数値結果より、提案方式を使用することによってネットワークの状 況に左右されにくいロバストな推定が可能になることを示した。最後に、以上の計測結果に基づいた回線容量を設計する方法を示している。

［関連発表論文］
  1. Kazumine Matoba, Shingo Ata and Masayuki Murata, “Improving bandwidth estimation for internet links by statistical methods,” IEICE Transactions on Communications, vol. E84-B, pp. 1521-1531, June 2001.
  2. Kazumine Matoba, Shingo Ata and Masayuki Murata, “Capacity dimensioning based on traffic measurement in the Internet,” in Proceedings of IEEE GLOBECOM 2001, pp. 2532-2536, November 2001.
  3. Kazumine Matoba, Shingo Ata and Masayuki Murata, “Capacity dimensioning based on traffic measurement in the Internet,” submitted to Performance Evaluation, January 2002

4.5.2 インターネットの遅延特性とリアルタイムアプリケーションへの応用

インターネットアプリケーションにおける重要な通信品質特性としてパケット転送遅延が挙げられる。実際に、TCPやストリーミングアプリケーションにおい て通信品質を考慮した転送を行うには、パケット転送遅延時間の予測が必要であり、特にパケットロスを検知するためには、遅延分布のすその部分の特性を明ら かにすることが重要となる。本研究では、まず測定ツールを用いてパケット転送遅延を測定し確率分布関数による分布のモデル化を行った。統計分析において は、特に分布のすその部分に着目し、時間帯による遅延特性の変化や確率分布のパラメータ推定のモデル化における精度も明らかにし、その結果、パレート分布 が遅延分布のモデルとして最適であることを示した。さらに、統計分析の結果をストリーミングアプリケーションに適用し、ユーザの要求する通信品質を実現で きるプレイアウト制御アルゴリズムを提案した。また、数値結果により提案アルゴリズムの有効性を示している。

［関連発表論文］
  1. Kouhei Fujimoto, Shingo Ata and Masayuki Murata, “Statistical analysis of packet delays in the Internet and its application to playout control for streaming applications,” IEICE Transactions on Communications, vol. E84-B, pp. 1504-1512, June 2001.
  2. Kouhei Fujimoto, Shingo Ata and Masayuki Murata, “Playout control for streaming applications by statistical delay analysis,” in Proceedings of IEEE International Conference on Communications 2001 (ICC 2001), (Helsinki), vol. 8, pp. 2337-2342, June 2001.
  3. Kouhei Fujimoto, Shingo Ata and Masayuki Murata, “Adaptive playout buffer algorithm for enhancing perceived quality of streaming applications,” submitted to IEEE GLOBECOM 2002, February 2002.
  4. Kouhei Fujimoto, “Adaptive playout buffer algorithm for enhancing perceived quality of streaming applications,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.

4.5.3 ピア･ツー･ピアサービスにおけるトラヒック特性を考慮した論理ネットワーク構築手法

インターネットにおける新たなネットワークモデルとして、ピア・ツー・ピア(P2P) サービスが注目されている。しかしながら、現在のP2P サービスが構成する分散ネットワークは必ずしも実ネットワークのトポロジーを考慮しておらず、物理ネットワークの状況によって品質に大きな影響が出る可能 性がある。そこで本研究では、物理ネットワークを考慮した分散ネットワークトポロジーの構築手法を提案した。まず、P2P サービスの論理ネットワーク構築のためのパラメータについて、トラヒック計測よりその特性を明らかにし、適切なパラメータ導出法を示した。また、サービス 中に発生する制御トラヒックについても考察し、パラメータによる影響を明らかにした。さらに、物理ネットワーク計測にもとづくピア選択手法を新たに提案 し、シミュレーションおよび実測評価を用いてその有効性を検証した。

［関連発表論文］
  1. 後藤嘉宏, 阿多信吾, 村田正幸, “P2Pサービスにおける実ネットワークを考慮した論理トポロジー構築手法,” 電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会, February 2002.

４．６ フォトニックパケットスイッチアーキテクチャに関する研究

パケットをそのまま光領域でスイッチングやフォワーディングを行うフォトニックパケットスイッチは、高速インターネットのためのインフラストラクチャを構 成する重要な要素技術である。フォトニックパケットスイッチでは、スイッチ内の１つの出力線に対して同時に複数のフォトニックパケットが出力される場合に 発生するパケットの競合によるパケット損失が問題となる。従来の電気領域におけるスイッチでは、RAM (Random Access Memory) を利用した蓄積交換技術によってパケット出力の時間的調整が可能となり、パケットの競合を容易に解決することができた。しかしながら、フォトニックパケッ トスイッチに関しては光領域におけるRAMは実用化されていないため、別のアプローチを考えることが必要となる。
　これを解決する手法として、光ファイバによる遅延線(FDL; Fiber Delay Line) を光バッファとして用いることによってパケットの競合を時間的に解決する光バッファリング(optical buffering)による手法、WDM における波長変換技術を利用して競合するパケットを別の波長に変換して同時に出力することを可能とする波長変換による手法などが研究されてきた。
　本研究では、高速なパケットスイッチング・フォワーディングを可能とするフォトニックパケットスイッチの構成技術を明らかにし、特に遅延線バッファの効 率的な利用法に関する研究を進めている。
　なお、本章、および、次章における研究テーマのターゲットを下図に示す。

図５　フォトニックネットワーク機能の分類

4.6.1 オプティカルコードを用いたフォトニックパケットスイッチアーキテクチャに関する研究（大阪大学大学院工学研究科北山研究室との共同研究）

本研究では、非同期に到着する可変長パケットを光領域で交換するフォトニックパケットスイッチを提案した。提案するフォトニックパケットスイッチにおいて は、出力ポートに対する競合を光遅延線によって解決している。また、WDM技術を導入することにより、複数の波長によって並列バッファを準備することも可 能になっている。提案するスイッチアーキテクチャにおいては、フォトニックラベル処理によってパケットごとの出力ポートを決定し、また、競合がある場合に は適切な波長、バッファを選択する。提案するアーキテクチャの性能は近似解析手法、シミュレーションによって明らかにした。対象システムは、各遅延線を WDMによって共有するために、複数のサーバ／待ち行列を有し、また、パケットスケジューリングとして最小の待ち行列にパケットを格納するシステムとみな すことができる。本研究では、このようなシステムの近似解析手法を導入し、提案システムの評価を行い、WDMの導入による性能向上の度合いを示している。

［関連発表論文］
  1. Ken-ichi Kitayama, Kiyoshi Onohara and Masayuki Murata, “Capability of optical code-based MPLS (OC-MPLS),” in Proceedings of The Sixth Working Conference on Optical Network Design and Modeling (ONDM 2002), (Torino), February 2002.
  2. Masayuki Murata and Ken-ichi Kitayama, “Ultrafast photonic label switch for asynchronous packets of variable length,” to be presented at IEEE INFOCOM 2002, June 2002.
  3. 村田正幸, 北山研一, “非同期可変長パケットを扱うフォトニックラベルスイッチの提案,” 電子情報通信学会フォトニックネットワークをベースとするインターネット技術研究会, July 2001.

4.6.2 フォトニックパケットスイッチにおけるファイバ遅延線を用いた光バッファの構成に関する研究（大阪大学大学院工学研究科北山研究室との共同研究）

本研究では、フォトニックラベル処理に基づいたパケットスイッチ構成を対象とし、スイッチ構成として実用化の難しい光論理デバイスによる複雑な制御を不要 にするため、簡単に構成できる遅延線を用いたバッファ付き___ 基本スイッチ及びそれらを組み合わせたセルフルーティング可能な多段スイッチを考える。また、基本的な性能を測るため、固定長パケットを取り扱うものとす る。基本スイッチ及びそのパケットスケジューリングアルゴリズムはすでに提案されているが、パケットが到着しない場合にも実パケットと同様にバッファに空 パケットを挿入して制御するなど、バッファの効率的な利用が図られていない。また、文献_6_ に示された方式を用いて多段スイッチ構成とした場合の解析及び性能評価は行われていない。
　そこで、バッファの効率的な利用が可能なスケジューリングアルゴリズムを提案し、有効性を示した。しかしながら、バッファの状態数が多くなり、大規模な バッファにおいての評価が難しいという問題点があるため、このアルゴリズムをさらに改良し、少ない状態数でバッファの有効利用を図ることのできる手法を提 案した。2×2バッファスイッチ、およびそれらを組み合わせた多段スイッチにおいて性能を調べ、さらに、多段スイッチにおいて競合解決の方法としてディフ レクションルーティングを用いた場合の性能評価、実現コストを考慮した検討も併せて行った。その結果、提案方式はより効率的なバッファ利用が図ることがで き、パケット棄却率、平均待ち時間どちらの特性も従来方式より改善できることを示した。
　
［関連発表論文］
  1. 竹森隆介, 馬場健一, 村田正幸, 北山研一, “フォトニックパケットスイッチに最適なバッファ構成手法,” 電子情報通信学会フォトニックネットワークをベースとするインターネット技術研究会 (PNI2001-7), pp. 48-55, July 2001.
  2. 竹森隆介, 馬場健一, 村田正幸, 北山研一, “フォトニックパケットスイッチにおける2×2バッファスイッチのスケジューリング,” 電子情報通信学会技術研究報告IA2002, February 2002.

