先端ネットワーク環境研究部門
Advanced Network Environment Division
1. 部門スタッフ

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。大阪大学大学院情報科学研究科

1.1. 教授 中野博隆の発足に伴い、2002 年 4 月より、同研究科兼任。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）。

1972 年 4 月 東京大学工学
部電気工学科卒業、1977

1.3. 助教 谷口義明

年 3 月 東京大学大学院工学系研究科電子工学専門課程博士課程修了。同年 42002 年 3 月 大阪大学基礎

月 日本電信電話公社

工学部情報科学科卒業。

（1985 年 4 月より日本電2004 年 3 月 大阪大学大学

信電話株式会社（NTT））武蔵野電気通信研究所画像院情報科学研究科博士前

通信研究部入社。1989 年 10 月 NTT 情報通信処理研期課程修了。2008 年 9 月

究所画像情報サービス研究グループリーダ、1995 年

大阪大学大学院情報科学

7 月 NTT ヒューマンインタフェース研究所メディ研究科情報ネットワーク

ア応用システム研究部長、1999 年 1 月 NTT 移動通学専攻博士後期課程修了。2004 年 4 月 大阪大学 21

信網株式会社（現 NTT ドコモ）マルチメディア研究

世紀 COE プログラムリサーチアシスタント、2007

所長を経て、2004 年 4 月より大阪大学サイバーメデ

年 8 月 大阪大学グローバル COE プログラムリサーィアセンター先端ネットワーク環境研究部門教授、チアシスタントを経て、2008 年 10 月より大阪大学

現在に至る。電子情報通信学会、映像情報メディア

サイバーメディアセンター先端ネットワーク環境研

学会、画像電子学会、IEEE 各会員。1977 年工学博

究部門助教、現在に至る。電子情報通信学会、IEEE士。

各会員。2008 年博士（情報科学）。

1.2. 准教授 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

53

2. 教育および教育支援業績(6) 情報ネットワークセミナーI(7) 情報ネットワークセミナーII(8) 情報ネットワーク学演習 I[1] 全学共通教育機構情報処理教育科目として開（以上、長谷川、谷口）講されている以下の科目を分担した。
(1) 情報社会と倫理[4] 奈良先端科学技術大学院大学、京都大学、北陸（以上、中野）先端科学技術大学院大学と共同で実施した教(2) 基礎セミナー「ネットを知り、ネットを使
いこなす」

育改革プロジェクト・先導的ＩＴスペシャリス（以上、長谷川）ト育成推進プログラム（IT-KEYS）の運営委員会委員を担当した。
（2007 年 10 月～, 中野）[2] 基礎工学部において開講されている以下の科[5] 全学支援業務として以下を担当した。

目を担当した。
(1) 情報論 B(1) 情報基盤委員会委員（2007 年 4 月～, 中野）(2) 情報技術者と社会（分担）(2) 情報セキュリティ検討ワーキングの議長と（以上、中野）して、「政府機関の情報セキュリティ対策の(3) 情報ネットワーク

ための統一基準（内閣官房情報セキュリテ(4) 防災特論ィセンタ）」をベースに「大阪大学情報セキ(5) 情報科学序説

ュリティ対策基準」を纏めた。（2009 年 12（以上、長谷川）月～2010 年 1 月、中野）(6) 情報科学 PBL(3) ODINS 運用部会議長（2008 年 4 月～, 中野）(7) 基礎工学 PBL（情報工学 A）(4) ODINS 緊急対応組織（ODINS-CERT）の議(8) 基礎工学 PBL（情報工学 B）

長及び幹事としてネットワーク運営に関す(9) 情報科学ゼミナール Aる連絡、管理、緊急対応業務を行った。
（2005(10) 情報科学ゼミナール B

年 4 月～、中野、長谷川）（以上、長谷川、谷口）(11) プログラミング A[6] サイバーメディアセンターの以下の業務を担(12) 情報科学実験 C当した。

（以上、谷口）(1) 副センター長（2007 年 7 月～、中野）(2) 財務委員会委員長（2009 年 7 月 1 日～、中[3] 大学院情報科学研究科情報ネットワーク学専

野）攻において開講されている以下の科目を担当した。

[7] 情報科学研究科の産学連携総合企画室会議委(1) 情報ネットワーク設計論

員を担当した（2009 年 4 月 1 日～、中野）（以上、中野）(2) 情報ネットワーク学基礎論(3) 情報ネットワーク構成学（以上、中野、長谷川）(4) 超高速ネットワーク構成論(5) 情報ネットワーク学演習 II（以上、長谷川）54

3. 研究業績

その移動特性を 100%の精度で検出できるものと仮定しており、具体的にどのように複眼センサを構成

3.1. ユビキタスネットワーク環境における通信

するか、複眼センサの基本的特性がどのようなもの

方式の研究

かについてはこれまで検討していなかった。
そこで本研究では、複数のバイナリセンサを少し

諸技術発展を受けて、あらゆるものが独自の識別ずつずらして配置することにより構成する複眼セン子とコンピュータを持ちワイヤレスリンクで接続さサを対象として、複眼センサのセンシング範囲内にれるユビキタスコンピューティング環境が新しいパ進入したオブジェクトの移動方向や移動速度などのラダイムとして想定されている。このような背景をオブジェクトの移動特性を検出する手法を提案した。

踏まえ、「ユビキタスネットワーク環境における通信

また、シミュレーション評価により、提案する複眼方式の研究」を継続している。この研究では、ユビセンサの性能を評価した。さらに、提案手法を市販

キタスネットワーク環境下の様々なアプリケーショの赤外線センサを用いて実装し、実環境における評ンに適用する通信方式を提案し、その特性を明らか価を行った。

にしていく。

3.1.1. 複数のバイナリセンサを用いた複眼センサによるオブジェクトの移動特性検出に関する研究

近年、無線通信機能を持つセンサを多数配置することでセンサネットワークを構築し、人や自動車などのオブジェクトを追跡する技術が注目を集めている。オブジェクト追跡は、生態調査、交通量調査、
移動軌跡データ収集、空調と連動した省電力制御、

図：複眼センサシミュレータ

異なる移動パターンを持つ人物検出による防犯などに応用することが期待されている。特に、赤外線センサなどのようにセンシング範囲内のオブジェクトの有無のみを検出できるバイナリセンサは安価で消費電力も少なく、また、発生するデータ量も少ない
ことから、バイナリセンサを使ったセンサネットワークによるオブジェクト追跡が注目を集めており、多くの検討がある。
我々の研究グループでは、観測領域を複数のマイクロセルと呼ばれる小領域に分割し、マイクロセル

図：実験の様子

境界上にオブジェクトの移動特性を検出可能なセンサを設置することで、オブジェクトを追跡する手法［関連発表論文］

を提案している。センサは、エレベータ、ドア、階(1) 谷口義明, 合田幸裕, 長谷川剛, 中野博隆, “複数段などオブジェクトの移動特性が変化する地点に設のバイナリセンサを組み合わせた複眼センサに置されるものとしている。これらの検討では、複数よるオブジェクトの移動特性検出,” 電子情報通のバイナリセンサを組み合わせて構成した複眼セン

信学会技術研究報告 (IN2009-71), pp.17-22, Nov.

サをセンサとして用いることによりオブジェクトと

2009.

55

3.1.2. 領域分割を用いたシナリオ型仮説方式に基づづき、オブジェクト追跡を行う。分身は、オブジェ

くオブジェクト追跡に関する研究

クト移動の可能性の数だけ生成され、仮想マイクロ
セル上を移動し、必要がなくなれば削除される。セ

センサネットワークの主要な利用例の 1 つである

ンサによりオブジェクトの観測領域外への退出が検人物などのオブジェクト追跡は、例えば、介護施設

出されると、オブジェクト移動として尤もらしい分における事故防止や商業施設等での行動分析、避難身の移動軌跡をオブジェクトの移動軌跡として選ぶ。

訓練のシミュレーションなど、様々な分野での利用が期待されている。オブジェクト追跡手法には様々なものが提案されている。例えば、オブジェクトに固有の識別子を持つ専用デバイスを装着することを前提とすれば、高精度なオブジェクト追跡を実現できるが、デバイスの導入コストが発生する、利用用途が限られる、などの欠点がある。一方、専用デバ
イスを持たないオブジェクトの追跡手法も数多く提案されている。例えば、Multi Hypothesis Tracking（MHT）ではセンサから得られる観測結果に基づき

図：観測領域のマイクロセルへの分割起こりうるすべての移動を仮説として推測し、事前に推測された仮説の発生確率に基づき、実際のオブジェクトの移動を推測する。しかしながら、MHT
では仮説がオブジェクトの増加と共に指数的に増大し、NP 困難問題となることが分かっている。NP 困
難問題に対する発見的手法として、マルコフ連鎖モンテカルロ法を用いた手法があるが、センサがオブジェクトの色、形、数、速度等を判断できることが前提となっており、カメラなどの高機能なセンサを必要とする。
本研究では、赤外線センサのようにセンシング範
囲内のオブジェクトの有無のみを検出できる単純なセンサ（バイナリセンサ）を観測領域中の一部にの

