3.
8 テストベッド研究開発推進センター

3.
8.
2.
1 北陸 St
arBED技術センター
新世代のネットワーク技術を検証可能とするために【概要】

3北陸 Star
BED技術センターでは、第 3期中期計画においては、プロジェクトを StarBED（スターベッドキュービック）と名付け、災害に強く、低消費エネルギーで環境にも優しい、新たなネットワーク関連技術の機能や性能の評価に役立てるため、大規模エミュレーション環境 Star
BEDとそれによるエミュレーション技術を研究開発する。エミュレーションとは、シミュレーションが単なるコンピュータ上での計算による分析手法であるのに対し、実際の機器やソフトウェアなどをもとに実際に通信や制御の動作を行った上で分析する手法であり、技術について、より精度の高い検証・評価を行うことができる。
このようなエミュレーションについて、有線と無線が混在し、物理線からアプリケーション・サービスまで複数の層にまたがった様々なネットワーク環境への対応や、クラウドコンピューティングや CPS（CyberPhysicalSystem： サイバーフィジカルシステム）などの新しいコンピューティングパラダイムへの対応を行う。
その上で、大規模エミュレーション環境 St
ar
BEDに、様々なネットワーク関連技術の各開発段階における検証や実験を柔軟かつ容易に受け入れ可能とするため、ユーザインタフェースの強化を行う。また、単一のエミュレーション環境 St
ar
BEDだけでは機能にも規模にも限界があるため、他のテストベッドと連携することで機能や規模を強化することを可能とする。
このようなエミュレーション技術と大規模エミュレーション環境により、新世代のネットワーク関連技術の研究開発を支える総合的研究基盤を構築することを目指す（図 1）。なお、課題を細分化し、Star
BEDそのものの機能向上を行う「大規模エミュレーション基盤技術」、さまざまなネットワークのエミュレーション技術を開発する「ネットワーク基盤検証技術」、複数の層にまたがるさまざまな対象をエミュレーションする技術を開発する「マルチレイヤ統合検証技術」の 3つを実施する。
3

図 1 Star
BED の研究開発課題のイメージ【平成 23年度の成果】①

大規模エミュレーション基盤技術
St
ar
BEDのユーザインタフェースの使いやすさを向上するために、既存の Star
BEDの制御ソフト ฦ೑↪⠪ะ䈔䉟 䊮 䉺 䊷䊐 䉢 䊷䉴
ウェア群（SpringOS）を機能単位ごとに個別にユー䊥 䉸 䊷䉴䈱
ザから利用可能なソフトウェアライブラリを開発೑↪⠪㑆⺞஗䈱ᠲ૞ⷐ᳞ᯏ⢻ឭଏ䊤 䉟 䊑 䊤 䊥䈢䉄䈱䊝 䉳䊠 䊷䊦㩿㪙 㫃㪸 㫅 㫂 㪼 㫋㪀
し、ユーザがそれぞれの利用形態に応じて自由に機
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能を組み合わせ可能とした（図 2）。
㩿 㪼 㪾 㪾 㫉 㫆 㫃㫃㪀
同種の他のテストベッドとの連携により、規模や䊥 䉸 䊷䉴䈱ᠲ૞ⷐ᳞
機能の拡大を可能とするために、テストベッド間の‛ℂ䊥 䉸 䊷䉴਄䈪േ૞䈜䉎 䊝 䉳䊠 䊷䊦
水平連携のプロトタイプを試作し、USC/ISI（南カリフォルニア大学情報学研究所）の DETERセキュ
図 2 SpringOSの機能単位毎のソフトウェアラ
リティテストベッドとの資源割り当てに関する水イブラリ化概念図
平連携実験を実施した。
また、災害等に対応する技術の検証を可能とするため、ネットワークエミュレーション中に意図的に障害を挿入する手法を検討し、プロトタイプを試作し、いくつかの実験で試行した。これに関して、ACMAI
NTEC2011で論文を発表し、災害時等に対応できる ICTの技術の研究開発にとって重要な研究であることが認められ、最優秀論文賞を受賞した。
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80䊜 䉾 䉶䊷䉳ฃା3.
8 テストベッド研究開発推進センター②

ネットワーク基盤検証技術
様々な無線ネットワーク環境への対応として、無線エミュレーションを高度化するために、災害時等に応用可能な無線ネットワーク技術として、DTN（DelayandDisr
uptionToler
antNetworking）に着目し、複数のソフトウェア実装のエミュレーションによる評価を行った（図 3、4）。Wi
MAXのエミュレーションの基本設計と実現可能性を検討した。
Position of the nodes at time 250.00 s35.545
㪛㪇㪈

35.5445

３

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Latitude [degrees]

35.544

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活動状況

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35.542

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139.6875 139.688 139.6885 139.689 139.6895 139.69 139.6905 139.691

Longitude [degrees]

図 3 DTN実装の評価（エミュレーションシナリオ）

図 4 DTNpingによる評価結果

また、無線ネットワークエミュレータ QOMETのエミュレーション能力が、有線ネットワークにも適用可能であることを確認した。新世代の有線ネットワーク技術として、OpenFlowに着目し、仮想OpenFlow環境を Star
BED上でのエミュレーションを試行するなど、有線ネットワークエミュレーションの可能性を検討した。
さらに、実際の無線機器とエミュレーションを融合させた複合実験の可能性について、実際の無線機器によるテストベッド（仮称 AirBED）を試験構築し、連携のための要素技術を１年前倒しで開発した。
③ マルチレイヤ統合検証基盤
CPS検証システムフレームワーク
様々なエミュレーション対象への対応として、前中期計画で研究開発してきたホームネット
組み込みシステム
ユビキタスネットワーク
シミュレータ
ワーク検証系を CPSの検証を可能とするためにリアルタイムシステム
高度化し、実験住宅へのセンサーの追加導入や物理環境シミュレータ
制御システム
擬似人体を導入することで、対象の制御やデー実環境を用いたモデル
シミュレータ
タ取得の制度を向上した。
安定性解析
数学モデル
また、熱回路網を用いた住宅の数学解析モデ
シミュレータ
最適制御
ルを構築し、数学的解析・ソフトウェアシミュ
レータ・エミュレータ・実物の組み合わせによ
図 5 サイバーフィジカルシステム検証フレームワーク
る CPS検証フレームワークを検討した（図 5）。
さ ら に、I
nteropTo
kyo20
1
1ク ラ ウ ド コ ン
CPS検証システム
フレームワーク

CPSの様々な側面

エミュレーション
シミュレーション

実時間動作

物理シミュレーション

デバイス実動作実環境

数学モデル記述

実験情報
蓄積システムシミュレータ間の時間同期システム

時刻同期

実験データ蓄積

ピューティングコンペティションや、クラウドテストベッドコンソーシアム事業等でのクラウド環境運用によるクラウド環境の検証可能性に関する問題点を大規模性、ネットワークの複雑さ、仮想化などによる問題の重層化・隠ぺい等の観点について整理した。

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