Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
そこで、本研究課題では、大規模災害での通信混雑下における耐災害情報通信サービスに注目し、(1）ユーザがアプリケーションを操作することに起因するトラフィック特性の検証とネットワークに対する影響の分析、（2）画像処理による物体認識技術等を応用したマルチモーダル認証技術の研究開発と災害時の有益性についての検証、及び、それらを踏まえて、(3)情報の安全性を確保しつつ通信混雑下においても利用性を損なわない認証方式の研究開発と災害時の有益性についての検証の3つの取り組みを行った。

## (1) ユーザによる UI を通じたトラフィック特性とネットワークに対する影響の検証

実際のアプリケーションのトラフィック特性の分析を通じて、ユーザが操作を行っていない状態では、ネットワーク通信を行うアプリケーションは特有の周期的な通信を行うことを確認した。また、クライアント側で定期的にサーバに更新の有無の問合せを行う通信である同期処理は、ネットワーク通信を行うアプリケーションの一般的な仕組みであり、耐災害 ICT サービスアプリケーションにおいても採用している。本アプリケーションでは、3 種類のデータ種別（連絡先情報、安否情報、動画情報）ごとに、同期を行っている。併せて、本研究開発では、ユーザが操作を行った際のトラフィックについて、災害時を想定して、ネットワークにどのような影響を与えるかの検証を行った。

その結果、アプリケーション特有の周期的な通信と、ユーザ操作が行われた時に発生する通信のタイミングが一致した場合に、接続要求が増大することが分かった。周期的な通信が、複数の端末で同時に行われる時間帯に、安否確認などのユーザ操作をともなう通信が集中すると、サーバにかかる接続要求による負荷が大きくなる。さらに、ユーザ操作時に認証のための通信が加わると、混雑が顕著になることが明らかとなった。

図 12 UI 操作と周期的な处理の発呼の状態

(2) 画像処理による物体認識技術等を応用したマルチモーダル認証技術の研究開発と災害時の有益性について検証

本研究開発においては、物体認識エンジンを使用したマルチモーダル認証技術を、重要度の高いデータへのアクセス時の認証方式として適用した。あらかじめカメラで撮影し登録した生体情報や所持品の画像と、認証時に撮影した画像を組み合わせて照合することで、他人を誤って認証せず、かつ本人を誤って拒否する率を抑えることができることを確認した。

物体認識エンジンを使用するにあたって、評価環境に適合させるための調整を行い、エンジンがより機能を発揮できるような評価条件を検討した。
今回の検証においては、認証の動作を確認するために、スマートフォンで撮影した生体情報と所持品情報の2種類の情報を使用した。生体情報には手の甲の形状を用いている。手の甲の形状は、固定的で領域も広く、隆線や特徴点、テクスチャなど多くの特徴があり、安定して特徴を抽出することができる。しかしながら、登録情報との一致度の低い（照合スコアが低い）結果が得られた場合に、本人の認証要求が誤って拒否されるケースが発生する。そのため認証の結果、登録情報との一致度が低い場合は、本人の所持品情報の照合結果を補完し組み合わせることで、認証精度の向上を図ることを検討した。

図 13 本人認証基盤技術の構造

以下のグラフは照合スコアの高い順に並べており、一定の閾値を超えた認証要求については本人と認証する。結果によると、上位4名については閾値以上の照合スコアが得られていることから、生体情報のみで本人と認証されたが、残りの認証要求については棄却される結果となった。

ここで、認証要求を棄却された6名について、所持品を追加情報として照合してスコアを求めたところ（例えば、重み0.05を掛けたものを加算）、以下のグラフに示すとおり、新たに4名が閾値を上回り、本人と認証される結果が得られた。

図 14 生体情報および所持品情報による認証結果

以上から、生体情報の認証に所持品情報の認証結果を組み合わせるマルチモーダル認証による本人
認証基盤を用いることで、専用の装置を必要とせず、かつセキュリティ強度の高い本人認証が可能であることを確認した。