図：提案するオブジェクト追跡手法の概要み配置した環境におけるオブジェクト追跡手法を検討した。提案手法では、建物全体などの観測領域を、

MHT と異なり、提案手法では、オブジェクトの変

小規模な領域（以下、マイクロセル）に分割し、マ則的な挙動を考慮し、分身同士から新たに分身を生イクロセルの境界にバイナリセンサを 2 つ設置し、成するなど柔軟なオブジェクト追跡が可能である。

マイクロセル境界を通過するオブジェクトおよびそまた、無線通信環境の悪化、センシングの失敗などの移動方向を検出する。検出したオブジェクトのゲ

によりオブジェクトのゲート通過情報の取得に失敗

ート通過情報は無線ネットワークを経由してサーバする場合でも、追跡精度を低下させないために、新に収集される。サーバは内部に仮想マイクロセルおたに分身を生成する。さらに、不要と推測される分

よび仮想オブジェクト（以下、分身）を管理してお身を削除することにより、分身の爆発的な増大を抑り、取得したオブジェクトのゲート通過情報およびえている。本研究では、シミュレーションによる評

内部で管理する仮想マイクロセル、分身の情報に基価により、提案手法の有効性を評価した。その結果、

56

オブジェクトの変則的な挙動を考慮することにより、制御及び環境に適したサービスの提供を行うことがオブジェクト追跡成功率が 96%向上すること、セン求められる。そのためには、ノードの属性情報やそサ情報損失推定時に分身を生成することにより、オの統計的性質を知ることは非常に有用であるが、人ブジェクト追跡成功率が 6%向上することを示した。

や自動車などモビリティの高いノードに対してそれらの情報を得ることは難しい。

［関連発表論文］(1) 村田将一, 谷口義明, 長谷川剛, 中野博隆, “領域分割を用いたシナリオ型仮説方式に基づくオ
ブジェクト追跡手法の提案,” 電子情報通信学会 技 術 研 究 報 告 (NS2009-87), pp.59-64, Oct.
2009.
(2) Masakazu Murata, Yoshiaki Taniguchi, Go Hasega図：動画像処理によるノード数推定

wa, and Hirotaka Nakano, “Improvement and evaluation of scenario-type hypothesis object tracking,” in

本研究では、ユビキタスネットワーク社会におけProceedings of to the 2nd International Workshop on
SensorNetworks

andAmbient

る代表的なノードである人物を対象とし、ノードのIntelligence

属性情報及びその統計的性質の中でも特に有用な、(SeNAmI 2009), Dec. 2009.
(3) Masakazu Murata, “Scenario-type hypothesis object

対象領域中のノード数を推定する方法を提案した。

tracking with indoor sensor networks,” Master’s

対象領域中に存在するノード数に関する情報を実時

Thesis, Graduate School of Information Science and

間処理によって得ることができれば、より環境に適Technology, Osaka University, Feb. 2010.

した無線通信の制御や情報の提供を行うことが可能(4) 村田将一, 谷口義明, 長谷川剛, 中野博隆, “シとなり、情報の伝達効率を向上させることが可能とナリオ型仮説方式に基づくオブジェクト追跡手なる。提案方法では、動画像中の動きのある部分を法における仮説処理の改良と情報損失への対差分抽出法を用いて抽出し、抽出部分の面積に対し応,”て位置パラメータに依存した統計データに基づく変電子情報通信学会技術研究報告

換アルゴリズムを適用し、ノード数への変換を行う。

(IN2009-170), pp.157-162, Mar. 2010.
(5) Masakazu Murata, Yoshiaki Taniguchi, Go Hasega-

抽出部分の面積とノード数の関係はオクルージョン

wa, and Hirotaka Nakano, “An object trackingに影響を受ける。オクルージョンとは画像上で物体

method based on Scenario-type Hypothesis Tracking

同士が重複することで背後のものが見えなくなるこin segmented multiple regions,” in Proceedings ofとを表し、複数ノード間が密集している場合オクル

the 6th International Conference on Networking andージョンの発生により抽出部分の面積が小さくなる。
ここで、動きのある部分の面積からノード数を得

Services (ICNS 2010), pp.200-205, Mar. 2010.

るための変換関数として、学習データより経験的に
3.1.3. 動画像中の人物の移動特性検出に関する研究得られた単純な関数を用いると、学習時と異なる環
境において推定精度が低下することが懸念される。

近年、ネットワーク技術の急速な進歩や安価なセ

そこで本研究では、撮影した人物が動画像中で占めンサの普及などにより、あらゆる情報が環境中に偏る面積に関する簡易モデルを構築し、モデルに基づ在するユビキタスネットワーク社会が実現しつつあいて作成した変換関数を用いることによって、ノーる。ユビキタスネットワーク社会では情報を保持しド数の推定精度向上を図った。提案手法の有効性はているノードに対して、ネットワークの構築や通信

目視によって得られた実ノード数と提案手法によっ57

文, Feb. 2010.

て得られた推定ノード数を比較することで評価を行った。その結果、実ノード数と推定ノード数の間の(3)

長谷川剛, 栗山さやか, 中野博隆, “景観画像二乗誤差平均が最大で 32%削減されることを明らかを用いた通行人密度推定手法の精度向上に関にした。

する一検討,”画像電子学会第250回研究会講演
予稿, pp.137-144, Mar. 2010.

3.1.4. 動画像中の仮想ゲート通過人数推定に関する研究

近年、道路の通行量や建物、催し物会場等の入退場者数を把握するための人流計測の自動化に対する需要が高まっている。我々の研究グループでは、カメラで取得した動画像を用いて、人物が重なり合う

図：オクルージョンのモデル化

ような状況でも、人流を実時間、高精度に計測できまた、提案手法では撮影した人物が動画像中で占る人流計測手法を提案している。提案手法では、まめる部分の抽出精度にノード数の推定精度は大きくず、カメラを用いて斜め上空から対象領域を撮影し、依存する。そこで本研究では、抽出精度の向上につ取得した動画像中の所望の位置に直線状の仮想ゲー

いて検討した。画像中の特定の形状を強調するフィトを設置する。次に、仮想ゲート上の各画素におけルタ処理（フーリエ変換を用いて、対象とする形状

る背景差分をフレーム毎に計算し、差分が大きな画に対応する空間周波数領域の周波数特性を強調）を素を始点とするオプティカルフローを抽出する。抽行うことで、抽出精度の向上を図る。このフィルタ

出したオプティカルフローを始点が隣接する同じ向処理は動画像中で一定の形状を持つ剛体を抽出する

き、大きさのフロー群に分離し、事前学習により得場合には有効な手段である。そこで、非剛体でありた統計情報を用いて、分離したフロー群の大きさか動画像中で一定の形状を持たない人物の場合にも、ら、通過人数を推定する。

フィルタ処理による抽出が有効であるか検証を行っ

本研究では、提案手法の諸要素のうち、仮想ゲー

た。その結果、頭部や胸部など比較的形状に変化のトにおけるオプティカルフローをブロックマッチン

少ない部位もあるものの、移動する人物においてはグ法に基づき抽出する手法を提案した。一般的なブ

手足の形状の変化の影響が大きいため、フィルタ処

ロックマッチング法は、動画像中のある領域に対し理はノード数の推定精度の向上において有効ではなて、次フレームの画像中を全探索することによっていことを明らかにした。

フレーム間の対応点を求めるため、抽出されるオプ
ティカルフローが多くなると、計算量が膨大になる［関連発表論文］

ことが欠点であった。一方、本報告における提案手(1)

Sayaka Kuriyama, Go Hasegawa, and Hirotaka

法では、探索範囲を仮想ゲート周辺に限定すること

Nakano, “Real-time estimation method of theにより、計算量を抑えることができるため、通行量

number of pedestrians in video sequences,” inが大きい場所でも、実時間処理によってオプティカ

Proceedings of the 4th International Conference on

ルフロー抽出処理を行うことができる。また、計算

Digital量が削減されることにより、マッチング判定処理を(2)

Telecommunications(ICDT2009),

pp.65-70, July 2009.

従来手法よりも詳細に行うことができるため、高精

栗山さやか, “動画像中の人物の移動特性検出

度なオプティカルフローの抽出が可能となる。さら手法,” 大阪大学大学院情報科学研究科修士論に、背景画像を定期的に更新することにより、撮影

58

環境の明るさが変化した場合においても、人流計測

3.1.5. IEEE 802.16 マルチホップリレーネットワーの測定精度が低下しない。提案手法の有効性は、目クの資源割り当てにおける伝送遅延低減に関する視によって抽出したオプティカルフローと、提案手研究

法によって抽出したオプティカルフローを比較する
ことで評価した。実動画像を用いた評価の結果、提IEEE 802.16j 標準に基づく無線マルチホップリレ

案手法を用いることにより、実時間、92%の精度でーネットワークは、設置や拡張が容易であるため、オプティカルフローの抽出が出来ることを示した。

都市規模の無線ブロードバンド環境を提供するネッ
トワークとして関心が集まっている。IEEE 802.16j
無線マルチホップリレーネットワークは、図のように、ゲートウェイノードとリレーノードの 2 種類のノードで構成される。ゲートウェイノードはバック
ホール回線に有線で接続されたノードであり、リレーノードはゲートウェイノードを根としたツリー状に無線リンクで接続される。各リレーノードはマル
チホップ通信によりゲートウェイノードと通信を行う。ユーザ端末は通信範囲に存在するリレーノードに接続することで、無線マルチホップリレーネット

図：動画像処理に基づく実時間人流計測手法

ワークを介してバックホールネットワークを利用する。

図：開発プログラムと仮想ゲート設定例
図：無線マルチホップリレーネットワーク［関連発表論文］(1) 足利えりか, “動画像中の仮想ゲート通過人数

IEEE 802.16j の MAC プロトコルにおいては、電推定のためのオプティカルフロー抽出法,” 大波干渉を防ぐ方法として Orthogonal Frequency Divi-

阪大学基礎工学部情報科学科特別研究報告, Feb.

sion Multiplexing Access（OFDMA）を用い、各リン

2010.

