研究者詳細 - 山中　直明

研究発表 - 山中　直明

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Energy Saving Optical Access Network based on Hybrid Passive/Active Architecture

徳橋和将, 石井大介, 岡本聡, 山中直明

[国内会議] 電子情報通信学会フォトニックネットワーク研究会（東京都　目黒区　東京工業大学手島精一記念会議室） ,

2011年11月

口頭発表（一般）

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

Future Service Adaptive Access/Aggregation Network Architecture

池田博樹, 竹下秀俊, 岡本聡, 山中直明

[国際会議] 14th Annual International Conference on Next Generation Internet and Related Technologies(MPLS2011) （Washington, DC） ,

2011年10月

口頭発表（一般）

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

MiDORi イーサネットスイッチプロトタイプシステムの開発

岡本聡, 竹下秀俊, 追川裕治, 石井大介, 山中直明

[国内会議] 電子情報通信学会ソサイエティ大会（北海道札幌市北海道大学） ,

2011年09月

口頭発表（一般）

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

電力需要平滑化型スマートグリッドネットワークアーキテクチャとそのスケジューリングアルゴリズムの提案

山本草詩, 石井大介, 岡本聡, 山中直明

[国内会議] 電子情報通信学会フォトニックネットワーク研究会（北海道函館市　勤労者総合福祉センター） ,

2011年08月

口頭発表（一般）

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

スマートグリッドにおける送電ロスが最小となる発電源選択法の一検討

山本草詩, 石井大介, 岡本聡, 山中直明

[国内会議] 電子情報通信学会第6回PN研究会学生ワークショップ（北海道　函館市　函館市勤労者総合福祉センター） ,

2011年08月

口頭発表（一般）

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

光アグリゲーションネットワークにおけるスケーラブルな動的帯域割当方式の検討

島田悠司, 佐藤丈博, 芦沢國正, 徳橋和将, 石井大介, 岡本聡, 大木英司, 山中直明

[国内会議] 電子情報通信学会フォトニックネットワーク研究会（和歌山県和歌山市和歌山大学システム工学部） ,

2011年06月

口頭発表（一般）

近年, インターネットトラヒックの増加に伴い, インターネットにおける消費電力が増加しており, 消費電力の削減手法として光アグリゲーションネットワークが提案されている. 光アグリゲーションネットワークは, インターネットの多数のルータを1 台の大容量ルータに集約する大規模なネットワークである. したがって, 上り通信において動的帯域割当(DBA:Dynamic Bandwidth Allocation) を効率的に行う必要がある. 本稿では, 光アグリゲーションネットワークにおいて, スループットを向上するスケーラブルなDBA 方式を提案する. 提案方式ではONU をOLT (Optical Line Terminal) からの距離別にグルーピングすることでDBA 計算時間およびRTT 差によるアイドル時間を削減し, スループットを向上可能であることを示した.

Highly-accurate Short-term Forecasting Photovoltaic Output Power Architecture without Meteorological Observations in Smart Grid

山中直明

[国際会議] 1st International Symposium on Access Spaces (IEEE-ISAS 2011) （Yokohama, Japan） ,

2011年06月

口頭発表（一般）

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

IP based Service Mash-up Provision by uGrid

山中直明

[国際会議] 7th International Conference on IP+Optical Network (iPOP2011) （NEC Tamagawa Plant, Kawasaki, Kanagawa, Japan） ,