4.6.3 ファイバ遅延線を用いた光バッファのためのパケットスケジューリングに関する研究（大阪大学大学院工学研究科北山研究室との共同研究）


本研究では、仮想的にバッファサイズを拡大できるWDM技術に基づいたFDLを用いた、可変長パケットを扱う同期型フォトニックパケットスイッチの性能を 明らかにした。すなわち、スイッチに対する入力としてWDMによって多重化されたパケットを扱い、スイッチング時におけるオーバーヘッドを低減するために スイッチ内部において一定のタイムスロット間隔での同期をとり、パケットスイッチングを行うものとする。また、フォトニックパケットスイッチ内での競合に 対しては、光バッファリングおよび波長変換を用いて解決することとする。ここでは、光バッファの利用方法によって2つのアーキテクチャを考える。つまり、 スイッチ内のすべての出力線にスイッチングされるパケットを1つのFDLバッファで共有して蓄積する共有バッファ型、および各出力線ごとに設けられたそれ ぞれのFDLバッファに蓄積する出力バッファ型の2つのアーキテクチャを対象として、シミュレーションによる性能評価を行った。その結果、共有バッファ型 アーキテクチャは、ネットワークの負荷が低い場合において、出力バッファ型アーキテクチャの1/入出力本数のFDLでも良い性能を示すことがわかった。逆 に、出力バッファ型アーキテクチャは出力線ごとにFDLバッファを設置するため、ネットワークの負荷が高い場合においても共有バッファ型に比べ、パケット 棄却を抑えたスイッチングが可能となることがわかった。

［関連発表論文］
  1. 山口貴詩, 馬場健一, 村田正幸, 北山研一, “フォトニックパケットスイッチにおけるWDMファイバ遅延線バッファのためのパケットスケジューリング,” 電子情報通信学会技術研究報告 (IN2001-116), pp. 15-22, December 2001.
  2. Takashi Yamaguchi, Ken-ichi Baba, Masayuki Murata and Ken-ichi Kitayama, “Packet scheduling for WDM fiber delay line buffers in photonic packet switches”, submitted to Opticomm 2002, March 2002.

4.6.4 品質差別化機能を有するフォトニックパケットスイッチアーキテクチャに関する研究（独立行政法人通信総合研究所との共同研究）

光パケットスイッチ実現のためには、光伝送の高速性を活かす高速パケット競合制御と優先制御機能を持つことが望ましい。本研究では、これらの制御の実現を 目指したバッファ管理手法である部分上書きバッファ共有方式 (PBSO) を提案している。PBSO は単一キューに基づいた方式で、その計算量はO(p) である (pは廃棄レベル数) 。光パケットスイッチにおいて PBSOを実現するための光バッファ構成も示した。シミュレーションによって、PBSO方式はDiffServ AF (Assured Forwarding) の異なる廃棄レベルのパケット転送機能を提供すること、および、各廃棄レベルのパケット棄却率を改善し、バッファ使用効率も改善することを示した。

［関連発表論文］
  1. 原井洋明, 村田正幸, “DiffServを実現するための出力バッファ型光パケットスイッチにおけるバッファ管理法,” 電子情報通信学会光スイッチング研究会, December 2001.
  2. Hiroaki Harai and Masayuki Murata, “Prioritized buffer management in photonic packet switches for DiffServ assured forwarding,” in Proceedings of The Sixth Working Conference on Optical Network Design and Modeling (ONDM 2002), (Torino), February 2002.
  3. Hiroaki Harai and Masayuki Murata, “Performance analysis of prioritized buffer management in photonic packet switches for DiffServ assured service”, submitted to Opticomm 2002, March 2002.

４．７ フォトニックネットワークアーキテクチャに関する研究

近年の光伝送技術の発展には目覚しいものがあり、WDM（波長分割多重）技術によってネットワークの回線容量は爆発的に増大してきた。しかし、光伝送技術 とネットワーキング技術はおのおの別個の歴史を持ち、インターネットに適した光通信技術の適用形態については明らかになっていないのが現状である。短期的 には、高性能・高信頼光パスネットワークがその中心技術になると考えられ、その点に着目した研究を行っている。

4.7.1 フォトニックインターネットにおける論理トポロジー設計手法に関する研究

次世代インターネットの基盤ネットワークとして、WDM技術に基づいたIP over WDMネットワークが有望視されている。このようなIP over WDMネットワークのアーキテクチャの一つとして物理トポロジー上に光パスを設定することで論理トポロジーを構築し、その上でIPパケットを転送するアー キテクチャが考えられている。従来の論理トポロジー設計手法では、光ファイバで多重される波長数は一定であるとしていた。しかし、波長の多重数が大きい場 合には、光ファイバに光ファイバ増幅器を導入しておく必要がある。IP over WDMネットワークを対象とし、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ている。提案アル ゴリズムを論理トポロジー上での平均遅延時間、スループットおよび必要となる光ファイバ増幅器の数を比較し、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。

［関連発表論文］
  1. Yukinobu Fukushima, Shin’ichi Arakawa, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “A design method for logical topologies with consideration of wavebands,” in Proceedings of The Sixth Working Conference on Optical Network Design and Modeling (ONDM 2002), (Torino), February 2002.
  2. 福島行信, 荒川伸一, 村田正幸, 宮原秀夫, “利用可能波長帯域を考慮した論理パストポロジー設計手法の提案,” 電子情報通信学会技術研究報告 (NS2001-67), pp. 33-38, July 2001.

4.7.2 フォトニックインターネットにおける高信頼化手法に関する研究

WDM技術によってネットワークの伝送容量が増大するにともなって、ネットワーク機器において障害が発生した時のデータ損失量も大きくなる。そのため、障 害からの復旧手法としてWDM層でのプロテクション方式が考えられている。プロテクション方式では障害発生時にあらかじめ決められたバックアップパス上に トラヒックを流して障害復旧を行う。しかし、従来のプロテクション方式に関する研究では、信頼性に関する品質（QoP: Quality of Protection）に関する研究はほとんど行われていない。本研究では、障害発生時からバックアップパスへ切り替わるまでの時間、すなわち、障害復旧 に必要となる時間をQoPとして規定した。さらに、QoPの要求を考慮した論理トポロジー設計手法を提案し、提案手法を用いた場合に必要となる波長数を明 らかにした。

［関連著書］
  1. Shin’ichi Arakawa and Masayuki Murata, “Reliability issues in IP over photonic networks.” accepted for publication in Quality and Reliability of Large Scale Telecom Systems, John Wiley, 2002.
  2. Junichi Katou, Shin’ichi Arakawa and Masayuki Murata, “Design method of logical topologies in WDM network with quality of protection,” in Proceedings of Workshop on Optical Networking, November 2001.
  3. 加藤潤一, 荒川伸一, 村田正幸, “信頼性に関するQoSを考慮したWDMネットワークにおける論理トポロジー設計手法の提案,” 電子情報通信学会技術研究報告 (CQ2001-46), pp. 7-12, September 2001.
  4. 加藤潤一, 荒川伸一, 村田正幸, “WDMネットワークにおける障害回復時間を考慮したQoP を実現する論理トポロジー設計手法の提案,” 電子情報通信学会ネットワークシステム研究会, February 2002.
  5. Junichi Katou, “Design method for logical topologies with quality of protection in WDM networks,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.
  6. Junichi Katou, Shinichi Arakawa and Masayuki Murata, “Design method for logical topologies with quality of reliability in WDM networks”, submitted to Opticomm 2002, March 2002.

4.7.3 フォトニックネットワークにおける段階的設計手法に関する研究

これまでの多くの研究では、トラヒック量が既知であるという仮定に基づいた論理トポロジー設計が行われてきた。しかし、インターネットへの適用を考えた場 合、そのような仮定は非現実的である。本研究では、IP over WDMネットワークにおいて信頼性を高めつつ、動的に変動するトラヒック要求に対応するために、プライマリ／バックアップ光パスを設定するためのアルゴリ ズムMRB (Minimum Reconfiguring for Backup lightpaths)を提案している。また、バックアップ光パスは障害発生時にのみ使用されるため、変動するトラヒックを収容するためにバックアップ光 パスの再構成することで、より多くのプライマリ光パスを効率的に収容するための最適化問題の定式化を行っている。シミュレーションによって、提案方式の有 効性を検証しており、その結果、提案手法がより多くのトラヒックを収容できることを示している。

［関連発表論文］
  1. Shin’ichi Arakawa and Masayuki Murata, “Light path management of logical topology with incremental traffic changes for reliable IP over WDM networks,” to appear in Optical Networks Magazine, April 2002.
  2. Shin’ichi Arakawa and Masayuki Murata, “On incremental capacity dimensioning in reliable IP over WDM networks,” in Proceedings of OPTICOMM, pp. 153-163, August 2001.
  3. 荒川伸一, 村田正幸, “IP over WDMネットワークにおけるプロテクションパスの段階的設計手法の提案,” 電子情報通信学会フォトニックネットワークをベースとする次世代インターネット技術研究会, pp. 24-31, April 2001.
  4. 石田晋哉, “WDMネットワークにおける動的再構成のためのパス交換手法の提案,” 大阪大学基礎工学部情報科学科特別研究報告, February 2002.