クにおける通信を時分割された OFDM シンボルに(2) 足利えりか, 谷口義明, 長谷川剛, 中野博隆,

より制御するスケジューリング方式を採用している。

“動画中の仮想ゲート通過人数推定手法に関す

このスケジューリング方式では、干渉関係にあるリる一検討,”画像電子学会第250回研究会講演予

ンクに異なるタイムスロットを割り当て、同時に送稿, pp.129-136, Mar. 2010.

信が発生することを防ぐ。タイムスロットは一定数の OFDM シンボルにより構成された各リンクの送信機会であり、ゲートウェイノードによる集中制御

59により各リンクへ割り当てるタイムスロットが決定

り当て手法と比較して、トラヒック量が多い状況にされる。このとき全てのリンクが送信を行うためにおいても、伝送遅延時間を平均して下り通信では最必要なタイムスロット数をフレーム長と呼び、フレ

大 25% 程度、上り通信では最大 20% 程度低減でき

ーム長を単位とした周期を繰り返して、各リンクのることを示した。

通信を制御する。このような時分割方式による無線
マルチホップ通信では、ゲートウェイノードと各リ［関連発表論文］

レーノード間でパケットを伝送する際に、経路上の(1) 石井倫太郎, 長谷川剛, 谷口義明, 中野博隆,

各ホップでパケットが到着してからスケジューリン“IEEE802.16マルチホップリレーネットワーク

グによってパケットが次ホップへ送信可能となるまにおけるタイムスロット割り当て手法の性能評

でにスケジューリング待ち時間が発生する。また、

価,”

各リレーノードのキューに送信待ちのパケットが蓄(NS2009-88), pp.65 -70, Oct. 2009.

電子情報通信学会技術研究報告

積されている場合、それらのパケットが送信可能に(2) Rintaro Ishii, “Time slot assignment algorithms for

なるまでのキューイング待ち時間が発生する。した

reducing transmission latency in IEEE 802.16j mul-がって、各ホップにおいてスケジューリング待ち時

ti-hop relay networks,” Master’s Thesis, Graduate

間やキューイング待ち時間が蓄積することによって、School of Information Science and Technology,

ユーザ端末で発生したパケットがゲートウェイノー

Osaka University, Feb. 2010.
(3) 石井倫太郎, 長谷川剛, 谷口義明, 中野博隆,

ドまで到達するためにかかる伝送遅延時間が増大す“IEEE802.16jリレーネットワークにおけるパケる可能性がある。

ット伝送遅延時間の評価,” 電子情報通信学会
技術研究報告 (IN2009-177), pp.199 -204, Mar.
2010.
(4) Rintaro Ishii, Go Hasegawa, Yoshiaki Taniguchi,
and Hirotaka Nakano, “Time slot assignment algorithms in IEEE 802.16 multi-hop relay networks,” inProceedings of the 6th International Conference on
Networking and Services (ICNS 2010), pp.265-270,
Mar. 2010.
図：タイムスロット割り当て順序の流れの例
3.1.6. IEEE 802.16 マルチホップリレーネットワー
クにおける被覆領域の改善に関する研究

本研究では、フレーム長を増大させることなく、
ゲートウェイノードとリレーノードとの間のデータ転送にかかる伝送遅延時間を減少させるタイムスロ

IEEE802.16 マルチホップリレーネットワークでット割り当てアルゴリズムを提案した。提案方式は、は、ユーザ端末の通信品質はサービス領域の展開状

ネットワークスループットの向上を目的としてフレ況に影響を受ける。サービス領域の重複が多く発生

ーム長の低減を行う既存手法を基にし、各リンクへすると電波干渉が増加し、通信品質が低下する。

のタイムスロットの割り当て順序を変更することで、IEEE 802.16 では干渉関係にあるリンクに異なるタ

フレーム長を増大させることなく伝送遅延時間の低イムスロットを割り当てる TDMA 方式の通信が行減を行う。シミュレーション及び数値計算による性

われる。つまりサービス領域の重複が増加すると、能評価の結果、提案方式を用いることによって、通信に必要なタイムスロットの数が増加しスループ

IEEE 802.16j におけるランダムなタイムスロット割

ットが低下する。また IEEE 802.16 では通信機会を60

コンテンション方式で確保することから、サービス得られる情報量と性能にはトレードオフの関係があ領域の重複は衝突を増加させる要因にもなる。重複ることを示した。また、ボロノイ手法が他の手法にが少ないサービス領域の大きさを決定するためには、比べて、フレーム長を大きく改善すること、また、隣接するリレーノードの位置情報が重要である。しより少ない情報を用いる最近接手法を用いた場合にかし得られる情報量は状況によって異なる。

おいても消費エネルギーやフレーム長へのノード密度の影響を低減できることを示した。

本研究では、まず、サービス領域を円形と仮定し、その半径（以下、サービス半径と称する）の決定する 2 種類の手法を提案した。1 つ目はリレーノードの位置情報が全く得られない状況を想定し、各リレ
ーノードが単一なサービス領域を展開する手法である(以下、単一半径手法と称する)。2 つ目は、トポロジに関してある程度の情報が得られる場合を想定し、それらを用いて推定した最近接のリレーノードまでの距離（以下、最近接距離と称する）に基づいてサービス半径を決定する手法である(以下、最近接手法と称する)。シミュレーションによってこれら 2 つの手法の性能評価を行い、提案手法によって得られる単被覆領域の最大値が、各メッシュノードが単一な

図：サービスエリアサイズ評価結果

サービス領域を設定した場合に比べて、
平均 32% 改
善できること、またこのとき、サービス領域の最大［関連発表論文］

重複数を平均 50%削減できることを示した。

(1) 竹 森 翔 一 , 長 谷 川 剛 , 谷 口 義 明 , 中 野 博 隆 ,“IEEE 802.16メッシュネットワークにおける物
理トポロジ情報を用いた被覆領域の改善手法,”
電 子 情 報 通 信 学 会 技 術 研 究 報 告 (IN2009-8),
pp.43-48, May 2009.
(2) Shoichi Takemori, Go Hasegawa, Yoshiaki Taniguchi, and Hirotaka Nakano, “Improving coverage area
quality using physical topology information in IEEE
802.16 mesh networks,” in Proceedings of the 3rd

図：第一近接ノードとの距離の推定法

International Conference on Mobile Ubiquitous
Computing, Systems, Services and Technologies

さらに、新たなサービス半径決定手法として、各(UBICOMM 2009), pp.163-168, Oct. 2009. (Best

リレーノードの正確な位置情報が得られる場合を想Paper Award)

定し、リレーノードが自身のボロノイ領域中で最も(3) 竹 森 翔 一 , 長 谷 川 剛 , 谷 口 義 明 , 中 野 博 隆 ,遠い点との距離をサービス半径に設定する手法を提“IEEE 802.16jリレーネットワークにおけるサ

案した（以下、ボロノイ手法と称する）。さらに、各ービス領域展開手法の性能評価,”電子情報通信

手法の性能評価をシミュレーションによって行い、学会情報ネットワーク研究会発表予定, Apr.

サービス領域の重複状態および最大重複数に加えて、

2010.

ネットワークの消費エネルギー及びフレーム長の観(4) Shoichi Takemori, Go Hasegawa, Yoshiaki Tanigu-

点から評価を行った。シミュレーション結果より、

chi, and Hirotaka Nakano, “Service area deployment61

of IEEE 802.16j wireless relay networks: service

伝送率やセンサによる検知範囲、センサノードから

area coverage, energy consumption, and resource

ベースステーションノードまでのホップ数などの指utilization efficiency,” submitted for publication.

