核融合研究が望む
広帯域ネットワーク
山本孝志、中西秀哉、長山好夫、江本雅彦、鷹見重幸、石黒静児（核融合研）、
長谷川真、東島亜紀、中村一男（九州大）、吉川正志（筑波大）、平木敬、稲葉真理、谷田直輝 (東京大)概 要• 核融合• SNET活動• ITERの展望• 日仏データ伝送試験

20分＋5分ADVNET2009, 2009年6月30日,東京大学小柴ホール

Albert Einstein
Mass–Energy Equivalence

E = mc2Hans Bethe星の光は核融合反応による。

mass

軽い原子が融合して重い原子になるときに質量が減り、エネルギーが放出される。

“Fusion on the earth”, experimental devices around the wor

GAMMA 10, Japan

EAST, China

KSTAR, Korea

LHD, Japan

ADITYA, India

GEKKO-XII, Japan

JT-60U, Japan

Heliotron J, JapanH1-NF Heliac, Australia QUEST, Japan

STOR-M, Canada

JET, EU

NIF, USA

Alcator C mod, USA

DIII-D, USA

NSTX, USA

Tore Supra,France

T15, Russia

WENDELSTEIN 7-X, Germany
TEXTOR, Germany

TJ-II, Spain

ASDEX Upgrade, Germany

SNET接続概要

SNETの発展

スーパーコンピュータ遠隔利用 (6)H13年度

プロジェクト名（現在の参加サイト数）

H17年度

H30年度

全日本ST研 (5)LHD遠隔実験参加 (10)

ITER国際共同研究

LHDfrom GAMMA-10

東京大学
京都大学

大型ヘリカル実験装置
LHD（NIFS）

ITER-BA 遠隔サイト（六ケ所村）
ITER計測データ（提案）

PlasmaSimulator

QUEST計測データ

GAMMA-10
(筑波大）
九州大学

LABCOM（NIFS）
Plasma Simulator(NIFS)
核融合研より全国の大学・研究機関へ

全国の大学・研究機関へ

球形トカマク実験装置
QUEST（九州大学）
ITER（フランス）

Typical remote site: Physicists watch TV and feel thereality of the experiment at remote site.
Broadcasting server
HDTV

Streaming
DataHDTV
conference
systemView, analyze
Diagnostics
Data• Operate
Diagnostics(LHD)• Request
operationmodeProf. Mase’s remote station at Kyushu University.
6/18

Y. Nagayama ,et al: 7th IAEA-TM "Control, Data Acquisition, Remoteデータ収集システム LABCOM/X

H. Nakanishi, et al: 7th IAEA-TM "Control, Data Acquisition, Remote Participation“,

ITER• ITER参加極– 日、欧、露、米、中、韓、印• 2018年ファーストプラズマ– 20年間の運転予定– 2026年に核融合反応実験• 本体はフランスに建設– ITER Broad Approach (BA) 六ヶ所村等に関連施設を設置• 国際核融合エネルギー研究センター（IFERC）– 原型炉設計・研究開発調整センター– ITER（イーター）遠隔実験研究センター– 核融合計算機シミュレーションセンター

2009.Jun.17 IAEA TM2009 Technical Tour

ITERのデータ量（推定）• 生成される実験データ量は未定。以下、推定。
– 1ショット 1TB以上
1. LHD実験では、13秒の実験時間で平均7GB/shot。
2. ITERの実験時間を300~500秒とすると 160 ~ 270GB/shot
3. さらに10年後は 10倍になると仮定し、1.6 ~ 2.7TB/shot• 2 shot/hourと仮定すると、100Gbpsの帯域が必要• 100Gbps で実効速度80Gbpsとすると、160 ~ 270秒の転送時間• 同様に、40Gbps -> 400秒(~7分）, 10Gbps -> 1600秒 （~25分）, 1Gbps-> 16000秒 （~4.5時間）– その他、各種映像(HDTV)• UDPストーリム (Video wall)• 共存 or 分離

Data growth in LHD• ~ 7 GB/shot is acquired by them in short-pulse exp.,
max. 90 GB in a long-pulse.
• ~ 50 %/yr growth continuing.
• 12-year operation has made thedata amount 100 time bigger.
will be also occurrable in ITER
H. Nakanishi, et al: ” , 7th IAEA-TM "Control, Data Acquisition, Remote Participation",複数の参加極がデータを要求する場合、どのように配布するのがよいか？ … これも未定
スターリングメッシュ

日仏データ伝送試験 (2009.6.8 – 6.12)

GEANT2APAN / JGN2plus

Chicago

RENATERNew York

SINET3

RTT = 310ms+ 1Gbps NIC at end sides+ memory to memory+ shared line

This work is supported by Prof. Hiraki, Univ. of Tokyo.

Amsterdam

Paris

Osaka

TokiLondon

Cadaracheテスト環境• サーバ– NIFS: ラック型サーバ• Intel Xeon 3GHz, メモリ 2GB, Debian 4.0– ITER: ノートPC (All in one)• Intel Core2 Duo 1.4GHz, メモリ 4GB, Debian 5.0

確認と調整1. Path: SINET3⇔GEANT2⇔Renater– パケットロスが発生しないことを確認

2. OS: Linux: カーネルパラメータの調整– Windowサイズを大きく

3. NIC: Packet pacing– パケットロスを起こさないように、IPGをデバイスドライバーで調整RTT=300msのシミュレーション
BIC、Packet pacingなし

遅延模擬装置Linux box

T. Yamamoto, Fusion Eng. Des., 83(2008)516

JP-FRの結果 (RTT=310ms)
NIFS  ITER

Packet pacingなし※ iperfによる測定

NIFS  ITERPSPacer (PAUSEパケット)

ITER  NIFS

ドライバーモジュール (IPG)JP –FR data transfer experiment
12 Jun, 2009 01:30 – 04:30(CEST)

Ave. 881Mbps
Peak 899Mbps
1.18TB / 3hMemory in ITER IO (FR) to memory in NIFS (JP)10秒以内で立ち上がり、パケットロスに対しても10秒以内で回復している。

今回の転送試験で得られたこと• Packet Pacingを使えば、普通のTCP(BIC)で十分な性能が得られる。
– 1Gbps メモリ間転送ならば、ノートPCでも大丈夫。

• 一般回線でも、安定した結果が得られた。

• その他– 事前準備でJGN2plus (Chicago折返し, RTT=370ms)を利用させて頂きました。
– 現地で実証するということ。

エクサンプロバンス

まとめ• 核融合研究は、共同研究が盛んである。ここでは、NIFSが運用するSNETについて紹介した。
• 国際熱核融合実験炉ITERの建設が開始された。そのデータ量は未知。膨大になる見込み。

• 今後の国際共同研究を円滑に進めるためには高速データ転送の知見を得る必要がある。
• 日仏データ伝送試験を行い、両端1Gbpsで平均880Mbpsを得ることができ、次のステップの準備となった。

謝 辞• 東大平木研究室• ITER機構(IO)• SINET3• JGN2plus• APAN-JP• WIDE• StarLight• Internet2• GEANT2• Renater