4.7.4 光バーストスイッチング技術に関する研究（大阪大学大学院工学研究科北山研究室との共同研究）

WDMを利用したデータ通信方式の一つに光バースト交換がある。光バースト交換方式では、データ発生時に送受信間に光パスを設定するため、効率的なデータ 転送が可能となる。しかし、従来の波長予約プロトコルを用いた場合、その性能は経由するリンク数に大きく依存する。本研究では、波長予約プロトコルとして 並列予約方式を用いる場合に、公平性が向上する同時予約波長数パラメータを、近似解析を利用して決定している。さらに、近似解析により得られるパラメータ の有効性を明らかにするために、シミュレーション結果との比較評価を行った。その結果、並列波長予約方式において、グループ当たりの波長数設定に解析で得 られた結果を適用することによって、データ転送要求の異なるホップ数間での公平性が向上することが示された。

［関連発表論文］
  1. Ikutaro Ogushi, Shin’ichi Arakawa, Masayuki Murata and Ken-ichi Kitayama, “Parallel reservation protocols for achieving fairness in optical burst switching,” in Proceedings of 2001 IEEE Workshop on High Performance Switching and Routing, pp. 213-217, May 2001.

4.7.5 光圧縮技術を用いたフォトニックネットワークにおけるパス設計手法

近年、OTDM方式に光パルスの圧縮／伸長技術を適用し、数Gbpsから100Gbpsの伝送容量を提供する高速な光リングネットワークによるMAN (Metropolitan Area Network) を構築することが可能になりつつある。また、WDM技術を併用することにより、各リンク上に複数コネクションを同時に設定し、さらに広帯域を利用すること が考えられる。しかしながら、リングに接続している各ノードのパケット処理能力が劣ると、その広帯域性を十分に有効利用できない場合もある。そこで、本研 究では、接続されたノード間のすべてのトラフィックを収容する場合を考え、対象とするリングネットワークにおける最大性能を理論的に解析し、次に、任意の トラフィック要求と波長数に適応できるパス設定アルゴリズムを提案してその評価を行った。
　その上で、リング型ネットワークにおいては、故障が発生した場合の影響が大きいことから、信頼性の高いネットワークの構築が重要とされる。そこで本研究 では、光パルス圧縮/伸長技術に基づく光圧縮TDM方式を用いたリングネットワークの耐故障性を考慮した設計手法を提案した。具体的には、4つのパス/リ ンク切断時の対処手法を提案し、それぞれのリングネットワークに接続された全ノード間のパスを設定するのに必要となるスロット、フレーム数の理論的下値を 導出した。それによって、各種パラメータがフレーム数、スロット数に与える影響を明らかにすることができた。次に、信頼性を考慮したパス設定アルゴリズム を提案し、各耐故障処理手法における最適な結果を達成するパラメータ領域が存在することを示している。

［関連発表論文］
  1. Ken-ichi Baba, Takashi Yamaguchi, Kazuhiro Gokyuu and Masayuki Murata, “A path accommodation method for reliable ring networks with optical compression TDM,” to appear in International Journal of Communication Systems, vol. 15, no. 1, 2002.

４．８ 有線・無線統合化ネットワークアーキテクチャに関する研究

近年の無線技術の進展に伴って、無線ネットワークをラストホップとして、無線／有線ネットワークをいかにシームレスに統合するかが重要な課題になってい る。また、モバイル端末からの情報発信や、有線側からモバイル端末へのアクセスが可能な、モバイル環境下におけるP2P (Peer-to-Peer)ネットワークへの関心も高まっている。本研究テーマでは、無線通信を含んださまざまなネットワークを実現するための設計論に 主眼においた研究を進めている。まず、インターネットの発展に伴って、無線ネットワークにおけるデータ通信への要求が増していることに着目し、無線環境に おけるTCPの性能向上に関する研究を行なっている。また、モバイル環境におけるP2P (Peer-to-Peer) ネットワークを実現するための基本技術として、無線端末が自律分散的にネットワークを構成するアドホックネットワークについても、経路制御やTCPの性能 向上手法などの観点から研究を進めている。

4.8.1 無線環境下におけるTCPの性能向上に関する研究

本研究では、無線セルラーネットワークにおいて、データリンク層プロトコルと無線回線上での通信誤りの影響を考慮したTCPの性能評価モデルを提案する。 このモデルにより評価を行なった結果，データリンク層でのスループットの向上が、必ずしもTCP層のスループットを向上にはつながらないことを明らかにし た。そして、データリンク層／TCP層のそれぞれに対する影響を考慮してパラメータを定めることで、TCPスループットを向上できることを示した。また、 無線回線上の通信誤りに対してFECとARQを適用した結果、FECの方がARQよりもTCPスループットの劣化に効果があることを明らかにした。また， 無線回線の品質に応じて，適切な誤り訂正能力を持つFECを適用することで、さまざまなノイズレベルにおいてTCPスループットが改善されることを示し た。
　また、無線端末のTCP層の変更のみでスループットを向上させる方式として、伝送誤りによるパケット損失率がある閾値より大きくなった場合に、ACKの 個数を増加させることでACKの損失に対する耐性を高め、TCPスループットを向上させる手法を提案した。本提案方式による効果を解析的手法によって評価 し、TCPセグメントそれぞれに対して、ACKパケットを2パケット送信することでTCPスループットが向上することを示した。
　さらに、無線回線でのパケット損失を抑えるためにFECが用いられるが、固定的にFECを適用した場合には、刻々と変化する無線回線の状態を反映させる ことができず、効率が良いとはいえない。そこで本研究では、無線回線における誤り発生を送信ノードに伝達する方式であるELN (Explicit Loss Notification)により、送信側でFECの誤り訂正符号を動的に切りかえる方式を提案した。シミュレーションを用いて、パケット損失の発生状態 に応じて、最適なFECの誤り符号を切りかえることによって、性能が向上できることを示した。
　
［関連発表論文］
  1. Masahiro Miyoshi, Masashi Sugano and Masayuki Murata, “Improving TCP performance for wireless cellular networks by adaptive FEC combined with explicit loss notification,” submitted to IEICE Transaction on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences, October 2001.
  2. Masahiro Miyoshi, Masashi Sugano and Masayuki Murata, “An acknowledgement control approach for performance improvement of TCP in wireless cellular network environment,” submitted to IEICE Transaction on Communication, June 2001.
  3. Masahiro Miyoshi, Masashi Sugano and Masayuki Murata, “Performance evaluation of TCP throughput on wireless cellular networks,” in Proceedings of IEEE Vehicular Technology Conference 2001 Spring (VTC2001 Spring), (Rhodes Island), May 2001.
  4. Masahiro Miyoshi, Masashi Sugano and Masayuki Murata, “Performance improvement of TCP in wireless cellular network based on acknowledgement control,” in Proceedings of the 7th Asia-Pacific Conference on Communications (APCC 2001), (Tokyo), pp. 505-508, September 2001.
  5. Masahiro Miyoshi, Masashi Sugano and Masayuki Murata, “Performance improvement of TCP on wireless cellular networks by adaptive FEC combined with explicit loss notification,” to be presented at IEEE Vehicular Technology Conference 2002 Spring, May 2002.
  6. 三好昌弘, 菅野正嗣, 村田正幸, “ワイヤレスセルラーネットワークにおける下位層プロトコルの影響を考慮したTCPスループットの性能評価,” 電子情報通信学会論文誌B (採録予定), December 2001.