標を用いて、性能向上を目的とした様々なノード配
置手法やノードの再配置手法が提案されている。し3.1.7. IEEE 802.16 マルチホップリレーネットワー

かし、IEEE 802.16j に基づく無線リレーネットワー

クにおけるノード位置の調整による通信性能改善

クを対象とした性能評価が行われた例は存在しない。

に関する研究そこで本研究では、IEEE 802.16j リレーネットワー
クにおいてリレーノードの位置を調整することが通IEEE 802.16 マルチホップリレーネットワークに

信性能に与える影響を評価した。リレーノードの位おいて効率のよい通信を行うためには、ネットワー

置調整を行うための移動方法と移動条件を定義し、ク内の全てのリンクが通信を行うために必要となるIEEE 802.16j に基づくネットワークモデルを用いて、タイムスロット数（フレーム長）を小さくすること様々なノード数、最大伝送距離、干渉比を持つリレが重要となる。このフレーム長を小さくすることにーネットワークにおいてリレーノード 1 ノードのよって、各リンクの単位時間あたりの通信機会が増

位置調整を行ったときのフレーム長の変化を評価し加し、ネットワークスループットが向上する。タイた。また、複数のリレーノードを 1 ノードずつ最適

ムスロット割り当てを行う際、通信量が大きいリンな位置に移動させたときの性能改善の評価を行い、ク同士が干渉関係となっている場合や、多数のリン移動させたリレーノード数に対する性能改善効果を

ク間で電波干渉が発生する場合には、電波干渉が発評価した。その結果、1 ノードの位置調整を行うこ

生するリンクには異なるタイムスロットを割り当てとにより最大約 16%のフレーム長の削減が可能であ

る必要があるため、ネットワーク内の全てのリンク

ること、また複数のリレーノードの順次位置調整をが通信を行うために必要なタイムスロット数が増大行うことにより最大 22%のフレーム長の削減が可能

し、フレーム長が大きくなる。このとき、リンク間であることを示した。

の干渉により多数のタイムスロットが必要となるリンクを構成するリレーノードを移動させて位置の調整を行い、リンク間の干渉関係を解消、または軽減することにより、それらのリンクに異なるタイムス
ロットを割り当てる必要がなくなり、フレーム長が削減され、ネットワークスループットの向上が期待できる。

図：ノードの移動範囲［関連発表論文］

図：ノードの移動(1) 重藤隆文, “IEEE 802.16jリレーネットワークにこのようなノード位置の調整によるネットワーク

おけるノード位置の調整による通信性能の改

通信性能の改善は、センサネットワークの分野では、

善,” 大阪大学基礎工学部情報科学科特別研究

ノードの再配置手法として検討されており、データ

報告, Feb. 2010.

62

3.1.8. 障害物が電波伝搬に与える影響を考慮した数が比較的少ない場合では、サービス面積の減少幅

IEEE 802.16 マルチホップネットワークの性能評価は小さいが、ゲートウェイノードからリレーノードに関する研究までの経路長が増加すること、また、その際、リレーノードを追加することによって障害物の影響を打IEEE 802.16 マルチホップリレーネットワークに

ち消し、少ないフレーム長の増加でサービス面積をおいてネットワーク全体のスループットやサービス改善できることを示した。また、大阪大学豊中キャ

面積などの評価を行う際には、送信ノードが伝送可

ンパスにおける建物配置を想定した環境における性

能な通信範囲や近隣ノードに電波干渉を及ぼす範囲

能評価を行い、ランダムに障害物を配置したモデル

を、送信ノードを中心とした円状の範囲内と定義しとの比較を行うことによって、ネットワークパラメ

たネットワークモデルが従来使用されている。このータの関連性を明らかにした。

モデルを用いた既存のリレーネットワークの性能評
価においては、障害物の存在は想定されておらず、通信電波が障害物によって受ける影響を考慮していない。一般的に、障害物によって電波は遮断、反射、回折など様々な影響を受ける。そのため、障害物がない場合には通信可能であったノード同士の間に障害物が存在することにより通信が不可能になり、ネットワーク性能が低下することが考えられる。一方、近隣ノードから受ける電波干渉の影響が減少することにより、リレーネットワーク全体の接続関係や干渉関係が変化する。マルチホップリレーネットワー

図：ランダム障害物モデル

クでは時分割による無線通信方式が採用されているため、接続関係及び干渉関係の変化がネットワーク
スループットに影響を与える。また、障害物の影響
により、どのノードとも通信できない孤立ノードが発生し、リレーネットワークがユーザ端末に対して提供するサービス面積にも影響を与える。したがって、リレーネットワークの実世界における適用可能性を検討するためには、障害物の影響を考慮したリ
レーネットワークの性能評価を行うことが重要である。
そこで本研究では、障害物が電波伝搬に与える影響を考慮した IEEE 802.16 リレーネットワークの性
能評価を行った。具体的には、従来、性能評価に用図：豊中キャンパスモデル

いられているネットワークモデルに障害物を導入し、通信電波が障害物によって遮断される影響を考慮し［関連発表論文］

た性能評価モデルを構築した。さらに、そのモデル(1) 伊勢悠輝, “障害物が電波伝搬に与える影響をを用いてシミュレーションを行うことにより、リレ考慮したIEEE 802.16jリレーネットワークの性ーネットワークのサービス面積、フレーム長、及び能評価,” 大阪大学基礎工学部情報科学科特別経路長に関する評価を行った。評価の結果、障害物

研究報告, Feb. 2010.

63

3.1.9. IEEE 802.16 マルチホップリレーネットワー

802.16 マルチホップリレーネットワークの利用を想クにおける低遅延な映像データ収集のためのタイ定する。ネットワークカメラから映像データを効率

ムスロット割り当てに関する研究よく収集し、また、アクセスが集中するようなカメ
ラからは優先して映像データを収集する方式を検討する。

Google 社のストリートビューは、Google マップに新しく追加された機能で、事前に車の上につけたカ
メラで撮影、蓄積しておいた画像を配信する事で、3.1.10. 信号対干渉比に基づく無線伝送モデルの構

従来の上空視点の地図、写真だけでなく、その場の築と従来モデルとの比較に関する研究

人間目線の景観を閲覧する事を可能としている。これに対して、本研究では、現在の画像や動画像を配無線マルチホップリレーネットワークの研究にお信する高度化ストリートビューを検討している。高

いては従来、通信ノードの電波干渉を、該当ノード

度化ストリートビューでは、電柱、街灯などに装着を中心とした同心円状に定義する、簡易干渉モデル

されたネットワークカメラの撮影した映像は、無線が用いられてきた。簡易干渉モデルを用いることにネットワークを介してデータセンターに収集、蓄積より、グラフ理論で得られている多く知見をマルチされた後、ユーザへと配信される。高度化ストリー

ホップリレーネットワークの制御に応用できる、とトビューが実現されることで、犯人追跡や行動予測いう利点があるが、簡易干渉モデルは障害物や電波に役立てる(セキュリティ)、人や車の渋滞情報を調特性などの影響によって発生するフェージングやキべカーナビゲーションでの誘導情報に活かし交通渋ャプチャ効果などの詳細な電波干渉状況を考慮する

滞を避ける(ヒューマンナビゲーション)、自然系をことができない。一方、信号対干渉比(SNR: Signal

長期間・継続的に撮影する事で、地球温暖化などのNoise Ratio) に基づく電波干渉モデル（以下、SNR モ

影響を調べる(環境データマイニング)、といった映デル）ではこれらの電波の特性を表現することがで像を利用した高度なサービスの実現も可能になるときるが、簡易干渉モデルで行った解析手法が適用で期待される。

きないという問題がある。

Protocol model

データセンター

SNR model
a Link A

ユーザ

a Link A

インター
インター
ネット
ネット

ネットワークカメラ

Link Bdcb

Link Bd

ベース
ステーションcb

SNR

PsignalPnoiseB

図：簡易干渉モデルとSNRモデル

IEEE 802.16j
マルチホップ
無線リレーネットワーク

そこで、本研究では、SNRモデルと簡易干渉モデ
ルを適切に組み合わせ、SNRモデルにもとづく詳細
な電波干渉状況を考慮しつつ、従来の解析手法を利

図：高度化ストリートビューシステム

用することのできる、新しい干渉モデルを提案する。
高度化ストリートビューを実現するにあたっては

また、提案干渉モデルにもとづきマルチホップリレ

多くの課題があるが、本研究では、特に、ネットワ

ーネットワークの構築を行った場合の性能を評価し、ークカメラからデータセンターへ映像を収集する方

従来の簡易干渉モデルを用いた場合との、性能の比式について検討する。本研究では、ネットワークカ

較評価を行う。

メラからデータセンターへの映像の転送には、IEEE64

3.2. 次世代情報ネットワークのためのトランスれる。

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。特にインターネットで用いられている
TCP では、エンドホストがネットワークの輻輳状態
を自律的に検知して転送率を決定している。これは、インターネットの基本思想である End-to-end principle の核になっているものであるが、エンドホストの

図：オーバレイルーティング

高速化により、その適応性をより高度なものにできる可能性が十分にある。また、ネットワーク内ルー

この問題に対する解決策としては、オーバレイルー

タでは、エンドホストの適応性を前提とした制御をティングが ISP 間のトランジットコストが増加す考えていく必要があるが、それが実現されれば、自る経路を選択することを制限する手法が考えられる。

律性、適応性に富んだ高機能ネットワークの可能性

本研究では、オーバレイルーティングによって増加も見えてくる。本研究テーマでは、そのようなトラする ISP 間のトランジットコストを削減する手法

ンスポートプロトコルに関する研究に取り組んでいを提案した。提案手法では、経路上のトランジット

る。また、IP ネットワーク上において特定のサービリンク数をトランジットコストの指標とし、オーバスを提供するためのオーバレイネットワークにおけレイルーティングによる性能向上を維持しつつ、トるトランスポートアーキテクチャや、オーバレイネ

ランジットコストを抑える経路を選択する。しかし、ットワークの浸透にともなって発生すると考えられ経路上のトランジットリンク数は一般には公開される諸問題に関する研究などにも取り組んでいる。

ておらず、また、エンド間で容易に計測する手法が存在しないため、本論文では経路上のトランジット

3.2.1. オーバレイルーティングによって増加する

リンク数をオーバレイノードが容易に計測できるエISP 間トランジットコストの削減に関する研究

ンド間ネットワーク性能から重回帰分析を用いて推定する手法を確立した。

オーバレイルーティングはオーバレイネットワー
クを用いたアプリケーション層で動作する経路制御技術であり、遅延時間や利用可能帯域などの指標を用いて経路を選択することで、ユーザが体感できる性能が向上することが知られている。一方で、IP 層で行なわれる経路制御とのポリシの違いにより、ISPのコスト構造に悪影響を与えることが考えられる。
ISP によって提供される IP ルーティングは、一般に隣接 ISP とのリンクの使用にかかる金銭的コストを考慮して制御されている。対してオーバレイル
ーティングではエンド間の性能向上を目的として経路が選択されるため、オーバレイルーティングの利

図：トランジットコストの増大用によって通過するトランジットリンク数が増加し、ISP のトランジットコストが増大することが考えら

提案手法の有効性を評価するため、重回帰分析によ65

り導出した推定式の精度を評価したのち、提案手法

Networking 2010 (ICOIN 2010), Jan. 2010.