(3) 通信混雑下を模した実証環境下でのサービスアプリケーションの検証

災害時のユーザ操作として、サービスアプリケーションの搭載機能および安心・安全のためのセキュリティに着目して検証を行った。必要な情報共有サービスについて、あらかじめデータの重要度を3段階に分け、それぞれのレベルに合わせた認証方式を検討し、評価を行った。また、災害時など通信混雑下での利用効率を向上させるため、認証による通信量抑制とサービス利用とのトレードオフの関係から、通信量抑制のためにセキュリティ強度を影響のない範囲でやや下げる方式へと変更を行い、サービス継続に対して有効であることを検証した。

評価用の耐災害 ICT サービスでのアプリケーションを開発し、事前動作確認後に東北大学に構築した実証実験環境にて動作検証を実施し、サービス動作、および、ネットワークトラフィックを踏まえたサービスアプリケーションが効果的に動作することを確認した。

実証実験環境で発生させた輻転状態の中で擬似クライアントにより認証処理を実行した際、図15のように認証成功率が低下し、最悪値では69%まで低下した。これは、認証処理に関連する通信に関してパケットロスや応答タイムアウトが発生し、認証処理が失敗したためである。

その後、運用モードの切り替えにより、認証にともなう動作を端末内で閉じて実行させる災害モードで認証処理を実行した。災害モードへの切り替えが実施されたところから、認証成功率が100%に改善されたことがわかる。

一般的に台数が多い場合には、通知が届いてからモード変更が行われるため、徐々に切り替えが発生して、成功率が改善されていく。

今回の実装において、認証処理に運用モード切り替えを加えることで、認証失敗によるサービスの利用性低下を改善することができた。

輻輳発生時にサービス処理を実行する際は、サービス固有のリトライ処理が有効に機能することにより、その効果としてサービス利用性が向上することを確認することができた。

10秒間あたりの認証成功率(%)

図 15 通信混雑時の認証成功率の推移

また、特に災害時に必要なアプリケーションを作成する際には、定時刻での同期処理はできるだけ
避け、ランダムなもの、あるいはユーザによる設定の可能な周期アクセスを実装する必要があると考えられる。その対応策の1つとして、本研究開発において設定した災害モードのように、通信処理の方式を変更することで通信のための発呼回数を削減する方式は有効である。

図 16 災害モード実行時での呼発生状態

#### 3.2.4 大規模災害での通信混雑下における M2M サービスの検証

地震による災害に役立つM2Mサービスの1つとして、地震モニタリングサービスが検討されている。建物の各場所に多数のセンサを設置し、それらが取得した加速度データを集め、建物全体の揺れ方を分析することで建物の健全性診断を行う。仮にセンサが個々に移動通信網に接続されている場合、それらが一斉にデータ転送の要求を発信するため、特に安否確認等で通信混雑が発生する移動通信網に対して、さらに通信混雑を助長してしまう可能性がある。そこで、センサが取得したデータをローカル網によりシンクノードに集め、シンクノードのみが移動通信網を介してサーバに送信するアプローチを検討した。

このようなローカル網では、一部のセンサの故障によりローカル網が途絶してしまうと、その先にあるセンサからの情報を収集できず、たとえ故障を想定してセンサが多く設置されていたとしても、健全性診断に十分なデータを確保できない可能性がある。このため、一部のセンサが故障しても自律的にデータ収集経路を変えることで、診断に必要なデータを可能な限り集める技術を検討した。その結果として、ローカル網の集約を行うセンサ間データ収集技術、および、一部のセンサが故障しても自律的に経路を変え、建物の健全性診断に必要な情報を可能な限り集めるデータ転送技術を考案した。

センサ間データ収集技術に向けて、伝送効率の高いTDMA方式に着目し、TDMA方式の特徴を維持しつつ、センサ数やトポロジの変動への対応が困難であった従来方式の技術的な課題に取り組み、拡張性と柔軟性を持つ方式を研究開発し（図17左図）、災害時に集中的に発生するデータを高効率に集約できることを確認した。加えて、センサ間のローカル網に冗長性を持たせ、故障が生じても経路を自律的に変更可能なデータ転送技術を開発し（図17右図）、開発した方式では、一部のセンサが故障しても、故障センサ周辺の局所的なデータ収集経路を自律的に変更することで、故障から回復可能なことを確認した（図18）。