4.8.2 アドホックネットワークの性能向上に関する研究（富士電機社との共同研究）

本研究では、まず、アドホックネットワークの製品であるフレキシブル無線ネットワーク(FRN) に着目し、その評価と性能向上を行なった。FRNには、各ホップでパケットの受領確認を行ない、送信に失敗した場合はそのパケットを再送する機構が実装さ れている。この機構はパケットの到着率を高める効果をもっているが、同時にパケットの複製をまねくことでネットワーク性能を劣化させてしまうことが明らか となった。そこで、このようなパケット複製の過程を明らかにし、これを考慮した性能向上手法を提案した。提案方式を実装したシミュレーションを通して、提 案手法が複製パケットの発生を抑え性能を改善できることを示した。
　また、有線ネットワークとの統合によって、アドホックネットワーク上でのTCPの重要性が増している。本研究で対象としたFRNの上位層としてTCPを 適用した場合の特性は明らかではなく、性能改善の余地があると考えられる。そこで、アドホックネットワークにおけるTCPの性能向上手法として提案されて いるELFN (Explicit Link Failure Notification) 手法をFRNに適用することによって、性能向上を目指した。その際、FRNが保持している経路情報を利用することにより、ELFNをさらに改良することが 可能となる。提案手法を実装したシミュレーションにより、FRNにおけるTCPのスループットが向上できることを示した。
　
［関連発表論文］
  1. Takayuki Yamamoto, Masashi Sugano, Masayuki Murata, Takaaki Hatauchi and Yohei Hosooka, “Performance improvement of an ad hoc network system for wireless data service,” submitted to IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences, November 2001.
  2. Takayuki Yamamoto, Masashi Sugano, Masayuki Murata, Takaaki Hatauchi and Yohei Hosooka, “Performance improvement in ad hoc wireless networks with consideration to packet duplication,” in Proceedings of the 7th Asia-Pacific Conference on Communications (APCC 2001), (Tokyo), pp. 348-351, September 2001.
  3. Takayuki Yamamoto, Masashi Sugano, Masayuki Murata, Takaaki Hatauchi and Yohei Hosooka, “Performance evaluation and improvement of an ad hoc wireless network,” to be presented at the 16th International Conference on Information Networking (ICOIN-16), January 2002.
  4. 山本貴之, 菅野正嗣, 村田正幸, 畠内孝明, 細岡洋平, “アドホック無線ネットワークにおける再送によるパケット複製を考慮した性能向上手法の検討,” 電子情報通信学会技術研究報告 (RCS2001-20, CQ2001-04), pp. 23-30, April 2001.
  5. 幸太一, “アドホック無線ネットワークにおける経路情報を利用したTCP性能向上手法の提案,” 大阪大学基礎工学部情報科学科特別研究報告, February 2002.

4.8.3 アドホックネットワークにおける低遅延ルーティングプロトコルに関する研究

従来のアドホックネットワーク上のTCPに関する研究のほとんどは、TCPコネクションは永続的なものであると仮定し、定常状態でのスループットを測定す るものであった。しかしながら、Webトラヒックやセンサネットワークの特性を考えると、コネクション時間の短いTCPトラヒックが数多く発生する。この ような環境では、ルートの探索やコネクションの確立に必要な時間が占める割合が大きくなり性能に大きな影響を及ぼす。そこで本研究では、生存時間の短い TCPコネクションが多く用いられるアドホックネットワーク環境における性能向上を実現するルーティングプロトコルであるLHR (Low-latency Hybrid Routing protocol) を提案し、その評価を行なった。シミュレーションを通して、LHRは、これまで提案されているいくつかの代表的なルーティングプロトコルよりも短時間で TCPコネクションを確立できる能力があることが確かめられた。
　
［関連発表論文］
  1. Takayuki Yamamoto, Masashi Sugano and Masayuki Murata, “Low latency routing for short-lived TCP connections in wireless ad hoc networks,” submitted to IEEE Workshop on Communications Quality & Reliability, November 2001.
  2. 山本貴之, 菅野正嗣, 村田正幸, “アドホックネットワークにおける生存時間の短いTCPコネクションのための低遅延ルーティングプロトコルの提案,” 電子情報通信学会総合大会, March 2002.
  3. Takayuki Yamamoto, “A study on transport/routing protocols on ad hoc networks for high-speed data service,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.

５．社会貢献に関する業績

５．１ 教育面における社会貢献

5.1.1 学外活動

  1. 鳥取環境大学「ネットワークI」非常勤講師
  2. 南山大学非常勤講師「情報・通信科学論B」
  3. 日本技術者教育認定機構 (JABEE) 審査試行への参加
（以上、村田）

5.1.2 研究部門公開

以下の行事に際して研究室開放を実施し、多くの見学者を得た。
  1. 2000年11月3日：大阪大学 大学祭オープンラボラトリ

    図６　オープンラボラトリでのデモの様子
  2. 2000年12月25日：大阪大学基礎工学部情報科学科高校生一日体験入学

５．２ 学会活動

5.2.1 国内学会における活動

以下の研究専門委員会に参画している。
  1. 電子情報通信学会フォトニックネットワークをベースとする次世代インターネット技術研究会
  2. 電子情報通信学会テレコミュニケーションマネージメント研究会
  3. 電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
  4. 電子情報通信学会新世代ネットワークミドルウエアと分散コンピューティング時限研究専門委員会
  5. 情報処理学会マルチメディア通信と分散処理研究会
（以上、村田）
そのほか、研究会での論文発表やパネル討論／講演などを通じて学会への貢献を行っている。

5.2.2 論文誌編集

以下の論文誌・特集号の編集委員を務めた。
  1. Special Issue on “New Developments on QoS Technologies for Information Networks,” IEICE Transactions on Communications, June 2001.
  2. Special Issue on “Traffic Control and Performance Evaluation in the Internet,” IEICE Transactions on Communications, January 2002.
  3. 情報処理学会論文誌 “Multimedia Communications” 特集号編集委員会委員, 2002.
  4. Guest Co-Editor, Special Issue on “Optical Network Reliability,” SPIE Optical Networks Magazine, April 2002.
  5. Special Issue on “Special Section on Papers Selected from ITC-CSCC 2001,” IEICE Transactions on Fundamentals, April 2002.
（以上、村田）

5.2.3 国際会議への参画

以下の国際会議の運営に参画し、国際的な学術交流のために貢献している。
  1. IEEE INFOCOM 2001, Technical Program Committee Member
  2. Internet Performance Symposium (IPS 2001), Technical Program Committee Member
  3. Joint 4th International Conference on ATM and High Speed Intelligent Internet 2001, Technical Program Committee Member
  4. High Performance and Computing 2001, Technical Program Committee Member
  5. International Conference on the Performance and QoS of Next Generation Networking 2001, Technical Program Committee Member
  6. The 7th Asia-Pacific Conference on Communications (APCC 2001), Technical Program Committee Member
  7. International Conference on Network Protocols 2001, Technical Program Committee Member
  8. IEEE INFOCOM 2002, Technical Program Committee Member
  9. IEEE International Conference on Communications 2002, QoS Symposium, Technical Program Committee Member
  10. IEEE Internet Performance Symposium (IPS 2002), Technical Program Committee Member
  11. The Sixth International Symposium on Parallel Architectures, Algorithms, and Networks, 2002, Technical Program Committee Member
  12. World Telecommunications Congress & International Switching Symposium (WTC/ISS) 2002, 連絡会委員
  13. 2002 IEEE Workshop on High Performance Switching and Routing (HPSR2002), Technical Program Committee Member
  14. IEEE Communication Quality and Reliability International Workshop (CQR 2002), Executive Committee Member
  15. Opticomm 2002, Program Committee Member
（以上、村田）
  1. IFIP/IEEE International Conference on Management of Multimedia Networks and Services 2001 (MMNS 2001), Technical Program Committee Member
  2. IEEE Globecom 2001, Session Chair, November 2001.
  3. IEEE Communication Quality and Reliability International Workshop (CQR 2002), Technical Program Committee Member
  4. IEEE International Conference on Communications 2002, QoS Symposium, Technical Program Committee Member
（以上、長谷川）

5.2.4 学会における招待講演・パネル

  1. 電子情報通信学会 第18回情報ネットワーク・ネットワークシステム研究ワークショップ 招待講演, “プロトコルの高速化と公平性,” March 13, 2002.
  2. 電子情報通信学会2002年総合大会パネル討論「ブロードバンド通信時代のLSI開発」座長, March 2002.
  3. 電子情報通信学会　情報ネットワーク研究会 招待講演, “光ネットワーク実現に向けたフォトニックパケットスイッチの技術課題,” December 2001（講演者　北山研一）.
  4. 電子情報通信学会 第15回光通信システムシンポジウム　パネル討論「ブロードバンド時代のサービス、そして技術」座長、December 6 2001.
  5. 電子情報通信学会情報ネットワーク研究会 招待講演, “インターネットフローの公平性,” October 2001（講演者　長谷川剛）.
  6. 電子情報通信学会　コミュニケーションクオリティ研究会 招待講演, “次世代ネットワークとQoS,” September 2001.
  7. 電子情報通信学会通信ソサイエティ大会シンポジウム 招待講演, “ユーザレベルの品質保証を実現するQoSマッピング技術,”, September 2001（講演者　若宮直紀）.
  8. 電子情報通信学会ソサイエティ大会 パネル討論「フォトニックルーチング：近未来像と将来像」, “フォトニックIPルータへの展開,” September 2001.
  9. Masayuki Murata, “On network dimensioning approach for the Internet,” IEEE CQR 2001 International Workshop, (Texas), May 2001.
（以上、村田）
  1. 電子情報通信学会情報ネットワーク研究会 招待講演, “インターネットフローの公平性,” October 2001.
（以上、長谷川）

5.2.5 招待論文

(1) Masayuki Murata, “On a network dimensioning approach for the Internet,” IEICE Transactions on Communications, vol. E85-B, no. 1, pp. 3-13, January 2002. (Invited Paper)

5.2.6 学会表彰

電子情報通信学会テレコミュニケーションマネージメント研究会2001年度研究賞
岡本卓也, 寺井達彦, 長谷川剛, 村田正幸, “HTTP Proxyサーバにおける動的コネクション管理方式,” 電子情報通信学会技術研究報告(TM2001-51), pp. 47-52, November 2001.