によって経路上のトランジットリンク数を制限した(7) Kazuto Matsuda, “A study on reduction of inter-ISP

オーバレイルーティングの性能を評価した。実ネッtransit cost caused by overlay routing,” Master’s

トワークの計測データを用いた評価により、推定式

Thesis, Graduate School of Information Science andによるトランジットリンク数の過小推定が 80% のTechnology, Osaka University, Feb. 2010.

ノードで 1 以下であり、また、提案手法を用いたオーバレイルーティングが、通過するトランジットリ

3.2.2. 大規模ネットワーク障害に対応可能なオーバ

ンクの数を削減しつつ、トランジットリンクの制限

レイルーティング手法に関する研究を行わない場合のオーバレイルーティングと同等の地震、風水害、テロなどの大規模災害に対するコ

性能向上を得られていることを示した。

ンピュータネットワークの対策に関しては未だ体系［関連発表論文］

的に議論されておらず、災害発生時においてもネッ(1) Go Hasegawa, Yuichiro Hiraoka, and Masayuki

トワークの十分な信頼性を確保することは難しい。

Murata, “Effectiveness of overlay routing based on

通常、高信頼なネットワークは冗長性に優れた構成

delay and bandwidth information,” IEICE Transac-

を組むことにより実現されるが、インターネットに

tions

おける IP ルーティングプロトコルでの転送経路切onCommunications,

Vol.E92-B,

No.4,

替方法では短時間での切替は困難である。また、IP

pp.1222-1232, Apr. 2009.
(2) Go Hasegawa, Yuichiro Hiraoka, and Masayuki

層の機能強化を行う場合にも、共通基盤に新しい機

Murata, “Evaluation of free-riding traffic problem in

能を付加することにより、それに付随する制御がoverlay routing and its mitigation method,” in Pro-

種々派生し、その複雑さによってアーキテクチャのceedings of the 5th International Conference on

破綻を招く恐れがある。

Networking and Services (ICNS 2009), pp.210-215,
Apr. 2009.
(3) 長谷川剛, 村田正幸, “オーバレイネットワーク
における経路制御とISPへの影響,” 電子情報通信学会技術研究報告 (IN2009-15), pp.17-22, June
2009. (招待講演)(4) 松田一仁, 長谷川剛, 村田正幸, “ISPコストを削減するための重回帰分析に基づくオーバレイル
図：Resilient Routing Layers (RRL)ーティング手法,” 電子情報通信学会技術研究報
告 (ICM2009-25), pp.67-72, July 2009.
(5) Go Hasegawa, Yuichiro Hiraoka, and Masayuki

そこで本研究では、オーバレイネットワークを用

Murata, “Evaluation of free-riding traffic problem in

いたトラヒックルーティング技術を用いることで、

overlay routing and its mitigation method,” IEICE

大規模災害等によって IP ネットワークに大きな障Transactions on Communications, Vol.E92-B, No.12,

害が発生した際に、従来の BGP による AS 間ルーテ

pp.3774-3783, Dec. 2009.

ィングでは到達不可能となる AS 間通信の大部分を(6) Kazuto Matsuda, Go Hasegawa, and Masayuki Mu-

短時間で復旧することが可能となる、オーバレイル

rata, “Decreasing ISP transit cost in overlay routingーティング手法を提案した。具体的には、オーバレ

based on multiple regression analysis,” in Proceed-

イノードの設置場所、情報交換手法、AS の参加・離ings of the International Conference on Information

脱手法等の検討を行い、小さい通信オーバヘッドで66

より多くの AS が参加可能となるオーバレイネット

ference on Advanced Information Networking andワーク構築手法を提案した。提案手法の有効性は、Applications (AINA-09), pp.951-958, May 2009.

CAIDA が BGP トラヒックの計測を行い公開してい(2) Takuro Horie, Go Hasegawa, Satoshi Kamei, andる AS ネットワークトポロジを用いて検証し、提案

Masayuki Murata, “On network traffic concentration

手法がオーバレイノード間の情報交換量を従来手法

and updating interval for proactive recovery methodに比べて 1/10-1/1000 程度に削減できること、および

against large-scale network failures,” in Proceedings

大規模ネットワーク障害に対して、高いネットワー

of the 2009 Australasian Telecommunications Net-

ク接続性を維持し、BGP に比べて短時間で代替経路

works and Applications Conference (ATNAC 2009),を発見することができることを示した。

Nov. 2009.
(3) 堀江拓郎, 長谷川剛, 亀井聡, 村田正幸, “大規模障害に適用可能なプロアクティブ型回復手法の性能評価,” 電子情報通信学会第7回QoSワー
クショップ (QW7-P-07), pp.28-29, Nov. 2009. (優秀ポスター賞)(4) Takuro Horie, “Proactive recovery from multiple
failures utilizing overlay networking technique,”
Master’s Thesis, Graduate School of Information
Science and Technology, Osaka University, Feb.
2010.
(5) 堀江拓郎, 長谷川剛, 村田正幸, “オーバレイネ

図：オーバレイネットワークにおける複数同時障害

ットワークのためのプロアクティブ型ネットワ
ーク障害回復手法,” 電子情報通信学会技術研

さらに本研究では、オーバレイネットワークの経究報告 (IN2009-152), pp.49-54, Mar. 2010.

路重複が原因となり、アンダーレイネットワークの少数リンクの障害が、オーバレイネットワークにお(6) Takuro Horie, Go Hasegawa, Satoshi Kamei, and

ける大規模同時障害を引き起こす問題に着目し、上Masayuki Murata, “Network recovery method with

記手法をそのような同時発生障害に対応させるため

pre-calculationの障害用トポロジ構築手法を提案した。提案手法は、

large-scale failures,” submitted for publication.

ofrouting

configurations

for

それぞれのオーバレイノードが、自身を含む障害に対応するトポロジを作成し、それらを適宜集約する

3.2.3. オーバレイネットワークにおけるネットワー

ことによって、1 つのトポロジ群を構築する。数値

ク性能計測手法に関する研究計算による性能評価の結果、アンダーレイネットワ
ーク全体の 25%のリンク障害発生時に、経路長をほ

オーバレイネットワークは IP ネットワーク上にとんど増加させることなく、到達性を 51%から 97%

論理的に構築されたネットワークであるため、性能に回復できることがわかった。

の維持、向上のためには定期的にオーバレイパスの資源情報を計測によって得る必要がある。オーバレ［関連発表論文］

イネットワークの構築に必要な情報を得る手法は数(1) Takuro Horie, Go Hasegawa, Satoshi Kamei, and

多く提案されているが、その多くは小規模なオーバ

Masayuki Murata, “A new method of proactive re-

レイネットワークを対象としており、全てのオーバ

covery mechanism for large-scale network failures,”

レイノード間の経路を計測する手法である。このよin Proceedings of the IEEE 23rd International Con-

うな手法ではオーバレイノード数の 2 乗の計測コス

67

トが必要であり、オーバレイノード数が増加した場

回数を増加させることができることが明らかとなっ合には計測に必要なコストの増加が問題となる。

た。

本研究においては、オーバレイネットワークのオーバレイノード密度に着目し、密度に対してスケー
ラブルなネットワーク計測手法の検討を行った。具
体的には、複数のオーバレイ経路が IP パスを共有する状態を分類し、それぞれの共有状態に対して求められるネットワーク計測手法について検討した。
次に、IP パスの共有を知ることができるオーバレイ
経路の計測に関して、計測精度を低下させることな
く、オーバレイネットワーク全体での計測回数を削減する手法を提案した。

図：経路重複数分布

図：計測統合手法

上記手法は、一方のオーバレイパスが他方のオー

図：AT&T ネットワークトポロジ

バレイパスに完全に含まれる場合においてのみ有効
であり、個々のオーバレイノードが行う計測のみで［関連発表論文］

は検出できない経路共有には適用することができな(1) Go Hasegawa and Masayuki Murata, “Scalable andい。そこで、本研究ではさらに、IP パスの共有を知

density-aware measurement strategies for overlay

ることができないオーバレイ経路の計測に関して、networks,” in Proceedings of the 4th International

IP パスを共有しているオーバレイ経路数を推定す

Conference on Internet Monitoring and Protection

ることによって計測周期を制御する手法を提案した。

(ICIMP 2009), pp.21-26, May 2009.

