Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

移動体通信 / 利用者行動 / シミュレーション / 都市空間 / 歩行モデル / 呼損率 / 性能評価 / 集団到着

本研究課題では、複数の性能を有する基地局をどのように地域内に効率的な配置法すれば、発生するトラヒックに柔軟な対応することが可能になるか、の研究を目的としている。こうしたトラヒックは平面上、空間上に偏在し、しかも駅、イベント会場、地下道・地下鉄の出入り口などで突然、大量に集中して発生する。本研究では実際の街を対象とし地図データ上に道路網、交差点、駅や繁華街などをグラフ構造で表示する精密なシミュレーションシステムを開発した。そしてこのシステムで、様々な移動パターンを有する歩行者を発生させ、歩行者の混雑状態や駅での集団到着、集団退去など、現実に近い状況をモデルするシミュレータを開発し、発生するトラヒックを観察を行った。このシミュレータは、様々なユーザの行動を簡易言語を用いたシナリオで表現が可能で、地図エディタを用いて多様な都市空間を記述できる。シミュレーション実験では様々な発生パターンをもつ移動通信の発呼をモデル化し、セル間を移動する通話中の歩行者や、セル間でのハンドオーバの失敗、発呼の失敗に伴う再呼など、理論的モデルでは扱いの困難な状況を再現した。また、交差点や駅などの歩行者密度の高い空間の混雑状況を再現し、具体的な市街地での呼損やセル間の依存関係、ハンドオーバーの発生率、セル内滞在時間、集団到着の影響などを調べた。さらに理論的なモデルと呼損率の評価での違いも評価した、集団到着が起こるようなセルの周辺ではアーラン呼損式のような従来の呼損の見積もりと大きく乖離した呼損が発生することを示した。また、他にも共同研究者の高橋らは情報空間モデルを用いた歩行流モデルやセル間のユーザ移動を含めたトラヒックの評価をについて理論的な解析を行った。さらに加藤はマルコフ的に推移する待ち行列ネットワークモデルを用いて、複数のノード間で客が相互に行き来する状況について、解析を行った。ここでは各ノードの確率的振る舞いは相互に依存関係を持つことから解析が難しいものとなるが、2つのノードをもつネットワークに対して、人数分布の定常的な振る舞いを行列解析の手法を用いて解析した。

情報流網 / 情報システム / ネットワーク管理 / 性能評価 / シミュレーション / 知識ベース / システム設計支援 / GUI / 通信ネットワーク / データベース / 待ち行列理論 / 感度分析

情報流網を構成する各種要素の変動によって生じる性能評価尺度の変化及び最適構成に対する理論的研究,情報システムの統合的管理を行うための手法に関わる研究を行った.また,実際的手法の開発も重要であることから,ハイブリッド型性能評価支援システムAsQを基盤に情報システム統合のための知的管理システムのプロトタイプの開発を行った.
・待ち行列網理論による各種モデルの評価手法を統合化する近似的な数学モデルを提案し,その性能評価に関する研究を行なった.
・性能評価手法のひとつであるシミュレーション技法について情報システムの特性に着目した理論が必要であり,その研究を行なった.
・ハイブリッド型性能評価支援システムとの統合を行うために,グラフィカル・ユーザ・インターフェース(GUI)を利用して情報流網のエレメントを編集できるようにした.
・情報シシテムを統合するために,性能評価基準を満たした最適な構成を発見する必要があり,情報システム運用において必要な管理手法を確立するための性能評価支援システムに基づいた知識データベースを拡張した.