５．３ 産学連携

5.3.1 企業との共同研究以下のように、企業との直接的な共同研究を進めている。

  1. NTTネットワークサービスシステム研究所「高速パケットルータにおけるテーブル検索アルゴリズムのモデル化と性能評価手法に関する研究」
  2. NEC「高速パケットフロー識別アルゴリズムに関する研究」
  3. 日立製作所「動画像配信システムに関する研究」
  4. 富士電機「アドホックネットワークにおけるデータ転送制御プロトコル、経路制御プロトコルに関する研究」
そのほか、NHK客員研究員を務めている（村田）。

5.3.2 学外での講演

  1. NECユニバーシティ第42期基幹技術研修講師　「インターネットにおけるトラヒックエンジニアリングの最新研究動向と今後の課題」, November 2001.
  2. NECユニバーシティ第43期基幹技術研修講師「インターネットの高速化における諸問題」, January 11, 2002.
  3. 日本アイ・ビー・エム　東京基礎研究所講演会「インターネットにおけるネットワークプロビジョニング」, January 18, 2002.
  4. 大阪大学社会人教育講座 情報通信技術（IT）教育セミナー「セキュア・ネットワーク技術」、 “マルチメディアネットワーク,” January 29, 2002.
（以上、村田）
  1. 大阪大学社会人教育講座 情報通信技術（IT）教育セミナー「セキュア・ネットワーク技術」、 “ユーザレベルのセキュリティ,” February 7, 2002.
（以上、長谷川）

5.3.3 特許

  1. 細岡洋平、畠内孝明、山本貴之、菅野正嗣、村田正幸「無線通信システムにおけるパケット中継制御方式」出願中
  2. 細岡洋平、畠内孝明、山本貴之、菅野正嗣、村田正幸「無線通信ネットワークシステム、無線端末、無線通信方法およびプログラム」出 願中
  3. 下西英之, 牧一之進, 村田正幸「フロー間の公平性を保証するノード装置」出願中
  4. 北山研一, 村田正幸「光波長分割多重通信用の光波合流・分岐方法とその装置」出願中
  5. 原井洋明, 村田正幸「パケットスイッチにおける優先パケット転送を実現するバッファ管理方式、および、光パケットスイッチへの実装方式」出願中

５．４ プロジェクト活動

現在、以下の研究プロジェクトに参画している。
  1. 日本学術振興会科学研究費　特定領域研究C 「ITの深化の基盤を拓く情報学研究」（平成１３年度より） 計画班A05 「最先端の情報通信システムを活用した新しい研究手法」分担
  2. 文部科学省　科学技術振興調整費（先導的研究等）「モバイル環境向P2P型情報共有基盤の確立」
  3. 日本学術振興会 未来開拓学術研究推進事業 「高度マルチメディア応用システム構築のための先進的ネットワークアーキテクチャの研究」分担
  4. 通信・放送機構　創造的情報通信技術研究開発推進制度「高速・高品質・高機能インターネットのためのフォトニックルータの研究開 発」分担
  5. 日本学術振興会科学研究費補助金 基盤研究(B)「高速・高品質データ転送機構を具備した高性能エンドシステムアーキテクチャの研究」
  6. 通信・放送機構　研究委託「光バーストスイッチングを用いたフォトニックネットワーク技術の研究開発」分担
  7. 文部科学省 科学技術振興調整費 新興分野人材養成（基盤的ソフトウェア）「セキュア・ネットワーク人材養成」分担
（以上、村田）
  1. 通信・放送機構 創造的情報通信技術研究開発推進制度「インターネットにおける多ユーザ間の公平性に関する研究」
  2. 日本学術振興会 科学研究費補助金 奨励(A)「高機能・高性能フロー処理方式の提案とネットワークプロセッサ上での実装と評価」
  3. (財)電気通信普及財団 研究助成金「次世代高速インターネットのためのWebサーバ技術に関する研究」
  4. 文部科学省 科学技術振興調整費 新興分野人材養成（基盤的ソフトウェア）「セキュア・ネットワーク人材養成」分担
（以上、長谷川）

５．５ その他の活動

  1. 日本学術振興会のインターネット技術研究委員会の研究活動に参画し、「次世代ネットワーク構築のための基盤技術研究分科会(NGN)」主査
  2. 中小企業総合事業団　平成13年度課題対応技術革新促進事業（課題対応新技術研究調査事業）審査員
  3. 中小企業総合事業団　平成13年度課題対応技術革新促進事業（課題対応新技術研究開発事業）審査員
  4. 通信・放送機構「大阪府マルチメディア・モデル図書館展開事業」研究員
  5. 通信・放送機構「大阪府マルチメディア・モデル図書館展開事業」アドバイザ
  6. NECネットワークス社外アドバイザ
  7. 経済産業省 中小企業地域新生コンソーシアム研究開発事業に関する案件 事前評価委員
（以上、村田）
  1. 通信・放送機構「次世代広帯域ネットワーク利用技術の研究開発」プロジェクト、「ギガビットレベルリンクにおけるTCP/IPの適用性に関す る研究」研究フェロー
（以上、長谷川）

2001年度研究発表論文一覧


著書

  1. 村田正幸、“社会基盤としてのインターネット,” （1章～３章担当）, 岩波書店, September 2001.
  2. Shin’ichi Arakawa and Masayuki Murata, “Reliability issues in IP over photonic networks.” accepted for publication in Quality and Reliability of Large Scale Telecom Systems, John Wiley, 2002.
学術論文誌
  1. Go Hasegawa and Masayuki Murata, “Survey on fairness issues in TCP congestion control mechanisms,” IEICE Transactions on Communications, vol. E84-B, pp. 1461-1472, June 2001.
  2. Kouhei Fujimoto, Shingo Ata and Masayuki Murata, “Statistical analysis of packet delays in the Internet and its application to playout control for streaming applications,” IEICE Transactions on Communications, vol. E84-B, pp. 1504-1512, June 2001.
  3. Kazumine Matoba, Shingo Ata and Masayuki Murata, “Improving bandwidth estimation for internet links by statistical methods,” IEICE Transactions on Communications, vol. E84-B, pp. 1521-1531, June 2001.
  4. Masayuki Murata and Ken-ichi Kitayama, “A perspective on photonic multi-protocol label switching,” IEEE Network Magazine, vol. 15, no. 4, pp. 56-63, July/August 2001.
  5. Shingo Ata, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Performance improvement of ABT protocols with combined bandwidth/buffer reservation,” Performance Evaluation, vol. 46/4, pp. 255-274, November 2001.
  6. Ken-ichi Kitayama and Masayuki Murata, “Photonic access node using optical code-based label processing and its applications to optical data networking,” IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology, vol. 19, no. 10, pp. 1401-1415, October 2001.
  7. Masayuki Murata, “On a network dimensioning approach for the Internet,” IEICE Transactions on Communications, vol. E85-B, no. 1, pp. 3-13, January 2002. (Invited Paper)
  8. Keiichi Takagaki, Hiroyuki Ohsaki and Masayuki Murata, “Analysis of a window-based flow control mechanism based on TCP Vegas in heterogeneous network environment,” IEICE Transactions on Communications, vol. E85-B, pp. 89-97, January 2002.
  9. Hiroyuki Ohsaki, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Steady state analysis of the RED gateway: stability, transient behavior, and parameter setting,” IEICE Transactions on Communications, vol. E85-B, pp. 107-115, January 2002.
  10. Hector Akamine, Naoki Wakamiya and Hideo Miyahara, “Heterogeneous video multicast in an active network,” IEICE Transactions on Communications, vol. E85-B, pp. 284-292, January 2002.
  11. Ken-ichi Baba, Takashi Yamaguchi, Kazuhiro Gokyuu and Masayuki Murata, “A path accommodation method for reliable ring networks with optical compression TDM,” to appear in International Journal of Communication Systems, vol. 15, no. 1, 2002.
  12. Shin’ichi Arakawa and Masayuki Murata, “Light path management of logical topology with incremental traffic changes for reliable IP over WDM networks,” to appear in Optical Networks Magazine, April 2002.
  13. 三好昌弘, 菅野正嗣, 村田正幸, “ワイヤレスセルラーネットワークにおける下位層プロトコルの影響を考慮したTCPスループットの性能評価,” 電子情報通信学会論文誌B (採録予定), December 2001.
  14. Go Hasegawa, Tatsuhiko Terai, Takuya Okamoto and Masayuki Murata, “Scalable resource management for high-performance Web servers,” submitted to IEEE/ACM Transactions on Networking, October 2001.
  15. Masahiro Miyoshi, Masashi Sugano and Masayuki Murata, “An acknowledgement control approach for performance improvement of TCP in wireless cellular network environment,” submitted to IEICE Transaction on Communication, June 2001.
  16. Masahiro Miyoshi, Masashi Sugano and Masayuki Murata, “Improving TCP performance for wireless cellular networks by adaptive FEC combined with explicit loss notification,” submitted to IEICE Transaction on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences, October 2001.
  17. Takayuki Yamamoto, Masashi Sugano, Masayuki Murata, Takaaki Hatauchi and Yohei Hosooka, “Performance improvement of an ad hoc network system for wireless data service,” submitted to IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences, November 2001.
  18. Kazumine Matoba, Shingo Ata and Masayuki Murata, “Capacity dimensioning based on traffic measurement in the Internet,” submitted to Performance Evaluation, January 2002.