加速度センサを用いた地震モニタリングシステムセンサ基盤とセンサデータを収集・管理するローカ
ル網のデータサーバを試作し、センサ間データ集約方式の実証実験を行った。実証実験により、大規模災害時の通信混雑下におけるM2Mサービスの影響を検証するとともに、M2Mサービスによる移動通信網への負荷が軽減できることを検証した。

図 17 研究開発した技術の特徴

実証実験により、センサの故障時の自律的なデータ収取経路変更技術を検証

図 18 開発した方式の実証実験結果

### 3.3 課題ウ）通信処理機能のネットワーク化における信頼性向上技術
る通信品質を満足することや地域拠点間で通信サービス処理の構成が変更されても通信機能の高可用性が維持されることの要件を明確化する。具体的には、通信処理機能のネットワーク化技術が導入されたネットワーク基盤において、ア）で示した平常時及び異常時の各種の通信品質指標が満たされること、異なる地域拠点間での冗長構成が維持されること等を明らかにする。

#### 3.3.1 各地域拠点の通信サービスの品質を維持する技術

本研究課題では、拠点間連携制御技術により実行される通信サービスが、本技術を利用しない従来の場合と同等の通信サービス品質を維持するための課題を明らかにし、その解決方法の検討を行った。

拠点間連携制御技術を利用している本研究開発の通信サービスは、通常の通信サービスと異なり、Hypervisorと呼ばれるソフトウェアなど仮想マシンを構成する機能を利用している。通信サービスの品質を保証するためには、そのようなHypervisorなどの性能を考慮して、総合的に通信サービスの品質を維持する仕組みが必要である。シミュレーション等による解析により、割り込み処理や通信サービスアプリケーションによるCPUの共有などソフトウェアの実行スケジュールにかかわる仕組みが通信サービスの品質を阻害する要因であることが判明した。また、典型的な通信サービスの1つであるSIPサーバの処理において、この阻害要因を解消することにより、通信処理時間の劣化頻度を抑えることが可能であり、その目標として劣化頻度を0.8%以内に収めることを明確化した。

これに基づき、割り込み処理などの突発的な外乱を通信サービスの処理から分離することによって、通信サービスの処理時間の変動を抑えることができる、Hypervisorの処理オーバヘッドを削減する方式（外乱要因の排除、仮想 CPU の処理時間の制御）、および通信処理要求の処理時間安定化方式（動的優先度変更方式、分離スケジューリング方式）を設計した。

当該方式を簡易実装し評価した結果、Hypervisorの処理オーバヘッドを削減する方式については、仮想CPUを割り付けているCPUに対して、外乱要因となる他のタスクや割り込みの処理を抑えることで、通信サービスの主要な信号であるInvite信号遅延の最悪値、およびバラつきが改善されることを確認した。また、仮想CPUに対して適切な時間配分でスケジュールポリシを変更することにより、最悪値が改善されることを確認した。また、通信処理要求の処理時間安定化方式については、分離スケジューリング方式を用いることで、あらかじめ決められたタスクの実行と同時に分離スケジューリングが作動し、通信サービス処理に必要なユーザプロセス・カーネルスレッドを他の処理と分離することにより、不必要なタスクによる外乱がなくなり、品質劣化頻度を通常の約3%から0.7%に削減できることが明らかとなった。これにより、先に示した通信処理時間の劣化頻度を0.8%以内に収めるという通信品質目標を満たせることを確認した。

#### 3.3.2 地域拠点間連携による高可用性制御技術

拠点間連携制御技術による離れた拠点間での通信処理資源融通に加えて、災害による拠点設備の被災によりサービスが提供できない場合を想定し、そのような場合でもサービスを継続できる高可用性要件の検討を行った。通信サービスの可用性を実現するネットワーク化基盤が複数拠点に跨って構成される場合の可用性モデルを対象に、ITU-Tで規定される可用性目標値を達成するために必要な高可用性技術要件を明確にした上で、それを満たす構成を模擬するプロトタイプソフトウェアを実装・評価することで、異なる拠点間での冗長構成が維持されることを検証し、当初の目標を達したことを確認した。