2011年06月

ポスター発表

With the advance of the ubiquitous society by shift to IPv6, it is expected that various devices such as cars, home electronics, sensors, tags, and so on will be allocated IP address and connected to the network environment. On the other hand, Cloud computing is attracting the world. Cloud computing, via Internet, provides computation, software, data access, and storage services that do not require end-user knowledge. Then, we have been proposing IP based uGrid (ubiquitous Grid Networking Environment). In uGrid, everything connected to the network is defined as “Service-Part” and assigned IP address. Service-Parts mean not only devices but also software programs and data functions which are virtually “things”. Users can use Service-Parts all over the world. Moreover, by combining various Service-Parts via network, uGrid can provide new mash-up services. Figure 1 shows a concept of IP based uGrid. By connecting several IP addresses, the mash-up service of Service-Parts is realized. Because uGrid manages Service-Parts and executes uGrid service provisioning based on IP address, we utilize the IP mechanism such as routing, signaling, and DNS. The merit of utilizing IP mechanism is that, IP is an originally scalable mechanism, and many sophisticated technologies accumulated for years are available. As a technology to manage Service-Parts with IP addresses, GMPLS is applicable. GMPLS is a suite of protocols which allows automate the provisioning and management of the network. Originally, GMPLS was proposed to generalize MPLS for packet switched network to other networks with different switching capabilities like TDM, lambda, fiber, and so on. Our motivation is to extend this “generalized” from switching capability (network, data link, and physical layer) to Service-Parts (application layer). In this research, extended routing protocol (Service-Routing) and extended signaling protocol (Service-Signaling) are proposed. Service-Routing searches Service-Parts and calculates the route for service mash-up. Service-Signaling executes reservation of Service-Parts resources and the establishment of the connection among Service-Parts. By experiment, it is shown that the combination of Service-Routing and Service-Signaling was succeeded. This technology can realize next generation inter-Cloud which integrates the various Cloud such as SaaS, PaaS and HaaS/IaaS. By interconnecting various IP addresses of services via high-speed and high-capacity optical path, mash-up of service, as if executed in one server without considering the network distance, in cloud network can be realized.

A Study of Slot Switching-based All-optical Service Aggregation Network

山中直明

[国際会議] 7th International Conference on IP+Optical Network (iPOP2011) （NEC Tamagawa Plant, Kawasaki, Kanagawa, Japan） ,

2011年06月

ポスター発表

We propose a slot-switching based all-optical network to support various network services. Aggregating various types of networks (e.g., access networks for residential users, leased lines for business users, mobile backhauls, and fibre channels for data centers) in a single network is discussed as a candidate of next generation access network. Figure 1 shows the concept of this network. There are virtual OLTs (Optical Line Terminals) in a solitary programmable OLT and each of them provides different services at respective protocols. By integrating network equipments, this network reduces energy consumption drastically. It also facilitates the introduction of new network services which use their own protocols. The simplest way to realize this network is using WDM (Wavelength Division Multiplexing) and allocating each wavelength to each network service. However, this method has low scalability because the number of wavelengths that are able to multiplex in a single fiber is limited. In addition, CAPEX (CAPital EXpenditure) becomes high because it is necessary to develop various types of transceivers that adapt different wavelengths respectively. Our proposed network is an expansion of Active Optical access Network (ActiON) that we have proposed earlier, and uses high-speed optical switches. As shown in Figure 2, this network has capability to transfer any data signal formats transparently in a single wavelength. The bandwidth is shared by all users and dynamically allocated by fixed-length time slots. In this presentation, we mainly discuss the network architecture.

Live Data Center Migration over Next Generation Layer2 Network

山中直明

[国際会議] 7th International Conference on IP+Optical Network (iPOP2011) （NEC Tamagawa Plant, Kawasaki, Kanagawa, Japan） ,

2011年06月

ポスター発表

Recent years, cloud computing which provides computational resources via Internet is attracting the world. Electricity consumption of data centers increases rapidly because the number of users of data centers increases with the growth of cloud computing. According to the world wide trend which urges growing out of dependence on fossil fuel and nuclear energy, it is hoped to consume electricity effectively and wisely. Then, we propose Live Data Center Migration, which can use electricity wisely because functions of data centers are transferred to other data centers geographically apart. For this proposal, we expand the live migration technology into wide area. This technology is originally used inside a data center, and able to transfer virtual machines from the server to another without stopping processes of the virtual machines. Fig. 1 shows the basic concept of our proposal network. The networks among the data centers are set up over the NGL2 (New Generation Layer 2) network with GMPLS (Generalized Multi-Protocol Label Switching) before the virtual machines migration. During the live migration, the memory images of the virtual machines are transferred via this network. The routes between users and data centers have to be switched smoothly after the virtual machine migration. There are two methods to solve this problem. The first is that, packets arrived at DAT (Dynamic Address Translation) are encapsulated with the header addressed to the data center, and transferred via Internet. The route can be switched due to changing the destination address of capsulation header. The other is that, packets arrived at NGL2 switch are added VLAN (Virtual LAN) tags, and transferred via the NGL2 network. It is necessary to set up VLAN path between users and data centers in advance and the route can be switched due to changing VLAN tag. The proposed system is implemented as shown in Fig.2. In this presentation, we mainly discuss the protocol of how to set up the networks among data centers and how to switch the routes between users and data centers.