国際会議会議録

  1. Masayuki Murata, “On network dimensioning approach for the Internet,” IEEE CQR 2001 International Workshop, (Texas), May 2001.
  2. Ikutaro Ogushi, Shin’ichi Arakawa, Masayuki Murata and Ken-ichi Kitayama, “Parallel reservation protocols for achieving fairness in optical burst switching,” in Proceedings of 2001 IEEE Workshop on High Performance Switching and Routing, pp. 213-217, May 2001.
  3. Masahiro Miyoshi, Masashi Sugano and Masayuki Murata, “Performance evaluation of TCP throughput on wireless cellular networks,” in Proceedings of IEEE Vehicular Technology Conference 2001 Spring (VTC2001 Spring), (Rhodes Island), May 2001.
  4. Masaki Miyabayashi, Naoki Wakamiya, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “MPEG- TFRCP: Video transfer with TCP-friendly rate control protocol,” in Proceedings of IEEE International Conference on Communications 2001 (ICC2001), (Helsinki), pp. 137-141, June 2001.
  5. Keiichi Takagaki, Hiroyuki Ohsaki and Masayuki Murata, “Analysis of a widow-based flow control mechanism based on TCP Vegas in heterogeneous network environment,” in Proceedings of IEEE International Conference on Communications 2001 (ICC 2001), June 2001.
  6. Kouhei Fujimoto, Shingo Ata and Masayuki Murata, “Playout control for streaming applications by statistical delay analysis,” in Proceedings of IEEE International Conference on Communications 2001 (ICC 2001), (Helsinki), pp. 2337-2342, June 2001.
  7. Shingo Ata, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Efficient cache structures of IP routers to provide policy-based services,” in Proceedings of IEEE International Conference on Communications 2001 (ICC 2001), pp. 1561-1565, June 2001.
  8. Shin’ichi Arakawa and Masayuki Murata, “On incremental capacity dimensioning in reliable IP over WDM networks,” in Proceedings of OPTICOMM, pp. 153-163, August 2001.
  9. Masahiro Sasabe, Naoki Wakamiya, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Proxy caching mechanisms with video quality adjustment,” in Proceedings of SPIE International Symposium ITCom 2001, (Denver), pp. 276-284, August 2001.
  10. Hiroyuki Ohsaki, Keiichi Takagaki and Masayuki Murata, “A control theoretical analysis of a window-based flow control mechanism for TCP connections with different propagation delays,” in Proceedings of SPIE’s International Symposium on the Convergence of Information Technologies and Communications, August 2001.
  11. Ken-ichi Kitayama, Kiyoshi Onohara and Masayuki Murata, “Almost packet loss-free asynchronous, variable-length optical packet switch with WDM buffering,” in Proceedings of 27th European Conference on Optical Communication, (Amsterdam), September 2001.
  12. Takayuki Yamamoto, Masashi Sugano, Masayuki Murata, Takaaki Hatauchi and Yohei Hosooka, “Performance improvement in ad hoc wireless networks with consideration to packet duplication,” in Proceedings of the 7th Asia-Pacific Conference on Communications (APCC 2001), (Tokyo), pp. 348-351, September 2001.
  13. Masayuki Murata and Ken-ichi Kitayama, “Perspective on photonic multi-protocol label switching ? Comparisons of WDM-based and OC (optical code)-based approaches,” Proceedings of the 7th Asia-Pacific Conference on Communications (APCC 2001), (Tokyo), pp. 236-239, September 2001.
  14. Ken-ichi Kitayama, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “A 1,000-channel WDM network can resolve network bottleneck,” Proceedings of the 7th Asia-Pacific Conference on Communications (APCC 2001), (Tokyo), pp.113-116, September 2001.
  15. Masahiro Miyoshi, Masashi Sugano and Masayuki Murata, “Performance improvement of TCP in wireless cellular network based on acknowledgement control,” in Proceedings of the 7th Asia-Pacific Conference on Communications (APCC 2001), (Tokyo), pp. 505-508, September 2001.
  16. Naoki Wakamiya, Masaki Miyabayashi, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “MPEG-4 video transfer with TCP-friendly rate control,” in Proceedings of IFIP/IEEE International Conference on Management of Multimedia Networks and Services 2001 (MMNS 2001), vol. LNCS2216, (Chicago), pp. 29-42, October 2001.
  17. Junichi Katou, Shin’ichi Arakawa and Masayuki Murata, “Design method of logical topologies in WDM network with quality of protection,” in Proceedings of Workshop on Optical Networking, November 2001.
  18. Naoki Wakamiya, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Cooperative video streaming mechanisms with video quality adjustment,” in Proceedings of 4th Asia-Pacific Symposium on Information and Telecommunication Technologies (APSITT 2001), (Katmandu & Atami), pp. 106-110, November 2001.
  19. Tatsuhiko Terai, Takuya Okamoto, Go Hasegawa and Masayuki Murata, “Design and implementation experiments of scalable socket buffer tuning,” in Proceedings of 4th Asia-Pacific Symposium on Information and Telecommunication Technologies (APSITT 2001), (Katmandu & Atami), pp. 123-127, November 2001.
  20. Go Hasegawa and Masayuki Murata, “Dynamic threshold control of RED for fairness among thousands TCP connections,” in Proceedings of 4th Asia-Pacific Symposium on Information and Telecommunication Technologies (APSITT 2001), (Katmandu & Atami), pp. 213-217, November 2001.
  21. Hiroyuki Hisamatsu, Hiroyuki Ohsaki and Masayuki Murata, “On modeling feedback congestion control mechanism of TCP using fluid flow approximation and queuing theory,” in Proceedings of 4th Asia-Pacific Symposium on Information and Telecommunication Technologies (APSITT 2001), (Katmandu & Atami), pp. 218-222, November 2001.
  22. Go Hasegawa, Tatsuhiko Terai, Takuya Okamoto and Masayuki Murata, “Scalable socket buffer tuning for high-performance Web servers,” in Proceedings of IEEE International Conference on Network Protocols 2001 (ICNP 2001), pp. 281-289, November 2001.
  23. Go Hasegawa and Masayuki Murata, “Analysis of dynamic behaviors of many TCP connections sharing Tail-drop/RED routers,” in Proceedings of IEEE GLOBECOM 2001, November 2001.
  24. Kazumine Matoba, Shingo Ata and Masayuki Murata, “Capacity dimensioning based on traffic measurement in the Internet,” in Proceedings of IEEE GLOBECOM 2001, vol. 4, pp. 2532-2536, November 2001.
  25. Hiroyuki Ohsaki, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Modeling end-to-end packet delay dynamics of the Internet using system identification,” in Proceedings of Seventeenth International Teletraffic Congress, December 2001.
  26. Masayuki Murata and Shojiro Nishio, “New rganizations for IT-related R&D at Osaka University,” Proceedings of 4th AEARU Workshop on Computer Science, (Kyoto), December 2001.
  27. Ryo Kawabe, Shingo Ata and Masayuki Murata, “Performance prediction methods for address lookup algorithms of IP routers,” to be presented atProceedings of the 16th International Conference on Information Networking (ICOIN-16), pp. 6B-3.1-6B-3.11　January 2002.
