研究者詳細 - 山中　直明

研究発表 - 山中　直明

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Data-center network (DCN) architectures with Reduced Power Consumption

Satoru Okamoto, Yukihiro Imakiire, Masayuki Hirono, YAMANAKA NAOAKI

20th Annual Conference Net-Centric 2017 （Arlington, USA） ,

2018年01月

口頭発表（一般）

Optical interconnect edge/center cloud network for supporting autonomous vehicle application

YAMANAKA NAOAKI, Andrea Fumagalli, Eiji Oki, Takehiro Sato, Malathi Veeraraghavan, Satoru Okamoto

20th Annual Conference Net-Centric 2017 （Arlington, US） ,

2018年01月

口頭発表（一般）

光L2網におけるマルチドメインに対応するアドレス割り当ての検討

鑓田幸大, 佐藤丈博, 岡本聡, 山中直明

電子情報通信学会フォトニックネットワーク研究会（工学院大学新宿キャンパス（東京都）） ,

2017年11月

口頭発表（一般）

近年の通信トラヒック大容量化及び, 通信サービスの多様化に対応するため, フォトニックネットワーク及びノードの進展が求められており, 解決策としてスマートフォトニックネットワーキング(SPN)が提案されている. SPNでは, トランスポートに特化し, 広域, マルチドメインに対応した新たなレイヤ2(光L2)が求められている. 光L2においては, マルチドメインの一体運用, アドレス集約化によるルーティングの簡易化が求められており, 新たなアドレス体系の構築やブロードキャストを使用しないアドレス解決を行うことが求められる. 本稿では光L2網におけるマルチドメインに対応するためのアドレス割り当てについて検討した結果を報告する.

First-time Demonstration of Automatic Service Restoration by Using Inter-Central-Office OLT handover and Optical Path Switching in Metro-Access Network

Takuya Kanai, Yumiko Senoo, Kota Asaka, Jun Sugawa, Hideaki Tamai, Hiroyuki Saito, Naoki Minato, Atsushi Oguri, Seiya Sumita, Takehiro Sato, Nobuhiko Kikuchi, Shun-ichi Matsushita, Takehiro Tsuritani, Satoru Okamoto, YAMANAKA NAOAKI, Ken-ichi Suzuki, Akihiro Otaka

43rd European Conference on Optical Communication (ECOC 2017) （Gothenburg, Sweden） ,

2017年09月

口頭発表（一般）

Hadoop-based Application Triggered Automatic Flow Switching in Electrical/Optical Hybrid Data-Center Network

Masayuki Hirono, Wataru Muro, Shu Sekigawa, Takehiro Sato, Satoru Okamoto, YAMANAKA NAOAKI

43rd European Conference on Optical Communication (ECOC 2017) （Gothenburg, Sweden） ,

2017年09月

口頭発表（一般）

光L2網における電気ラベル版フレーム構成

岡本聡, 鑓田幸大, 佐藤丈博, 山中直明

電子情報通信学会ソサイエティ大会（東京都市大学　世田谷キャンパス（東京）） ,

2017年09月

口頭発表（一般）

通信トラヒックの増大及び, 通信サービスの多様化に対応するためのフォトニックネットワーク及びノードの進展が求められており, 解決策としてスマートフォトニックネットワーキング(SPN) が提案されている. SPNでは, トランスポートに特化し, 広域・マルチドメンに対応した新たなレイヤ2 (光L2) が求められている. 本稿では, 光L2網における電気ラベル版フレーム構成を検討した結果を報告する.

ホームゲートウェイInternet of Thingsプラットフォームにおける処理負荷分散手法

岩崎陽介, 松本隼, 岡本聡, 山中直明

電子情報通信学会ネットワークシステム研究会（北海道大学） ,

2017年07月

口頭発表（一般）

近年のIoT(Internet of Things)の普及により, IoTデバイスの数が急激に増加している. その結果IoTサービスの処理負荷が増加している. 従来のIoTはシステムが垂直統合されており, 高い技術力とコストを必要としていた. また, 従来のIoTプラットフォームではデータセンタの処理負荷が膨大であり, リアルタイム性に欠けるという問題がある. そこで, 我々は新たに高いスケーラビリティと柔軟性を持つ水平統合型のIoTプラットフォームを提案する. 提案するIoTプラットフォーム上ではHGW(Home Gateway)がIoTサービスプログラムであるバンドルをライブマイグレーションし, 処理負荷分散を行う. ライブマイグレーションを行う際にIoTデバイスとバンドル間の遅延を小さくするために, ネットワーク距離が近いHGWを探索する手法が必要である.