震災などで拠点被災によりサービスを提供できない場合の切り替え先として、拠点の離れた環境に待
機系システムを配備することが考えられる。従来のシステムでは、同一拠点に配備された待機系とのデータ同期完了を待って動作をさせている。この従来の仕組みのまま、拠点間に跨った冗長化構成を組むと、ネットワーク遅延の影響により、同期しきれないデータが運用系に滞留する、また、所定時間内に同期完了できない場合に再送を行うなどの処理が継続し、データ同期そのものが行えないことになる。よって、拠点間に跨ったリソースを使用するネットワーク化基盤において冗長構成を組む場合には、サーバ間でどのようにデータ同期を行うかという課題がある。

この拠点間に跨ったネットワーク化基盤の可用性を評価する数学モデル（評価モデル）を通信局舎のシステム構成をベースに構築し、アベイラビリティ、セッションカットオフレートの算出結果（評価・分析）から、可用性モデル（可用性を向上させるモデル）を規定し、以下の3つの高可用性要件を明確にした。

① 拠点間に跨った3重化の冗長構成をとること

② 1分以内にサーバの切り替えを完了すること

③ 5秒周期でデータ同期を行うこと

この際、可用性の定量的尺度としてアベイラビリティとセッションカットオフレートを用いた。ITU-T Q.543（DIGITAL EXCHANGE PERFORMANCE DESIGN OBJECTIVES）の可用性要件を参考にして、これらの可用性目標値をアベイラビリティが0.99999（Five-Nine）以上、セッションカットオフレートが10^{-5}以下とした。

上記 3 つの機能要件を有するプロトタイプを新たに開発した。

このプロトタイプを使用し、ネットワーク遅延のない待機系と、ネットワーク遅延のある待機系の2つの待機系サーバを配備し、運用系サーバにおいて同期周期パラメータを振らせてデータ同期性能（同期に要する時間とCPU使用率）を収集し評価を行った。

評価の結果、拠点間に跨るネットワークに配備したサーバ間での同期を模擬するデータ同期制御プロトタイプにおいて、設定したトラフィック条件・システム条件を満たす要件を明確にすることができ、作成したプロトタイプが有効に活用できることを確認した。さらに、考案した非同期型の通信による同期手法が有効であることを確認した。

### 3.4 課題エ）通信処理機能のネットワーク化における通信状況可視化、管理技術

通信処理機能のネットワーク化技術が導入されたネットワーク基盤において、全ての管理対象の状況を網羅的に把握し、異常事象の検出及び管理者の確認に基づく復旧動作の実施を支援する通信状況の可視化・管理技術や利用者へ通信サービスの利用可否に関する情報等を適切に提供可能な通信サービス状況の可視化技術の管理情報モデルを確立し、その有効性を実施する。

#### 3.4.1 通信処理機能のネットワーク化における通信状況可視化

通信処理機能のネットワーク化技術が導入されたネットワーク基盤において、全ての管理対象の状況を網羅的に把握、異常事象の検出および管理者の確認に基づく復旧動作の実施を支援する通信状況の可視化や、利用者に対して通信サービスの利用可否に関する情報等を適切に提供可能な通信サービス状況の可視化をする管理情報モデルとしてサービスレベル可視化モデルを確立し、その有効性を実証した。

運用管理者に対しては、物理的な構成を意識させることなく通信サービスの混雑状況や通信処理能力の過不足を可視化し、また利用者に対しては、4つの通信サービス（電話、メール、インターネット、災害伝言板）を対象に混雑状況を可視化した。本技術を用いて、東北および関東の2つの拠点間に跨つ
て構築された通信サービス（音声通信サービスとパケット通信サービス）のサービス状況を、混雑事象が発生してから5分以内で可視化し、拠点間に跨る通信サービスの能力増強作業を行えることを実証した。以上により、当初目標を達成したことを確認した。

さらに、運用管理者向け運用画面の操作性について主観評価を実施し、実用上問題のないレベルに達しているとの評価（評価平均3.12）を得た。また利用者向け画面において100名を対象にアンケートを実施し、利用者向けに可視化した情報によって、利用者がどの程度サービス状況を理解し、それぞれの理解に応じてどのように行動するのかという傾向に関する知見を得た。