  28. Takayuki Yamamoto, Masashi Sugano, Masayuki Murata, Takaaki Hatauchi and Yohei Hosooka, “Performance evaluation and improvement of an ad hoc wireless network,” to be presented at the 16th International Conference on Information Networking (ICOIN-16), January 2002.
  29. Motohisa Kishimoto, Hiroyuki Ohsaki and Masayuki Murata, “Analyzing the impact of TCP connections variation on transient behavior of RED gateway,” to be presented at the 16th International Conference on Information Networking (ICOIN-16), January 2002.
  30. Hiroyuki Ohsaki, Mitsushige Morita and Masayuki Murata, “On modeling round-trip time dynamics of the Internet using system identification,” to be presented at the 16th International Conference on Information Networking (ICOIN-16), January 2002.
  31. Yukinobu Fukushima, Shin’ichi Arakawa, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “A design method for logical topologies with consideration of wavebands,” in Proceedings of The Sixth Working Conference on Optical Network Design and Modeling (ONDM 2002), (Torino), February 2002.
  32. Hiroaki Harai and Masayuki Murata, “Prioritized buffer management in photonic packet switches for DiffServ assured forwarding,” in Proceedings of The Sixth Working Conference on Optical Network Design and Modeling (ONDM 2002), (Torino), February 2002.
  33. Ken-ichi Kitayama, Kiyoshi Onohara and Masayuki Murata, “Capability of optical code-based MPLS (OC-MPLS),” in Proceedings of The Sixth Working Conference on Optical Network Design and Modeling (ONDM 2002), (Torino), February 2002.
  34. Hideyuki Shimonishi, Ichinoshin Maki, Tsutomu Murase and Masayuki Murata, “Dynamic fair bandwidth allocation for diffserv classes,” to be presented at IEEE International Conference on Communications 2002 (ICC 2002), April 2002.
  35. Ryo Kawabe, Shingo Ata and Masayuki Murata, “On performance prediction of address lookup algorithms of IP routers through simulation and analysis techniques,” to be presented at IEEE International Conference on Communications 2002 (ICC 2002), April 2002.
  36. Masahiro Miyoshi, Masashi Sugano and Masayuki Murata, “Performance improvement of TCP on wireless cellular networks by adaptive FEC combined with explicit loss notification,” to be presented at IEEE Vehicular Technology Conference 2002 Spring, May 2002.
  37. Masayuki Murata and Ken-ichi Kitayama, “Ultrafast photonic label switch for asynchronous packets of variable length,” to be presented at IEEE INFOCOM 2002, June 2002.
  38. Ryo Kawabe, Shingo Ata and Masayuki Murata, “Performance prediction method for IP lookup algorithms,” to be presented at 2002 Workshop on High Performance Switching and Routing (HPSR), December 2001.
  39. Haruki Tojo, Go Hasegawa and Masayuki Murata, “Design and implementation of experimental network emulator with Intel IXP1200 network processor,” submitted to IEEE GLOBECOM 2002, February 2002.
  40. Kouhei Fujimoto, Shingo Ata and Masayuki Murata, “Adaptive playout buffer algorithm for enhancing perceived quality of streaming applications,” submitted to IEEE GLOBECOM 2002, February 2002.
  41. Takuya Okamoto, Tatsuhiko Terai, Go Hasegawa and Masayuki Murata, “A resource/connection management scheme for HTTP proxy servers,” submitted to ACM SIGCOMM 2002, February 2002.
  42. Naoki Wakamiya, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “On proxy caching mechanisms for cooperative video streaming in heterogeneous environments,” submitted to The Eleventh International World Wide Web Conference WWW 2002 Intenational Workshop on Quality of Service (IWQoS), May November 2001.
  43. Takuya Okamoto, Tatsuhiko Terai, Go Hasegawa and Masayuki Murata, “A resource/connection management scheme for HTTP proxy servers, submitted to the Second IFIP-TC6 Networking Conference (Networking 2002), November 2001.
  44. Hiroyuki Ohsaki, Mitsushige Morita and Masayuki Murata, “Measurement-based modeling of Internet round-trip time dynamics using system identification,” submitted to the Second IFIP-TC6 Networking Conference (Networking 2002), November 2001.
  45. Koichi Tokuda, Go Hasegawa and Masayuki Murata, “Analysis and improvement of the fairness between long-lived and short-lived TCP connections,” submitted to Seventh International Workshop on Protocols for High Speed Networks (PfHSN 2002), November 2001.
  46. Takayuki Yamamoto, Masashi Sugano and Masayuki Murata, “Low latency routing for short-lived TCP connections in wireless ad hoc networks,” submitted to IEEE Workshop on Communications Quality & Reliability, November 2001.
  47. Koichi Tokuda, Go Hasegawa and Masayuki Murata, “TCP throughput analysis with variable packet loss probability for improving fairness among long/short-lived TCP connections,” submitted to IEEE Workshop on Communications Quality & Reliability, November 2001.
  48. Morihiro Kouda, Go Hasegawa and Masayuki Murata, “Proxy mechanism for multiplexing TCP connections on the satellite Internet,” submitted to SPIE ITCOM 2002, January 2002.
  49. Naoki Wakamiya, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Video streaming systems with cooperative caching mechanisms,” submitted to SPIE International Symposium ITCom 2002, January 2002.
  50. Naoki Wakamiya, Masaki Miyabayashi, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Dynamic quality adaptation mechanisms for TCP-friendly MPEG-4 video transfer”, submitted to IEEE International Conference on Multimedia Expo 2002 (ICME2002), February 2002.
  51. Taketo Yamashita, Naoki Wakamiya, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Integrated resource allocation scheme for real-time video multicast”, submitted to The Eleventh International World Wide Web Conference WWW 2002 International Workshop on Quality of Service (IWQoS), May May 2002.
  52. Motohisa Kisimoto, Hiroyuki Ohsaki and Masayuki Murata, “On transient behavior analysis of random early detection gateway using a control theoretic approach”, submitted to The IEEE Control System Society Conference on Control Applications (CCA/CACSD 2002), September 2002.
  53. Takashi Yamaguchi, Ken-ichi Baba, Masayuki Murata and Ken-ichi Kitayama, “Packet scheduling for WDM fiber delay line buffers in photonic packet switches”, submitted to Opticomm 2002, March 2002.
  54. Hiroaki Harai and Masayuki Murata, “Performance analysis of prioritized buffer management in photonic packet switches for DiffServ assured service”, submitted to Opticomm 2002, March 2002.
  55. Junichi Katou, Shinichi Arakawa and Masayuki Murata, “Design method for logical topologies with quality of reliability in WDM networks”, submitted to Opticomm 2002, March 2002.