A Study of Next Generation Metro-Access Hybrid Scalable Network by Using PLZT Ultra High Speed Optical Wavelength Selective Switch

山中直明

[国際会議] 1st International Symposium on Access Spaces (IEEE-ISAS 2011) （Yokohama, Japan） ,

2011年06月

口頭発表（一般）

We have studied a novel optical access network with PLZT (Plomb Lanthanum Zirconate Titanate) optical switches,called ActiON (Active Optical Network), as a next generation access network to replace PON (Passive Optical Network). On the other hand, energy consumption of the present network becomes an important problem today. To resolve this problem, we study an energy efﬁcient metro-access hybrid network by using ActiON. Also, it is necessary to extend a bandwidth capacity of ActiON to realize a scalable network. In this paper, we mainly focus on an energy consumption and a scalability. As a result, the proposed next generation metro-access hybrid scalable network accommodates 600000 users. In the evaluation, we show that proposed network reduces 65 % of energy consumption compare to the present network. Furthermore, blocking ratio of proposed network is lower than a quality assurance of the Internet service in any cases.

High energy-efficient IP network architecture with Giant Center Router and Optical Aggregation Network

山中直明

[国際会議] 1st International Symposium on Access Spaces (IEEE-ISAS 2011) （Yokohama, Japan） ,

2011年06月

口頭発表（一般）

This paper proposes high energy-efficient IP network architecture with Giant Center Router and Optical Aggregation Network. User IP packets are aggregated and transferred to Giant Center Router through Optical Aggregation Network transparently by dynamic optical resource allocation. Giant Center Router is power scalable with an amount of traffic proportionally. Optical Aggregation network is realized by circuit switches, wavelength converters, and wavelength multiplexers/ demultiplexers. The proposed network scheme reduces the power consumption to 1/20-1/30 compared to the conventional Internet, realizes a network structure well suited to traffic centralization, and offers smooth migration from the conventional Internet.

Scalable Multi-Path Discovery Technique for Parallel Data Transmission in Next Generation Wide Area Layer-2 Network

山中直明

[国際会議] 1st International Symposium on Access Spaces (IEEE-ISAS 2011) （Yokohama, Japan） ,

2011年06月

口頭発表（一般）

This paper focuses on parallel data transmission, which is one of the solutions in considering high-speed transmission in next generation wide area layer-2 network. To realize parallel data transmission, reliable delay and route measuring for every possible path between two nodes and choosing multiple paths with small delay difference is necessary. This paper proposes a new multipath discovery and delay measurement method using bi-directional flooding technique. In the proposed method, extended Ethernet frame and bi-directional flooding technique which runs on data plane is introduced. The computer simulation showed that by applying the proposed bi-directional flooding technique, scalability has been greatly increased.

A Design Method of High-availability and Low-optical-loss Optical Aggregation Network Architecture

山中直明

[国際会議] 1st International Symposium on Access Spaces (IEEE-ISAS 2011) （Yokohama, Japan） ,

2011年06月

口頭発表（一般）

A highly-energy-efficient network using an optical aggregation network and a service cloud has been proposed to reduce the power consumption of today’s Internet greatly. The optical aggregation network connects a solitary giant router to users by logical tree topology. This paper proposes a novel optical aggregation network architecture. The proposed architecture uses 2x2 optical switches and combines the features of a tree topology and a ring topology. The paper also introduces a design method of the proposed network architecture. It is shown that the method can design high-availability and low-optical-loss network with fewer optical switches compared to a duplex tree topology.