研究開発の背景について述べる。

1 つの通信サービスが複数拠点の資源で構成され、かつその構成が時間とともに変化してゆくネットワーク化された通信サービスにおいては、その通信サービスの構成は非常に複雑なものになり、混雑状況等の把握が困難になる。こうしたネットワーク化された通信サービスを対象に、災害時の緊急な対応を可能にしたうえで日々運用していくための通信状況可視化技術には、以下の3点が重要である。

①通信混雑状況を短時間で可視化する。

② 動的に変化するサービスの物理的構成を運用管理者に隠蔽して可視化し、どこの通信サービスにどれだけ通信資源を増強すべきか、また、その融通できる通信資源がどこにどれだけあるかをわかりやすく可視化し、運用管理者の速やかな対応を可能にする。

③ 混雑した通信サービスへの通信要求を減らす取り組みとして、利用者視点でつながりやすいサービスを選択可能にする。

本研究開発において、①、②、③を解決する通信状況可視化技術を開発した。

技術を構成する 3 つの技術とその結果を以下に示す。

1)『通信混雑を短時間で可視化する技術』(①の解決)

通信要求の増加による通信サービスの混雑状況を短い時間で分析・判定する技術を開発した。従来1時間以上かかる混雑判定について、実用上十分な精度を確保しながら判定時間の短縮を図った。判定時間を短縮するために、測定値3周期分を対象に混雑度を分析するロジックを用いて、揺らぎのある音声通信を対象として測定周期と精度（見逃し率）を検討し、本研究開発の実証環境下で実用上十分な精度を確保できる測定周期を、1分周期であると求めた。なお、見逃し率とは、混雑している状況において一時的な負荷の減少により混雑していないと判定してしまう割合である。

この可視化技術を用い、1分あたり10%ずつ増加するような負荷については、通信資源の処理能力の指標値を超えてから平均3.2分で混雑として可視化し、また1分あたり1%ずつ増加するような負荷については、通信資源の処理能力の指標値を超えてから平均4.2分で混雑として可視化できることを確認した。

2)『運用管理者が対応を速やかに判断できる技術』(②の解決)

運用管理者が速やか、かつ的確に通信サービス能力の増強、削減を判断することが可能な「通信サービスシステム可視化技術」を開発した。

ホーム拠点の概念を導入し、ホーム拠点上に仮想的な通信サービスシステムを構成することにより、物理的な構成変動を隠蔽してサービス状況を可視化した。

さらにリソース量と通信処理負荷を処理能力に換算して表現する、サービスレベル可視化モデルを規定して各拠点の通信サービスの混雑状況を可視化（図 19）し、個々の通信サービスの構成に関わりなく通信資源増強を行えることを実証した。また、運用画面の操作性について主観評価を実施し、実用上問題のないレベルに達しているとの評価（評価平均 3.12）を得た。
図 19 運用管理者向け可視化

## 3 )『利用者向けのサービス状況可視化技術』(③の解決)

通信サービスシステムの状況（処理能力、負荷、規制）を利用者視点のサービスのつながりやすさに変換して、利用者に対してサービスごとのつながりやすさを可視化する「サービス状況可視化技術」を開発し、4つの通信サービス（電話、メール、インターネット、災害伝言板）の混雑状況や能力の過不足を可視化した（図20）。

図 20 利用者向け可視化

さらに、東北地域で電話サービスが最も混雑している状況を可視化した画面を用いて、100名を対象に利用者アンケートを実施し、利用者がどの程度サービス状況を理解し、それに応じてどのように行動するのかという傾向に関する評価を行った。

本技術の目的は、利用者視点でサービス状況を可視化することでつながりやすい通信サービスを選択してもらい、混雑した通信サービスへの通信要求を減らすことであった。利用者向けの可視化の表示内容を意図したとおりに理解した利用者は9割弱に達し、可視化の理解度としては高い評価を得られた。また、その内、7割強の利用者は比較的つながりやすいサービスを選択しており、取り組みの目的であった利用集中の緩和にも一定の効果が認められた。しかし、大変混雑していると認識しているにもかかわらず、電話サービスを選択する利用者も3割弱存在し、利用者がつながりやすさだけで通信手段を選択するのではないことが明らかとなった。
図 21 サービス状況の理解とサービス選択行動