Hadoop Triggered Opt/Electrical Data-Center Orchestration Architecture for Reducing Power Consumption

Akira Yamashita, Wataru Muro, Masayuki Hirono, Takehiro Sato, Satoru Okamoto, YAMANAKA NAOAKI, Malathi Veeraraghavan

19th International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON2017) （Girona, Catalonia, Spain） ,

2017年07月

口頭発表（一般）

In this paper, a data-center network (DCN) system that distinguishes Hadoop job types and allocates optical/electrical circuits to data flows depending on the types automatically is proposed. The proposed system calculates the predicted shuffle value (PSV) of the Hadoop job and determines which type of flow is allocated by comparing the PSV and the threshold value. The PSV can be calculated from a part of the input data based on the shuffle ratio, which is known to have a relationship to the heaviness of the shuffle phase of the Hadoop job. The threshold of PSV can be dynamically changed according to the network load condition to exploit the optical circuit efficiently. By orchestrating the DCN and the Hadoop system, the proposed system achieves the reduction of power consumption. In this study, the orchestration part of the proposed DCN system is implemented and the feasibility of switching data flows between optical and electrical circuits is verified.

A Two-Layer Network Orchestrator Offering Trustworthy Connectivity to a ROS-Industrial Application

Behzad Mirkhanzadeh, Chencheng Shao, Ali Shakeri, Takehiro Sato, Miguel Razo-Razo, Marco Tacca, Andrea Fumagalli, YAMANAKA NAOAKI

19th International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON2017) （Girona, Catalonia, Spain） ,

2017年07月

口頭発表（一般）

This paper describes an experiment carried out to demonstrate robustness and trustworthiness of an orchestrated two-layer network test-bed (PROnet). A Robotic Operating System Industrial (ROS-I) distributed application makes use of end-to-end flow services offered by PROnet. The PROnet Orchestrator is used to provision reliable end-to-end Ethernet flows to support the ROS-I application required data exchange. For maximum reliability, the Orchestrator provisions network resource redundancy at both layers, i.e., Ethernet and optical. Experimental results show that the robotic application is not interrupted by a fiber outage.

Demand Response Minimizing the Impact on the Consumers' Utility Considering Forecast Error on Renewable Energy Resource

Yuya Taniguchi, Ryo Kutsuzawa, Akira Yamashita, Jun Matsumoto, YAMANAKA NAOAKI

23rd IEEE International Symposium on Local and Metropolitan Area Networks (LANMAN 2017) （Osaka, Japan） ,

2017年06月

口頭発表（一般）

In the smart grid, which is a new generation grid integrated with bidirectional communication and advanced information technology, it is supposed that the number of energy suppliers will increase because many renewable resources will be connected to the grid. The increase in the number of suppliers that use renewable energy resources introduces new challenges in scheduling and dispatching controllable resources to control the load of the power grid in the system. By using the pricing method that maximizes social welfare, consumers/suppliers can determine the optimal power consumption/generation that maximizes own welfare. However, when a forecast error of renewable energy output occurs, the gap between the total power consumption and generation causes unless consumers decrease power consumption from the optimal consumption. Decreasing consumers' power consumption might lower their utility.

Cache retention time change method to reduce address resolution response time in wide area layer 2 network

Kodai Yarita, Yusuke Nakajima, Akira Yamashita, Jun Matsumoto, Satoru Okamoto, YAMANAKA NAOAKI

23rd IEEE International Symposium on Local and Metropolitan Area Networks (LANMAN 2017) （Osaka, Japan） ,

2017年06月

口頭発表（一般）

In wide area Layer 2 (L2) networks, there is a problem that broadcast packets for address resolution fill up link capacities. As a result, address resolution using Address Resolution Protocol (ARP), which uses broadcasts, cannot be used in wide area L2 networks. A conventional research has proposed an architecture using Distributed Hash Table (DHT) and ARP cache for reducing broadcasts. However, since this architecture uses simple Least Recently Used (LRU) method for caching, some packets may be discarded because of continuous cache misses which require long address resolution response time. Therefore, we propose a cache retention time change method considering address resolution response time. In addition, we also propose cache insertion position determination methods based on several ideas. Finally, we evaluate the effectiveness of the proposed method.