具体的には、各オーバレイパスの計測タイミングを(2) 長谷川剛, 村田正幸, “オーバーレイ網におけるランダムに設定し、計測頻度を、経路重複の度合に

ネットワーク計測競合の確率的回避手法,” 電子

応じて設定する。これにより、自律分散的な手法に情報通信学会2009ソサイエティ大会講演論文集

よって計測競合を確率的に回避することができる。

(B-11-8), Sep. 2009.

複数のネットワークトポロジを用いた性能評価によ(3) 長谷川剛, 村田正幸, “確率的手法に基づくオー

り、IP パスを共有しているオーバレイ経路数は、オ

バレイネットワーク計測の競合軽減,” 電子情ーバレイノード密度に大きく依存することを示した。

報通信学会技術研究報告

また、提案手法が計測失敗回数を抑えつつ、特にル

pp.25-30, Jan. 2010.

ータレベルホップ数の小さなオーバレイパスの成功

68(ICM2009-39),

3.2.4. 無線 LAN 環境における遅延に基づく輻輳制御する無線帯域を等しく獲得することを公平であるとを用いた TCP の性能評価していた。しかし、無線 LAN 環境における公平性を改善する手法は、公平性を改善する一方でネット

IEEE802.11 に 基 づ く 無 線 LAN に お い て は 、ワークスループットが低下することがある。そのたCSMA/CA により無線 LAN 内の各端末が無線媒体

め、ネットワークスループットが高ければ公平性がにアクセスする機会は等しいため、端末間の MAC

損なわれても許容できるのか、あるいは逆に、公平レベルにおける公平性は確保される。しかし、アク性が高ければスループットは損なわれても許容でき

セスポイントから無線端末への通信は 1 台のアク

るか、といった、スループットと公平性との間のトセスポイントによる通信であるのに対し、その逆向レードオフの議論が必要である。しかし、従来指標

きの通信は複数台の無線端末による通信であるため、ではこのトレードオフ関係を評価することができな

アクセスポイントから無線端末への通信とその逆向い。このため、無線 LAN 環境における公平性の評

きの通信ではアクセス機会に不均等が生じる。これ

価の際には無線帯域の利用効率を含めた新しい指標

は、CSMA/CA によって実現される MAC レベルにが必要である。

おける端末間の公平性が上位レイヤにおける公平性

そこで本研究では、ネットワーク帯域の利用効率に直接つながらないことを意味している。このことを考慮した新しい公平性指標を提案した。提案指標

は、トランスポート層として TCP を用いた場合にはは Jain の Fairness Index を基とし、ネットワーク帯域

大きな問題となり、上りフロー間、および上りフロの利用効率が指標に反映されるように改良行った。

ーと下りフロー間に深刻な不公平が発生することがさらに、上述の公平性改善手法を、提案した指標を指摘されている。

用いて評価を行った結果、提案手法が公平性とネットワーク帯域間のトレードオフ関係を大幅に改善でそこで本研究では、不公平性を改善するための手きることを明らかにした。

法として、ACK パケットの損失に対して輻輳制御を行う手法を提案し、その有効性をシミュレーション
および実装実験によって検証した。その結果、提案手法が上りフロー間の不公平に対して有効であるだ
けではなく、上下フロー間の不公平に関しても一定の改善を行うことができることがわかった。

図：公平性の改善効果［関連発表論文］(1) 長谷川剛, 村田正幸, “無線ネットワーク環境に適したトランスポート層プロトコル,” 電子情報通信学会技術研究報告 (CQ2009-20), pp.29-34,
図：実験ネットワーク環境

July 2009. (招待講演)(2) 橋本匡史, 長谷川剛, 村田正幸, “無線LAN環境

上記のようなフロー間の公平性に関する検討におにおけるTCPフロー間の公平性改善手法の実験

いては、公平性の定義が重要となる。従来の公平性

評価と評価指標の提案,” 電子情報通信学会技の定義では、無線 LAN 内の競合するフローが獲得術研究報告 (NS2009-126), pp.33-38, Dec. 2009.

69

(3) Masafumi Hashimoto, “Congestion control mecha-

る方法、および意図的にノイズを加えてウィンドウnisms for alleviating TCP unfairness in wireless

サイズを振動させることにより、環境変動に対応すLAN environment,” Master’s Thesis, Graduateる方法を提案した。これらにより、提案手法の基本

School of Information Science and Technology,

的な性質を変えることなく、利用可能帯域の計測に

Osaka University, Feb. 2010.

含まれうる誤差や環境変動の影響を緩和できることを明らかにした。

3.2.5. インターネットにおける輻輳制御機構の環境変動への耐性向上

われわれは、インライン計測技術を用いて帯域に関する情報を取得し、その情報を用いてウィンドウ
サイズ制御を行うことによって、従来の TCP Reno
における問題を本質的に改善するための新たな TCPの輻輳制御方式を提案している。
図：ノイズの導入によるタイムアウト回避［関連発表論文］(1) Mizuho Kodama, Go Hasegawa, and Masayuki Murata, “Bandwidth-based congestion control for TCP:
measurement noise-aware parameter settings and
図：TCP Symbiosis

self-induced oscillation,” in Proceedings of the 2nd
International Workshop on the Network of the Fu-

ウィンドウサイズ制御のアルゴリズムは、帯域にture (Future-Network'09), June 2009.

関する情報を用いることによってウィンドウサイズ
を適切な値にすばやく調節すること、および他のコ

3.2.6. トランスポートプロトコルの改良によるシン

ネクションが競合する際に公平に帯域を分配できるクライアントシステムの性能向上に関する研究ことを目的として設計する必要がある。そのために、
数理生態学において生物の個体数の変化を表すモデ

シンクライアントシステムとは、クライアントか

ルとして有名なロジスティック増殖モデル、およびらキーボード・マウスイベントを送信し、サーバか

ロトカ・ヴォルテラ競争モデルを適用した。これら

ら処理結果の画面情報を受信するシステムを指し、のモデルを TCP のウィンドウサイズ制御へ適用す

そのトラヒックは、文字情報に相当するインタラク

るために、生物の個体数をデータ転送速度に、個体

ティブな特性のトラヒックと、ウィンドウなどの画数の収束値である環境容量を物理帯域に、および種面情報に相当するバルク転送的な特性のトラヒック

間の競争を同一リンク上の複数コネクションの競合に大別できる。本研究においては、前者に対してパにそれぞれ変換する。

ケットロスへの耐性向上を課題として、データパケ

このような計測結果に基づく輻輳制御方式の性能

ットの複製同時送信を提案し、後者に対しては、スが、利用可能帯域などの計測精度やネットワーク環

ループットの向上を課題として、TCP のスロースタ

境の変動に大きく影響を受けることに着目した。そート再スタート（SSR）の影響を評価するとともに、こで、その改善方法として、計測した利用可能帯域

データセグメントの再構成手法に関する検討を行っの変動の大きさに応じて動的にパラメータを設定すた。

70

提案方式の有効性を評価するために、実システム

ことで、システム全体での省電力化が可能になる。

から抽出したトラヒックを用いてシミュレーション

本研究においては、アプリケーション、発生するトを行い、インタラクティブデータフローの遅延の要

ラヒック、およびデータ転送を行うためのネットワ

因は、ボトルネックリンクに接続するルータでのキークを含めたシステム全体のモデルを構築した。まューイング遅延と、サーバの TCP 送信バッファにおた、ルータおよびサーバの電力消費モデルを作成し、ける遅延であることを示した。次に、インタラクテ

システムの電力消費量を定式化する。さらに、分散ィブデータフローの優先制御を行うとともに、TCPサーバを設置し転送トラヒックを削減したときの電SACK オプションを利用した場合は、平均遅延時間

力消費削減量を評価する。評価の結果、分散サーバは改善されるが、数秒の遅延が発生することを示し

設置数の増加に伴い電力消費量は最大で約 20%減少た。さらに、その改善のため、TCP の再送タイムア

するが、一定台数を超えると、トラヒック削減によ

ウト値計算の修正と、TCP SACK オプションの一時る電力消費の減少より分散サーバの追加に伴う電力的停止を提案し、数秒の遅延が解消されることを示

消費の増加の方が大きいため、全体として増加傾向した。

に転じることを明らかにした。

図：シンクライアントシステム
図：分散コンピューティング環境モデル［関連発表論文］［関連発表論文］(1) Yukio Ogawa, Go Hasegawa, and Masayuki Murata,“A transport layer approach for improving interac-(1) 小川祐紀雄, 長谷川剛, 村田正幸, 西村信治,

tive user experience on thin clients,” in Proceedings“広域分散コンピューティング環境における電of the 2009 Australasian Telecommunications Net-

力消費を考慮した性能評価手法,” 電子情報通works and Applications Conference (ATNAC 2009),

信学会技術研究報告 (IN2009-172), pp.169-174,

Nov. 2009.

Mar. 2010.