トラヒック / マルチメディア / ネットワーク / モデル化 / 性能評価 / 性能解析 / シミュレーション / 動画像 / ATM / スループット / 遅延 / セル廃棄 / バースト性 / 情報通信ネットワーク

平成5年度および6年度の研究成果を受けて、マルチメディア情報通信ネットワークのモデル化と性能評価に関して、解析とシミュレーションの有機的な活用をめざして研究を行った。まず解析に関しては、複数メディアからのトラヒックを共通に収容し、それぞれが要求する通信品質に応じた優先権を付与することにより円滑な送信を実現する通信ネットワークを、モデル化し、待ち行列理論に基づき送信遅延などの性能諸量を導出した。次にトラヒックに関する実測データからそれを数学モデルとして記述する方法を考察し、Hidden Markov Processに基づく方法を提案し、それを動画像トラヒックに適用し、有効性を確認した。従来の方法では、平均、分散などに基づきパラメータの決定を行っており、トラヒックにおける相関が考慮されていなかったが、本方法により、特に動画像において典型的に観測される長時間にわたる相関が数学モデルに反映される。一方シミュレーションに関しては、従来の通信ネットワークと比較し、マルチメディア情報ネットワークに顕著に現れるトラヒックにおける相関に関して考察を加えた。これまでのシミュレーションにおいては、入力トラヒックにおけるこの相関は殆ど考慮されず、ポアソン過程などでモデル化されてきたが、マルチメディア環境下での各トラヒックの通信品質を定量的に推測するにはより現実を正確にコンピュータ上に再現する乱数の発生法が必要となる。このためにTES(Transform Expand Sample)に基づき、相関のある入力トラヒックを自動生成する方法を考案し、特にMPEGにより符号化された動画像情報に適用した場合の有効性を検証した。

トランスピュータ / シミュレータ / 多層プロトコル / 伝送効率 / 高速通信 / OSI参照モデル / プロトコル処理 / スループット / 高速コンピュータ通信 / プロトコル / トランスポート層 / ネットワーク層 / データリンク層 / シミュレーション / 性能評価 / 高速ネットワーク / コンピュータ通信 / トランスポートプロトコル / 模擬伝送路

コンピュータ間の通信を実現するプロトコルとしては,正当性検査のしやすさ,異機種間での運用の容易さなど点から,階層構造により標準化・実装がなされている.しかし,多層プロトコルでは伝送速度が高速になると,プロトコル処理時間や応答待ちによって生じるオーバヘッドが大きくなり,伝送効率が大幅に低下する.高速通信を実現するためには効率のよいプロトコルが必要がある.
多層プロトコルではプロトコルとスループットの関係は複雑であり,ソフトウェアによるコンピュータ・シミュレーションではこうした評価には十分でない.
本研究では,複数のトランスピュータを用いて,ハードウェア的にプロトコル・シミュレータを作成し,ネットワーク・ノードとネットワークリンクをシミュレートした.ノードにおいて実際にプロトコル処理を行い,リンクでは伝送遅延と転送誤りをシミュレーとすることで,理論的評価では困難で多層プロトコルの評価を,伝送誤りの発生する環境で行った.
シミュレータを用いて,ウインドウサイズやデータ長,応答間隔などのプロトコル・パラメータや,伝送速度や誤り率,伝搬遅延などのネットワークの条件がネットワークのスループットとパケット遅延に与える影響を評価した.
また,設計したシミュレータを用いて,チェックサム計算がスループットに与える影響,並列処理による性能向上,およびメモリバンド幅の寄与を評価し,100Mb/s以上の高速通信のためのプロトコルを設計するときの指針を示した.

【研究分担者】
高橋幸雄	東京工業大学	大学院・情報理工学研究科	教授	(Kakenデータベース)
加藤憲一	電気通信大学	大学院・情報システム学研究科	助手	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
三好直人	京都大学	工学研究科	助手	(Kakenデータベース)
河野浩之	京都大学	工学研究科	助教授	(Kakenデータベース)
高橋豊	奈良先端科学技術大学院大学	情報科学研究科	教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
三好直人	京都大学	工学研究科	助手	(Kakenデータベース)
河野浩之	京都大学	工学研究科	助手	(Kakenデータベース)
滝根哲哉	京都大学	工学部	助手	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
富山忠弘 (富山忠宏)	東京大学	工学部	助手	(Kakenデータベース)
相田仁	東京大学	工学部	助教授	(Kakenデータベース)