HOLST:Architecture design of energy-efficient data center network based on ultra high-speed optical switch

Masayuki Hirono, Takehiro Sato, Jun Matsumoto, Satoru Okamoto, YAMANAKA NAOAKI

23rd IEEE International Symposium on Local and Metropolitan Area Networks (LANMAN 2017) （Osaka, Japan） ,

2017年06月

口頭発表（一般）

Recently, the energy consumption in data centers is increasing. Introducing optical circuit to the inter-rack communication is considered as an effective solution. The authors are working on the research and development of the High-speed Optical Layer 1 Switch system for Time slot switching based optical data center networks (HOLST). We focused on Plomb Lanthanum Zirconate Titanate (PLZT) optical switch that performs nano seconds switching time. In this paper, several ideas on how to connect PLZT optical switches and Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) optical switches, the composing modules of the HOLST, are proposed to design network architecture and evaluated in order to compare and consider power saving effect. The result of the numerical simulation shows that the proposal architecture achieves 50% energy consumption reduction than the conventional architecture.

Expected Capacity Guaranteed Routing Method based on Failure Probability of Links

Shu Sekigawa, Eiji Oki, Takehiro Sato, Satoru Okamoto, YAMANAKA NAOAKI

23rd IEEE International Symposium on Local and Metropolitan Area Networks (LANMAN 2017) （Osaka, Japan） ,

2017年06月

口頭発表（一般）

In a high-speed backbone network, the failure of a network link may cause large data losses, so it is necessary to reserve spare network resources for faster recovery. The conventional protection methods to reserve backup routes do not consider the failure probability of each network link, so the same amount of network resources for the backup route are needed regardless of the failure probability of network links. This leads a decrease in the number of connections that can be accepted into the network. This paper proposes a routing and capacity allocation method that guarantees the expected value of allocated capacity. We formulate a mixed integer liner programming model for the proposed method. We conduct simulations to study the advantage of the expected capacity guaranteed routing over the conventional routing method in terms of bandwidth blocking probability. The results show that the proposed method reduces the bandwidth blocking probability to about 1/3 as compared to that of the conventional path protection method.

Hierarchical Address Resolution Architecture with Distributed Hash Table in Wide Area Layer 2 Network

Kodai Yarita, Yusuke Nakajima, Akira Yamashita, Jun Matsumoto, Satoru Okamoto, YAMANAKA NAOAKI

13th International Conference on IP+Optical Network (iPOP2017) （Kawasaki, Japan） ,

2017年06月

口頭発表（一般）

In order to respond to the rapidly increasing traffic and the diversification of communication services in recent years, the Photonic Layer 2 (L2) network attracts attention. The aim of the photonic L2 network is providing various services on a common photonic L2 with high-speed transmission by light paths. A wide area L2 network assuming a carrier network capable of accommodating one million users is considered as one of the services provided by the photonic L2 network. In wide area L2 networks, however, there is a problems that broadcast packets for Address Resolution Protocol (ARP) fill up link capacities due to the enormous number of users and packet losses due to buffer overflow by accumulation of long address resolution time. In this paper, we propose hierarchical address resolution architecture with Distributed Hash Table (DHT) in wide area L2 network to reduce broadcast, and caching method which based on the retention time to reduce address resolution time in the proposed architecture.

An SDN-Based WAN Scavenger Service for High-Speed Data Transfers

Fatma Alali, Sourav Maji, Malathi Veeraraghavan, YAMANAKA NAOAKI

13th International Conference on IP+Optical Network (iPOP2017) （Kawasaki, Japan） ,

2017年06月

口頭発表（一般）

SDN光トランスポートネットワークとエッジコンピュータを活用した産業用ロボットの遠隔制御実証実験

吉兼昇, 佐藤丈博, 岡本聡, 宮澤高也, 大島貴光, 横山智大, 角田佳史, 杉山秀次, 宮部正剛, 片桐徹, 掛川直樹, 松本修一, 小原義徳, 佐藤郁男, 中村彰宏, 吉田聡太, 石井健二, 亀谷聡一郎, 釣谷剛宏, 原井洋明, Chencheng Shao, Marco Tacca , Andrea Fumagalli, 山中直明