口頭発表（国内研究会など）

  1. 荒川伸一, 村田正幸, “IP over WDMネットワークにおけるプロテクションパスの段階的設計手法の提案,” 電子情報通信学会フォトニックネットワークをベースとする次世代インターネット技術研究会, pp. 24-31, April 2001.
  2. 長谷川剛, 板谷夏樹, 村田正幸, “バックボーンルータにおけるREDの動的閾値制御方式,” 電子情報通信学会技術研究報告 (NS2001-11), pp. 1-6, April 2001.
  3. 岸本統久, 大崎博之, 村田正幸, “TCPコネクション数の変動がREDゲートウェイの過渡特性に与える影響,” 電子情報通信学会技術研究報告 (NS2001-12), pp. 7-12, April 2001.
  4. 山本貴之, 菅野正嗣, 村田正幸, 畠内孝明, 細岡洋平, “アドホック無線ネットワークにおける再送によるパケット複製を考慮した性能向上手法の検討,” 電子情報通信学会技術研究報告 (RCS2001-20, CQ2001-04), pp. 23-30, April 2001.
  5. 笹部昌弘, 若宮直紀, 村田正幸, 宮原秀夫, “動画像品質調整可能なプロキシキャッシュのためのキャッシングメカニズム,” 電子情報通信学会技術研究報告書 (NS2001-53), pp. 31-36, June 2001.
  6. 川辺亮, 阿多信吾, 村田正幸, “高速フロー検索アルゴリズム評価のためのアドレス生成法,” ITRC 第9 回研究会, June 2001.
  7. 牧一之進, 下西英之, 村田正幸, 宮原秀夫, “高速バックボーンネットワークにおける公平性を考慮した階層化パケットスケジューリング方式,” 電子情報通信学会技術研究報告(NS2001-55), pp. 43-48, June 2001.
  8. Hector Akamine, Kazuhisa Nakada, Naoki Wakamiya, Masayuki Murata and Hideo Miyahara, “Implementation and evaluation of video Filtering filtering mechanisms for real-time multicast,” 電子情報通信学会技術研究報告 (NS 2001-50), pp. 13-18, June 2001.
  9. 山下岳人, 若宮直紀, 村田正幸, 宮原秀夫, “動画像マルチキャスト通信における統合化資源割当制御,” 電子情報通信学会技術研究報告(CQ2001-37), pp. 33-38, July 2001.
  10. 福島行信, 荒川伸一, 村田正幸, 宮原秀夫, “利用可能波長帯域を考慮した論理パストポロジー設計手法の提案,” 電子情報通信学会技術研究報告 (NS2001-67), pp. 33-38, July 2001.
  11. 竹森隆介, 馬場健一, 村田正幸, 北山研一, “フォトニックパケットスイッチに最適なバッファ構成手法,” 電子情報通信学会フォトニックネットワークをベースとするインターネット技術研究会 (PNI2001-7), pp. 48-55, July 2001.
  12. 村田正幸, 北山研一, “非同期可変長パケットを扱うフォトニックラベルスイッチの提案,” 電子情報通信学会フォトニックネットワークをベースとするインターネット技術研究会, July 2001.
  13. 村田正幸, “次世代ネットワークとQoS,” 電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会, September 2001（招待講演）.
  14. 加藤潤一, 荒川伸一, 村田正幸, “信頼性に関するQoSを考慮したWDMネットワークにおける論理トポロジー設計手法の提案,” 電子情報通信学会技術研究報告 (CQ2001-46), pp. 7-12, September 2001.
  15. 下西英之, 牧一之進, 村瀬勉, 村田正幸, 宮原秀夫, “ブロードバンドインターネットアクセスに対応したQoS制御技術 －公平なネットワーク利用の実現－,” 電子情報通信学会通信ソサイエティ大会報告 (SB-5-3), September 2001.
  16. 牧一之進, 下西英之, 村瀬勉, 村田正幸, 宮原秀夫, “公平なネットワーク利用を実現するスケーラブルなパケットスケジューリング方式,” 電子情報通信学会通信ソサイエティ大会報告 (SB-5-4), September 2001.
  17. 若宮直紀, 村田正幸, 宮原秀夫, “ユーザレベルの品質保証を実現するQoSマッピング技術,” 電子情報通信学会通信ソサイエティ大会シンポジウム, September 2001（招待講演）.
  18. 川辺亮, 阿多信吾, 村田正幸, “フロー特性を考慮した最長一致検索アルゴリズムの性能測,” 電子情報通信学会技術研究報告(IN2001-97), pp. 51-58, October 2001.
  19. 長谷川剛, 村田正幸, “インターネットフローの公平性,” 電子情報通信学会技術研究報告(IN2001-95), pp. 37-44, October 2001（招待講演）.
  20. 岡本卓也, 寺井達彦, 長谷川剛, 村田正幸, “HTTP Proxyサーバにおける動的コネクション管理方式,” 電子情報通信学会技術研究報告(NS2001-161, CQ2001-73, TM2001-51), pp. 47-52, November 2001.
  21. 若宮直紀, 村田正幸, 宮原秀夫, “プロキシ協調型動画像配信システムの検討,” 電子情報通信学会技術研究報告(NS2001-159, CQ2001-71, TM2001-49), pp. 35-40, November 2001.
  22. 森田光茂, 大崎博之, 村田正幸, “システム同定を用いたインターネットのパケット伝送遅延時間のモデル化に関する検討,” 電子情報通信学会技術研究報告(NS2001-160, CQ2001-72, TM2001-50), pp. 41-46, November 2001.
  23. 北山研一, 村田正幸, “光ネットワーク実現に向けたフォトニックパケットスイッチの技術課題,” 電子情報通信学会 情報ネットワーク研究会, December 2001（招待講演）.
  24. 原井洋明, 村田正幸, “DiffServを実現するための出力バッファ型光パケットスイッチにおけるバッファ管理法,” 電子情報通信学会光スイッチング研究会, December 2001.
  25. 山口貴詩, 馬場健一, 村田正幸, 北山研一, “フォトニックパケットスイッチにおけるWDMファイバ遅延線バッファのためのパケットスケジューリング,” 電子情報通信学会技術研究報告 (IN2001-116), pp. 15-22, December 2001.
  26. 久松潤之, 大崎博之, 村田正幸, “着目する TCPコネクションとネットワークの相互作用を考慮したTCPの定常特性および過渡特性解析に関する検討,” 電子情報通信学会技術研究報告(IN2001-149), pp. 1-6, January 2002.
  27. 徳田航一, 長谷川剛, 村田正幸, “転送データサイズの違いによるTCPコネクション間の不公平性に関する一検討,” 電子情報通信学会技術研究報告 (IN2001-150), pp. 7-12, January 2002.
  28. 岸本統久, 大崎博之, 村田正幸, “制御理論を用いたREDゲートウェイの過渡特性解析に関する検討,” 電子情報通信学会技術研究報告(IN2001-151), pp. 13-18, January 2002.
  29. 寺井達彦, 岡本卓也, 長谷川剛, 村田正幸, “Webプロキシサーバにおける動的資源管理方式の提案と実装,” 電子情報通信学会技術研究報告, February 2002.
  30. 加藤潤一, 荒川伸一, 村田正幸, “WDMネットワークにおける障害回復時間を考慮したQoP を実現する論理トポロジー設計手法の提案,” 電子情報通信学会ネットワークシステム研究会, February 2002.
  31. 竹森隆介, 馬場健一, 村田正幸, 北山研一, “フォトニックパケットスイッチにおける2 × 2バッファスイッチのスケジューリング,” 電子情報通信学会技術研究報告IA2002, February 2002.
  32. 後藤嘉宏, 阿多信吾, 村田正幸, “P2Pサービスにおける実ネットワークを考慮した論理トポロジー構築手法,” 電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会, February 2002.
  33. 川辺亮, 阿多信吾, 村田正幸, “実トラヒック分布を考慮したアドレス生成手法とルータ性能評価への適用,” 電子情報通信学会ネットワークシステム研究会, March 2002.
  34. 藤本康平, 阿多信吾, 村田正幸, “ユーザ品質を考慮したストリーミングアプリケーションのためのプレイアウト制御機構,” 電子情報通信学会テレコミュニケーションマネージメント研究会, March 2002.
  35. 幸田守弘, 長谷川剛, 村田正幸, “衛星インターネットにおけるTCPコネクション多重化のためのプロキシ機構に関する研究,” 電子情報通信学会情報ネットワーク研究会, March 2002.
  36. 宮林正樹, 若宮直紀, 村田正幸, 宮原秀夫, “TCPデータ通信との公平性を考慮したMPEG-4動画像通信のための品質調整機構,” 電子情報通信学会情報ネットワーク研究会, March 2002.
  37. 東條晴基, 長谷川剛, 村田正幸, “ネットワークプロセッサを用いた実験用ネットワークエミュレータシステムの構築,” 電子情報通信学会情報ネットワーク研究会, March 2002.
  38. 山本貴之, 菅野正嗣, 村田正幸, “アドホックネットワークにおける生存時間の短いTCPコネクションのための低遅延ルーティングプロトコルの提案,” 電子情報通信学会総合大会, March 2002.

解説・その他

  1. 石原哲靖, 村田正幸, “基礎工学部情報科学科におけるPBL教育に関する取り組みとプレゼンテーション能力の育成,” サイバーメディア・フォーラム, No. 2, September 2001.

2001年度特別研究報告・修士論文・博士論文

博士論文

  1. Hiroshi Kitamura, “Protocols design and implementation for the IPv6 Internet,” Ph.D thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.

修士論文

  1. Junichi Katou, “Design method for logical topologies with quality of protection in WDM networks,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.
  2. Ryo Kawabe, “Performance prediction method for address lookup algorithms based on statistical traffic analysis,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.
  3. Morihiro Kouda, “Proxy mechanism for multiplexing TCP connections on the satellite Internet,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.
  4. Tatsuhiko Terai, “Dynamic resource management for TCP connections at Internet servers,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.
  5. Kouhei Fujimoto, “Adaptive playout buffer algorithm for enhancing perceived quality of streaming applications,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.
  6. Ichinoshin Maki, “A study on high speed and scalable packet scheduling method for achieving fair service,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.
  7. Masaki Miyabayashi, “Dynamic quality adaptation mechanisms for TCP-friendly MPEG video transfer,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.
  8. Mitsushige Morita, “Studies on modeling packet delay dynamics using system identification and its application for designing a rate-based congestion control mechanism,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.
  9. Taketo Yamashita, “Integrated resource allocation scheme for real-time video multicast,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.
  10. Takayuki Yamamoto, “A study on transport/routing protocols on ad hoc networks for high-speed data service,” Master’s thesis, Graduate School of Engineering Science, Osaka University, February 2002.

卒業研究報告

  1. 石田晋哉, “WDMネットワークにおける動的再構成のためのパス交換手法の提案,” 大阪大学基礎工学部情報科学科特別研究報告, February 2002.
  2. 江口智也, “多変量解析を用いたアクティブキュー管理機構の性能評価に関する検討,” 大阪大学基礎工学部情報科学科特別研究報告, February 2002.
  3. 谷口義明, “動画像品質調整機能を組み込んだプロキシキャッシングシステムの実装と評価,” 大阪大学基礎工学部情報科学科特別研究報告, February 2002.
  4. 土居聡, “IPv6ネットワークにおけるエニーキャスト通信実現のためのプロトコル設計と実装,” 大阪大学基礎工学部情報科学科特別研究報告, February 2002.
  5. 東條晴基, “ネットワークプロセッサを用いた実験用ネットワークエミュレータシステムの構築,” 大阪大学基礎工学部情報科学科特別研究報告, February 2002.
  6. 幸太一, “アドホック無線ネットワークにおける経路情報を利用したTCP性能向上手法の提案,” 大阪大学基礎工学部情報科学科特別研究報告, February 2002
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