新世代広域レイヤ2網 over テラビットLAN転送実験

岡本聡, 石井大介,山中直明

[国内会議] 電子情報通信学会総合大会（東京都　東京都市大学　世田谷キャンパス） ,

2011年03月

口頭発表（一般）

Demonstration of the Self Organized Dynamic Link Power Management by “MiDORi” Energy Optimal Network Topology Design Engine

山中直明

[国際会議] The Optical Fiber Communication Conference and Exposition (OFC) and the National Fiber Optic Engineers Conference (NFOEC 2011) （Los Angeles Convention Center, Los Angeles, CA, USA） ,

2011年03月

口頭発表（一般）

広域レイヤ2 ネットワークにおけるk-hop フラッディングを用いたフレームロス削減可能な障害回復方式の検討

秋宗瑠美, 松本隼, 丸川純平, 栗本崇, 石井大介, 岡本聡,山中直明

[国内会議] 電子情報通信学会通信方式研究会（沖縄県石垣市大濱信泉記念館） ,

2011年03月

口頭発表（一般）

信頼性の高い広域レイヤ2ネットワークの実現に向けて，一時的なフレーム転送を用いた高速な障害回復機能が提案されている．従来では，障害対策用のフォワーディングテーブルに基づき障害検知ノードが一時的なフレーム転送を行っていた．しかし，本テーブルはパスのあて先を考慮しないため未到達によるフレームロスが発生する可能性があった．そこで本研究では，k-hopフラッディングを用いた一時的なフレーム転送方式を提案する．本方式では，障害検知ノードから全隣接ノードへの転送によりフレームロスが削減可能となる．計算機シミュレーションにより，未到達によるフレームロスおよび過剰帯域によるフレームロスの評価を行い本提案方式の有効範囲を示す．

PLZT超高速光波長選択スイッチによるメトロ・アクセス融合型次世代スケーラブルネットワークの一検討

原侑太郎, 島田悠司, 佐藤丈博, 芦沢國正, 徳橋和将, 石井大介, 岡本聡, 山中直明

[国内会議] 電子情報通信学会ネットワークシステム研究会（沖縄県　宜野湾市　沖縄コンベンションセンター） ,

2011年03月

口頭発表（一般）

我々は，PON (Passive Optical Network) に代わる次世代光アクセスネットワークとして，収容加入者数の増加と伝送距離の伸長を可能とした，PLZT (Plomb Lanthanum Zirconate Titanate) 光スイッチを用いる新たなアクティブ型光アクセスネットワークActiON (Active Optical Network) を提案している．本稿では，PLZT 超高速光波長選択スイッチを用いることで60 万ユーザの収容を可能にしたメトロ・アクセス融合型次世代スケーラブルネットワークを提案する．特性評価において，現在のネットワークにおいて問題とされている消費電力に対し，提案のネットワークでは消費電力を65%削減可能であることを示した．また，60 万ユーザを収容した提案ネットワークにおけるブロッキング率をインターネットサービスにおける保証値以下に抑制した．

通信技術・フォトニックスが作るスマートなネットワークへの新しい展開

山中直明

[国内会議] 第27回ネットワークシステム・情報ネットワーク研究ワークショップ（沖縄県　宜野湾市　沖縄コンベンションセンター） ,

2011年03月

口頭発表（一般）

PLZT光スイッチを用いた光マルチキャスト配信システムの実装

佐藤丈博, 島田悠司, 原侑太郎, レンステトヨハン, 芦沢國正, 徳橋和将, 石井大介, 岡本聡,山中直明

[国内会議] 電子情報通信学会フォトニックネットワーク研究会学生ワークショップ（鹿児島県鹿児島市 KKR鹿児島敬天閣） ,

2011年02月

口頭発表（一般）

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山中 直明

研究発表 - 山中 直明

山中　直明

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