電子情報通信学会フォトニックネットワーク研究会（機械振興会館（東京都港区）） ,

2017年04月

口頭発表（招待・特別）

本検討では, まず, クラウド基盤ソフトウェアであるOpenStackを活用して, クラウド上に配備された産業用ロボット制御機能の一部をエッジコンピュータ上に設定した. 次に, ロボット制御のメイン機能が実装されるデータセンタとエッジコンピュータおよびロボット間の通信路をSDN技術により, 通信技術や管理手法など設計概念の異なる複数のネットワークドメインから構成される光トランスポートネットワーク上に生成した. これらを用いて, ロボットの遠隔制御実証実験に成功したことを報告する.

エラスティックλアグリゲーションネットワークにおける光アドホック通信実現のためのルーチング手法に関する検討

佐藤丈博, 伊佐治義大, 岡本聡, 山中直明

2017年電子情報通信学会総合大会（名城大学　天白キャンパス（名古屋市）） ,

2017年03月

口頭発表（一般）

次世代光メトロ・アクセス統合型ネットワーク「エラスティックλアグリゲーションネットワーク（EλAN）」が提案されている. EλANにおいて大規模災害時の接続性を確保するために, アクティブ型のOptical Distribution Network (ODN)を活用し, 通信途絶に陥ったOptical Network Unit (ONU)が1台以上のRemote ONU (R-ONU)を経由して生存Optical Line Terminal (OLT)まで通信を確立する光アドホック通信が提案されている. 本稿では, R-ONUが隣接ONU群内のR-ONUを発見する際のルーチング手法に関して検討を行う.

仮想プログラマブル光エッジにおけるQoSおよび省電力性の検討

松本隼, 鑓田幸大, 佐藤丈博, 岡本聡, 山中直明

2017年電子情報通信学会総合大会（名城大学　天白キャンパス（名古屋市）） ,

2017年03月

口頭発表（一般）

Hadoopにおけるシャッフルヘビータスク判別手法の提案

室航,廣野将行,松本隼,佐藤丈博,岡本聡, 山中直明

電子情報通信学会フォトニックネットワーク研究会（大濱信泉記念館（石垣島）） ,

2017年03月

口頭発表（一般）

近年データセンター内においてHadoop などのクラスタリングによる大規模並列分散処理が頻繁に実行されているが, 処理内容によってはネットワーク負荷が大きく, 消費電力の増加が問題視されている. 我々はそのようなネットワーク負荷の大きい分散処理を判別する手法を発見し, それを用いてネットワーク負荷に応じて自動的にクラスタ内の回線設定を行い, 消費電力の削減を図るデータセンターネットワーク・アーキテクチャの研究開発を行なっている. 本稿では, ネットワーク負荷の判別方法及び提案アーキテクチャの動作方法を説明した. その上で, 提案アーキテクチャに対して消費電力の点で特性評価を行い, 大幅な消費電力削減効果が可能となることを示した.

エラスティック光アグリゲーションネットワーク(EλAN)における光アドホックネットワークの波長予約手法

伊佐治義大, 佐藤丈博, 岡本聡, 山中直明

電子情報通信学会フォトニックネットワーク研究会（大濱信泉記念館（石垣島）） ,

2017年03月

口頭発表（一般）

エラスティック光アグリゲーションネットワーク(EλAN)では, ネットワーク故障発生時にアクティブ型のOptical Distribution Network (ODN)により柔軟にアクセスパスを再構成し, 他局舎のOptical Line Terminal (OLT)がOptical Network Unit (ONU)を再収容することで, 接続性を回復することが期待されている. 多数の局舎が機能停止する大規模災害時において, OLTとONU間の伝送距離制限を打破するための手法として光アドホックネットワークが提案されている. しかし, 救済対象のONU群と隣接ONU群との間に割り当てる波長決定手法がこれまで未考慮であった. 本論文では光アドホックネットワークを実現するための波長予約手法を提案する. 計算機シミュレーションにより, 提案した波長選択手法を適用した光アドホックネットワーク方式の特性評価を行った. ネットワーク内デバイスの故障率40%時において, リストレーション方式のみの適用時からONU群救済率を更に20%以上向上可能であることを示した.

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山中 直明

研究発表 - 山中 直明

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