#### 3.4.2 通信処理機能のネットワーク化におけるレイヤ連携管理技術

大規模災害時には、利用者間の安否確認や社会インフラの被災状況確認等による通信混雑に加え、通信機器の被災による通信障害が発生する。その障害状況を迅速に把握し、ネットワークの一次復旧を急ぐことは、使えるネットワーク資源を増やし、通信混雑の緩和につながる。

本研究開発では、OpenFlowという新しい技術と従来の通信事業者のネットワークを構成する様々な通信技術を組み合わせて一元管理できるフローベースのネットワーク管理情報モデルを確立した（図22）。また、このモデルを検証し、障害からの迅速な復旧を可能とするための基本技術を実現できる見通しを得、当初の目標を達成したことを確認した。

※ ServiceServer: 音声 (SIP) サーバなど、ServiceNode: eNB など TP: Networkの端点 (TerminationPoint)、CTP: Connectionの端点 Adapter: Network (レイヤ) 間の接続を実現 (特性の違いを吸収)

図 22 フローベースのネットワーク情報管理モデル
このネットワーク管理情報モデルの主な特長を次に示す。

● 従来のモデルでは管理できなかった、OpenFlow に対応可能とした。

レイヤによるネットワーク特性の違いを「Adapter」に集約することで一元管理を実現した。

● あらかじめ設計されている自動的な迂回経路への変更に対して高速に追従可能とした。

「RouteGroup」という概念を用いて、オープンフローを含め1つ1つの経路が複雑な経路構成を有する場合の管理を実現した。

## 4 研究開発成果の社会展開のための活動実績

### 4.1 研究開発体制と研究開発スケジュール

移動通信ネットワークの設計、構築、運用に関わる知識と経験を持つ研究開発機関、および、災害の実情について十分な経験を有している東日本大震災の被災地域の大学やICT企業が持つそれぞれの強みを生かす実施計画を立案し、研究開発の円滑な進行、ならびに実用化に向けた研究開発活動につなげるために、各共同研究機関の研究開発部門の人材のみならず事業部門の人材も本研究開発に参画し、関連する分野に精通した優れた人材を効果的に投入できる体制を構築した。

東北または関東に拠点を持つ複数の研究機関による共同の取り組みであったため、代表研究機関が各研究機関の研究内容の詳細まで把握した上で、実施計画を週単位で詳細化した。

その上で、その適正な実施のため代表研究機関が中心となって稠密な進捗管理を実施することで、実験環境の構築、システム開発、実証実験を通じて、2拠点間で通信処理能力を融通し、通信混雑が生じている拠点の通信処理機能を1.7倍以上増強可能であることを確認した。
図 23 研究開発の実施体制
表 1 研究開発スケジュール

平成24年
4月	5月	6月	7月	8月	9月	10月	11月	12月	1月	2月	3月
课题ア)：大规模通信混雑時における通信処理機能のネットワーク化に関する要件の明確化

### 4.2 NICT との連携・テストベッド等の利用

実証実験システムは、東北大学を東北拠点として、また横須賀リサーチパーク（YRP）を関東拠点として、それぞれに1拠点分の設備を配置し、NICTと連携しYRPと東北大学の間をJGN-Xを介して接続した。実証実験環境の全体構成を図24に示す。
図 24 全体システム構成

### 4.3 国際標準化の取り組みについて

ETSI（The European Telecommunications Standards Institute）の NFV-ISG（Network Functions Virtualisation Industry Specification Group）において、本研究開発で検討の対象とした、離れた拠点間での通信処理資源を融通するための技術を含む仮想化管理機能の検討が行われている。本研究開発の成果を基に、詳細文書の作成作業に貢献し、2013年度後半で23件の提案を行った。