3.2.7. 電力消費を考慮した広域分散コンピューティ
ング環境に関する研究

大規模データセンタへの情報システムの集約が進むと、より大量のデータが広域ネットワークを介して送受信され、データ転送に費やされるエネルギーが増加する。これに対し、トラヒック削減・局所化機能をもつサーバをネットワーク上に分散配置する

71

4. 社会貢献に関する業績

visory Chair(3)

The 12th IEEE/IFIP Network Operations and4.1. 教育面における社会貢献

Management

4.1.1. 学外活動2010), Local Arrangement Co-Chairs(1)

情報科学に関する産学連携を推進する組織 IT(4)

Symposium(IEEE/IFIPNOMS

The 12th IFIP/IEEE International Conference on

連携フォーラム OACIS の幹事を担当した。

Management of Multimedia and Mobile Networks（2009 年 4 月～、中野）and Services (IFIP/IEEE MMNS 2009), Technical
Program Committee Member

4.1.2. 研究室部門公開
(2)

(3)

(5)

The IEEE 2009 International Communications

2009 年 5 月 2 日、いちょう祭にて研究室公開

Quality and Reliability Workshop (IEEE CQRを行った。

2009), Technical Program Committee Member

2009 年 8 月 18 日、大学説明会にて研究室公開

(6)

を行った。

The IEEE 2010 International Communications
Quality and Reliability Workshop (IEEE CQR2010), Technical Program Committee Member

4.2. 学会活動(7)

4.2.1. 国内学会における活動(1)

tions (IEEE ICC 2009), Technical Program Com-

電子情報通信学会コミュニケーションクオリ

mittee Member

ティ研究会専門委員(2)

IEEE International Conference on Communica-(8)

IEEE International Conference on Communica-

Secretary of the Technical Committee on Commu-

tions (IEEE ICC 2010), Technical Program Com-

nications Quality & Reliability (CQR), 2008-2009

mittee Member（以上、長谷川）(9)IEEE Global Communications Conference (IEEEGLOBECOM 2009), Technical Program Commit-

4.2.2. 論文誌編集

tee Member(1) Editorial Advisory Board, IARIA International(10) IEEE Global Communications Conference (IEEE

Journal On Advances in Systems and Measurements,

GLOBECOM 2010), Technical Program Commit-

2009-

tee Member(2) Editorial Advisory Board, IARIA International(11) The 4th International Conference on Internet Mon-

Journal On Advances in Networks and Services,itoring and Protection (IARIA ICIMP 2009), Tech-2009-

nical Program Committee Member(3) 電子情報通信学会英文論文誌 B 特集号通信ネッ(12) The 5th International Conference on Networking

トワークと通信サービスの品質小特集号 編集

and Services (IARIA ICNS 2009), Technical Pro-委員

gram Committee Member（以上、長谷川）(13) The 6th International Conference on Networking
and Services (IARIA ICNS 2010), Technical Pro-

4.2.3. 国際会議への参画
(1)

(2)

gram Committee Member

The 4th International Conference on Internet Mon-

(14) The 9th International Conference on Networks

itoring and Protection (IARIA ICIMP 2009), Ad-(IARIA ICN 2010), Technical Program Committee

visory Chair

Member

The 5th International Conference on Internet Mon-

(15) The 1st International Conference on Emerging

itoring and Protection (IARIA ICIMP 2010), Ad-

Network Intelligence (IARIA EMERGING 2009),

72

ークショップ (QW7-P-07), pp28-29, Nov. 2009.

Technical Program Committee Member(優秀ポスター賞)(16) The 2nd International Conference on Emerging(3) 野田健, 長谷川剛, 村田正幸, オーバレイルー

Network Intelligence (IARIA EMERGING 2010),

チングによるキャッシュを考慮したP2Pファイ

Technical Program Committee Member(17) The 16th Asia-Pacific Conference on Communica-

ル共有ネットワークの性能評価, 電子情報通信

tions (APCC 2010), Technical Program Committee

学 会 技 術 研 究 報 告 , vol. 108, no. 481,

Member

ICM2008-72, pp. 83-88, 2009年3月. (2009年度情（以上、長谷川）報通信マネジメント研究会研究賞)(18) The 4th International Conference on Mobile Ubiquitous Computing, Systems, Services and Tech-

4.3. 産学連携

nologies (IARIA UBICOMM 2010), Technical4.3.1. 企業との共同研究

Program Committee Member.

(1)（以上、谷口）沖電気工業株式会社, ネットワークの異常検知精度を向上する実験的研究(2)

ブラザー工業株式会社, インターネット上の4.2.4. 学会における招待講演・パネル

リアルタイムメディア通信における、(1) 長谷川剛, 村田正幸, オーバレイネットワーク

EndToEnd の輻輳制御技術の開発における経路制御とISP への影響, 電子情報通(以上、長谷川)

信学会技術研究報告, vol. 109, no. 79, IN2009-15,
4.3.2. 学外での講演

pp. 17-22, 2009年6月 (招待講演)(2) 長谷川剛, 村田正幸, 無線ネットワーク環境に

(1)

該当無し

適したトランスポート層プロトコル, 電子情報通 信 学 会 技 術 研 究 報 告 , vol. 109, no. 121,

4.3.3. 特許

CQ2009-20, pp. 29-34, 2009年7月 (招待講演)(1)（以上、長谷川）特願 2009-048176, 暗号化トラヒック識別技術,
出願中 (米国及び中国にも出願中)(2)
4.2.5. 招待論文

計測パケット作成装置、計測パケット作成方法
及び計測パケット作成プログラム, 出願中

該当なし

(3)

通信装置、通信方法、および通信プログラム(1),
出願中

4.2.6. 学会表彰

(4)

通信装置、通信方法、および通信プログラム(2),出願中(1) Shoichi Takemori, Go Hasegawa, Yoshiaki Tanigu-（以上、長谷川）chi, and Hirotaka Nakano, “Improving coveragearea quality using physical topology information inIEEE 802.16 mesh networks,” in Proceedings of the
3rd International Conference on Mobile Ubiquitous

4.3.4. 学外委員

Computing, Systems, Services and Technologies

(1)

該当無し

(UBICOMM 2009), pp.163-168, Oct. 2009. (Best4.4. プロジェクト活動

Paper Award)(2) 堀江拓郎, 長谷川剛, 亀井聡, 村田正幸, “大規(1)

科学研究費補助金（基盤 C） 「インラインネ

模障害に適用可能なプロアクティブ型回復手

ットワーク計測技術に基づく新たなトランス法の性能評価,” 電子情報通信学会第7回QoSワ

ポートサービスの創出」, 2007～2009 年度代表

73

(2)

NICT 受託研究 「ダイナミックネットワーク
技術の研究開発 課題カ」, 2007～2010 年度分
担（以上、長谷川）(3)

科学研究費補助金（特定領域） 「ユビキタス
ネットワークコンテンツに対する管理・統合基盤に関する研究」, 2008～2010 年度分担(4)

科学研究費補助金（若手 B） 「広域センサネ
ットワークのためのセンサ端末配置法」, 2009～2010 年度代表

（以上、谷口）4.5. その他の活動
該当なし

74

covery mechanism for large-scale network failures,”5. 2009 年度研究発表論文一覧

in Proceedings of the IEEE 23rd International Conference on Advanced Information Networking and5.1. 学術論文誌

Applications (AINA-09), pp.951-958, May 2009.

(1) Go Hasegawa, Yuichiro Hiraoka, and Masayuki(8) Mizuho Kodama, Go Hasegawa, and Masayuki Mu-

Murata, “Effectiveness of overlay routing based onrata, “Bandwidth-based congestion control for TCP:

delay and bandwidth information,” IEICE Transactionson

Communications,

Vol.E92-B,

measurement noise-aware parameter settings and

No.4,

self-induced oscillation,” in Proceedings of the 2nd

pp.1222-1232, Apr. 2009.

International Workshop on the Network of the Fu-(2) Go Hasegawa, Yuichiro Hiraoka, and Masayuki

ture (Future-Network'09), June 2009.

Murata, “Evaluation of free-riding traffic problem in(9) Sayaka Kuriyama, Go Hasegawa, and Hirotaka

overlay routing and its mitigation method,” IEICE

Nakano, “Real-time estimation method of the num-Transactions on Communications, Vol.E92-B, No.12,

ber of pedestrians in video sequences,” in Proceed-

pp.3774-3783, Dec. 2009.

ings of the 4th International Conference on Digital(3) Hiroshi Tokito, Masahiro Sasabe, Go Hasegawa, andTelecommunications (ICDT 2009), pp.65-70, July

Hirotaka Nakano, “Load-balanced and interfer-2009.

ence-aware spanning tree construction algorithm for(10) Shoichi Takemori, Go Hasegawa, Yoshiaki Tanigu-

TDMA-based wireless mesh networks,” IEICE

chi, and Hirotaka Nakano, “Improving coverage area

Transactions on Communications, Vol.E93-B, No.1,

quality using physical topology information in IEEE

pp.99-110, Jan. 2010.