Open Networking Foundation (ONF) では、Architecture & Framework Working Group において、2013 年度後半より Northbound API 基本アーキテクチャ案の策定に係る Architecture Overview Document の作成に貢献した。また、Configuration and Management Working Group においても、2013 年後半より、OpenFlow の設定管理に係る標準化提案（OF-CONFIG 1.4～）に係る Notification Framework Document の作成に貢献した。

### 4.4 研究開発運営委員会等について

#### 4.4.1 研究開発運営委員会の開催

本研究開発の実施にあたり、研究開発の方針、関連する要素技術間の調整、成果の取りまとめ方、研究開発プロジェクト管理等について助言を得ることを目的とした、外部の学識経験者、有識者、行政関係者等で構成する「通信処理機能のネットワーク化技術のための研究開発運営委員会」を運営した。

表 2 に示す学識経験者、有識者、行政関係者等により委員を構成し、表 3 に示すように 4 回の委員
会を開催した。

表 2 委員一覧

鶴 正人	九州工業大学 情報工学部 教授
山崎 憲一	芝浦工業大学 デザイン工学部 教授
西永 望	情報通信研究機構 ネットワークシステム総合研究室 室長
前田 洋一	情報通信技術委員会 代表理事専務理事
高橋 裕	仙台市 経済局 局長

(敬称略)

表 3 委員会の開催日時・場所

開催日時	開催場所
第1回	平成24年8月30日（木）	仙台国際センター 小会議室8
第2回	平成25年1月29日（火）	東北大学 さくらホール 大会議室
第3回	平成25年7月12日（金）	エッサム神田ホール 201
第4回	平成26年1月31日（金）	NECソフトウェア東北株式会社1階講堂

4 回の委員会では、研究開発の進捗状況に応じて、技術的な側面に加えて成果の表現方法や、研究開発の進め方について多くの有益な助言を得た。

第 1 回委員会では、研究開発内容の概要について説明を行った。これを受けて、委員より、以下の観点から検討を行うよう指摘を受けた。

● 成果目標「通信能力を増強する」ことについて、一般市民等にも理解しやすいような説明の仕方を検討すること

● 「大規模災害時に被災地の通信能力を緊急増強する技術の研究開発」という観点に立った場合の、リアルタイム性や高可用性に対する要件の明確化を行うこと

第2回委員会では、進捗状況、技術要件の明確化に係る成果見通し等について説明を行った。委員から、それぞれの課題に設定した目標が確実に達成できる見通しであり、適切に研究開発が進められていること、今後研究成果が有効に利用されるよう、研究開発期間およびその後の継続的な研究を実施する方法を併せて検討計画していくことなどの助言を得た。

第3回委員会では、進捗状況、課題解決に資する実証実験の取り組み方針等の説明を行った。これを受けて、委員より、以下の観点から検討を行うよう指摘を受けた。

● 災害時の拠点間ネットワークに関する想定や前提条件を明確にしたうえで技術検討を進めること

● 拠点間の連携には標準化をともなう技術要素が含まれると予想されるので、標準化活動を視野に入れて検討を進めること

第4回委員会では、進捗状況、実証実験の成果および見通し等について説明を行った。これを受けて、委員より、以下の点について助言を受けた。

● 顧客や利用者にどのように見えるかという観点を考慮して説明を工夫すること

● 災害というコンテキストで検討しているが、汎用的に利用可能な成果も見られるので、広い視野での成果展開を期待したい
#### 4.4.2 耐災害 ICT 研究協議会への参画

本研究開発の進捗管理、成果の情報共有、外部への情報発信、標準化推進等を行うことを目的として設置された耐災害 ICT 研究協議会および耐災害 ICT 研究シンポジウムに参画し、以下に示すとおり研究開発内容の報告を行った。

表 4 耐災害 ICT 研究協議会・シンポジウムでの報告内容

開催日時	発表内容
第2回 耐災害ICT研究協議会	平成24年 10月26日	研究開発の進捗状況について説明を行った。
第2回 耐災害ICT研究シンポジウム	平成25年 3月25、26日	研究開発内容の概要および研究開発を通じて得られた結果について説明を行った。
耐災害ICT研究センター開所シンポジウム	平成26年 3月3日	研究開発内容の概要および研究開発を通じて得られた結果について説明を行った。