802.16 mesh networks,” in Proceedings of the 3rdInternational Conference on Mobile Ubiquitous

5.2. 国際会議会議録

Computing, Systems, Services and Technologies(4) Yoshiaki Taniguchi, Tomoya Kitani, and Kenji(UBICOMM 2009), pp.163-168, Oct. 2009. (BestLeibnitz, “An airdrop deployment method for sensor

Paper Award)

nodes with coordinated gliding and falling,” in Pro-

(11) Takuro Horie, Go Hasegawa, Satoshi Kamei, andceedings of the Workshop on Sensor Networks for

Masayuki Murata, “On network traffic concentration

Earth and Space Science Applications (ESSA 2009),

and updating interval for proactive recovery method

pp.41-48, Apr. 2009.

against large-scale network failures,” in Proceedings(5) Go Hasegawa, Yuichiro Hiraoka, and Masayukiof the 2009 Australasian Telecommunications Net-

Murata, “Evaluation of free-riding traffic problem inworks and Applications Conference (ATNAC 2009),

overlay routing and its mitigation method,” in Pro-

Nov. 2009.

ceedings of the 5th International Conference on(12) Yukio Ogawa, Go Hasegawa, and Masayuki Murata,

Networking and Services (ICNS 2009), pp.210-215,“A transport layer approach for improving interac-

Apr. 2009.

tive user experience on thin clients,” in Proceedings(6) Go Hasegawa and Masayuki Murata, “Scalable andof the 2009 Australasian Telecommunications Net-

density-aware measurement strategies for overlay

works and Applications Conference (ATNAC 2009),

networks,” in Proceedings of the 4th International

Nov. 2009.

Conference on Internet Monitoring and Protection(13) Masakazu Murata, Yoshiaki Taniguchi, Go Hasega-(ICIMP 2009), pp.21-26, May 2009.

wa, and Hirotaka Nakano, “Improvement and evalu-(7) Takuro Horie, Go Hasegawa, Satoshi Kamei, andation of scenario-type hypothesis object tracking,” in

Masayuki Murata, “A new method of proactive re75

Proceedings of to the 2nd International Workshop on

ネットワーク計測競合の確率的回避手法,” 電子

Sensor

情報通信学会2009ソサイエティ大会講演論文集

Networks

andAmbient

Intelligence(B-11-8), Sep. 2009.

(SeNAmI 2009), Dec. 2009.
(14) Kazuto Matsuda, Go Hasegawa, and Masayuki Mu-(22) 村田将一, 谷口義明, 長谷川剛, 中野博隆, “領rata, “Decreasing ISP transit cost in overlay routing

域分割を用いたシナリオ型仮説方式に基づくオ

based on multiple regression analysis,” in Proceed-

ブジェクト追跡手法の提案,” 電子情報通信学

ings of the International Conference on Information

会 技 術 研 究 報 告 (NS2009-87), pp.59-64, Oct.

Networking 2010 (ICOIN 2010), Jan. 2010.

2009.

(15) Masakazu Murata, Yoshiaki Taniguchi, Go Hasega-(23) 石井倫太郎, 長谷川剛, 谷口義明, 中野博隆,

wa, and Hirotaka Nakano, “An object tracking“IEEE802.16マルチホップリレーネットワーク

method based on Scenario-type Hypothesis Tracking

におけるタイムスロット割り当て手法の性能評

in segmented multiple regions,” in Proceedings of価,”

the 6th International Conference on Networking and(NS2009-88), pp.65 -70, Oct. 2009.

電子情報通信学会技術研究報告(24) 谷口義明, 合田幸裕, 長谷川剛, 中野博隆, “複数Services (ICNS 2010), pp.200-205, Mar. 2010.
(16) Rintaro Ishii, Go Hasegawa, Yoshiaki Taniguchi,のバイナリセンサを組み合わせた複眼センサにand Hirotaka Nakano, “Time slot assignment algo-

よるオブジェクトの移動特性検出,” 電子情報通rithms in IEEE 802.16 multi-hop relay networks,” in

信学会技術研究報告 (IN2009-71), pp.17-22, Nov.

Proceedings of the 6th International Conference on2009.
(25) 堀江拓郎, 長谷川剛, 亀井聡, 村田正幸, “大規Networking and Services (ICNS 2010), pp.265-270,

模障害に適用可能なプロアクティブ型回復手法

Mar. 2010.

の性能評価,” 電子情報通信学会第7回QoSワー

5.3. 口頭発表（国内研究会など）

クショップ (QW7-P-07), pp.28-29, Nov. 2009. (優(17) 竹 森 翔 一 , 長 谷 川 剛 , 谷 口 義 明 , 中 野 博 隆 ,秀ポスター賞)“IEEE802.16メッシュネットワークにおける物(26) 橋本匡史, 長谷川剛, 村田正幸, “無線LAN環境

理トポロジ情報を用いた被覆領域の改善手法,”

におけるTCPフロー間の公平性改善手法の実験

電 子 情 報 通 信 学 会 技 術 研 究 報 告 (IN2009-8),

評価と評価指標の提案,” 電子情報通信学会技pp.43-48, May 2009.

術研究報告 (NS2009-126), pp.33-38, Dec. 2009.

(18) 長谷川剛, 村田正幸, “オーバレイネットワーク(27) 長谷川剛, 村田正幸, “確率的手法に基づくオー

における経路制御とISPへの影響,” 電子情報通

バレイネットワーク計測の競合軽減,” 電子情信学会技術研究報告 (IN2009-15), pp.17-22, June

報通信学会技術研究報告

2009. (招待講演)

pp.25-30, Jan. 2010.

(ICM2009-39),(19) 長谷川剛, 村田正幸, “無線ネットワーク環境に(28) 堀江拓郎, 長谷川剛, 村田正幸, “オーバレイネ

適したトランスポート層プロトコル,” 電子情報ットワークのためのプロアクティブ型ネットワ

通信学会技術研究報告 (CQ2009-20), pp.29-34,

ーク障害回復手法,” 電子情報通信学会技術研

July 2009. (招待講演)

究報告 (IN2009-152), pp.49-54, Mar. 2010.

(20) 松田一仁, 長谷川剛, 村田正幸, “ISPコストを削(29) 村田将一, 谷口義明, 長谷川剛, 中野博隆, “シ

減するための重回帰分析に基づくオーバレイル

ナリオ型仮説方式に基づくオブジェクト追跡手ーティング手法,” 電子情報通信学会技術研究報法における仮説処理の改良と情報損失への対告 (ICM2009-25), pp.67-72, July 2009.

応,”(21) 長谷川剛, 村田正幸, “オーバーレイ網における電子情報通信学会技術研究報告(IN2009-170), pp.157-162, Mar. 2010.

76

(30) 小川祐紀雄, 長谷川剛, 村田正幸, 西村信治,

Master’s Thesis, Graduate School of Information“広域分散コンピューティング環境における電Science and Technology, Osaka University, Feb.

力消費を考慮した性能評価手法,” 電子情報通2010.

信学会技術研究報告 (IN2009-172), pp.169-174,(38) Kazuto Matsuda, “A study on reduction of inter-ISP
transit cost caused by overlay routing,” Master’sMar. 2010.
(31) 石井倫太郎, 長谷川剛, 谷口義明, 中野博隆,

Thesis, Graduate School of Information Science and“IEEE802.16jリレーネットワークにおけるパケ

Technology, Osaka University, Feb. 2010.

ット伝送遅延時間の評価,” 電子情報通信学会(39) Masakazu Murata, “Scenario-type hypothesis object

技術研究報告 (IN2009-177), pp.199 -204, Mar.

tracking with indoor sensor networks,” Master’s

2010.

Thesis, Graduate School of Information Science and(32) 足利えりか, 谷口義明, 長谷川剛, 中野博隆,

Technology, Osaka University, Feb. 2010.

“動画中の仮想ゲート通過人数推定手法に関する一検討,”画像電子学会第250回研究会講演予5.4.3. 特別研究報告稿, pp.129-136, Mar. 2010.

(40) 足利えりか, “動画像中の仮想ゲート通過人数
推定のためのオプティカルフロー抽出法,” 大(33) 長谷川剛, 栗山さやか, 谷口義明, 中野博隆,“景観画像を用いた通行人密度推定手法の精度

阪大学基礎工学部情報科学科特別研究報告, Feb.

向上に関する一検討,”画像電子学会第250回研2010.
(41) 伊勢悠輝, “障害物が電波伝搬に与える影響を究会講演予稿, pp.137-144, Mar. 2010.

考慮したIEEE 802.16jリレーネットワークの性

5.4. 博士論文・修士論文・特別研究報告

能評価,” 大阪大学基礎工学部情報科学科特別研究報告, Feb. 2010.
(42) 重藤隆文, “IEEE 802.16jリレーネットワークに

5.4.1. 博士論文

おけるノード位置の調整による通信性能の改該当なし

善,” 大阪大学基礎工学部情報科学科特別研究報告, Feb. 2010.

5.4.2. 修士論文
(34) Rintaro Ishii, “Time slot assignment algorithms for
reducing transmission latency in IEEE 802.16j multi-hop relay networks,” Master’s Thesis, Graduate
School of Information Science and Technology,
Osaka University, Feb. 2010.
(35) 栗山さやか, “動画像中の人物の移動特性検出手法,” 大阪大学大学院情報科学研究科修士論文,
Feb. 2010.
(36) Masafumi Hashimoto, “Congestion control mechanisms for alleviating TCP unfairness in wireless
LAN environment,” Master’s Thesis, Graduate
School of Information Science and Technology,
Osaka University, Feb. 2010.
(37) Takuro Horie, “Proactive recovery from multiple
failures utilizing overlay networking technique,”77