### 4.5 人材の確保・育成に係る取り組み状況

人材の確保については、研究開発の円滑な進行、ならびに実用化への研究開発活動につなげることを目的とし、各共同研究機関の研究開発部門の人材に加え、事業部門の人材も本研究開発に参画する体制により、研究開発を推進した。その結果、3GPP準拠のシステムによる実際のネットワークに近い環境の下で、実用的な研究成果が得られた。

### 4.6 研究成果の情報発信

本研究開発の成果については、各研究機関がそれぞれ、電子情報通信学会や情報処理学会等国内外の学会・フォーラム・シンポジウム等での発表、招待講演、論文誌への投稿、社内外の展示会、およびプレス対応等を実施した。

2013 年 10 月 2 日には、大規模災害時における新たな通信混雑緩和技術の実証実験を開始した旨の報道発表を、共同研究機関各者の連名により行った。また、この発表に合わせて研究内容を広くレクチャーするシンポジウムを企画し、関連の研究者や報道関係者が集まる CEATEC というイベントに併催して行った。その結果、本報道発表の内容に対して、以下のような報道機関やメディアによる掲載を得ており、報道発表により本研究開発の取り組みを広く情報発信する目的を達成できたと考える（掲載リストは、13 参照）。

## 5 研究開発成果の社会展開のための計画

### 5.1 国際標準化の取り組みについて

本研究開発で実証した技術分野の標準を議論する、米国を中心とする団体 ONF （Open Networking Fundation）における、アーキテクチャの検討を行う Architecture & Framework Working Group、および、制御管理の仕組みの検討を行う Configuration and Management Working Group において、引き続き活動に参画し、Northbound API や設定管理等の技術内容の方針付けを実施する。

同じく本研究開発で実証した技術分野の標準を議論する、欧州を中心とする標準化団体 ETSI（The European Telecommunications Standards Institute）の NFV-ISG（Network Functions Virtualization Industry Specification Group）において、引き続き活動に参画し、仮想化管理機能等に関する発行文書の作成作業を進める。
### 5.2 実用化に向けた取り組みについて

本研究開発で検討した技術は音声通話やメール等の通信サービスを提供する通信事業者により利用されることが想定され、それを目指しさらなる技術開発を進める。

今回の研究開発で基本となる要素技術が確立されるが、その後、多様な周辺技術とともに商用製品に搭載する取り組みが進み、それらの機能が充実されていくことが必要である。そのような周辺技術には、本研究開発で取り組んだ通信サービスの品質の維持に必要な仕組みや長期間サービスを継続できる信頼性を実現する（可用性を確保する）仕組みがある。それぞれの技術は国際標準として採用され、市場において低廉な機器が普及していくことも併せて必要となる。

また、本研究開発の技術は、小規模な通信事業者に利用されるソリューションにも適用できるものとして、併せて検討を行っていく。

### 5.3 波及効果について

本研究開発は移動通信ネットワークを対象としているが、音声の通信処理に同様の仕組みを利用している固定の音声電話サービスへの適用することが可能であるため、広く災害や輻輳に強い通信ネットワークの構築に資することが期待される。また、当研究開発で開発した技術は、大規模災害時における通信処理リソースの緊急増強を目的としているが、大規模災害に限らず、通信事業者が直面する日常の予測不可能な通信混雑への対策としても利用が可能である。現在の通信サービスは、予想されるトラフィックに対して十分な余裕を持った通信処理リソースをあらかじめ用意することで必要とされるサービス品質を提供するよう設計されているが、同時に余剰な通信処理リソースを保有することになり、効率性に課題がある。本研究開発の技術を利用し必要なリソースを他の拠点から割り当てる方法により、余剰な通信処理リソースを削減し、効率を高められる可能性がある。
## 6 査読付き誌上発表論文リスト

## 7 査読付き口頭発表論文（印刷物を含む）リスト

[1]J. Liu・M. Suzuki・D. Lee・H. Morikawa（東京大学）、“High Throughput Data Collection with Topology Adaptability in Wireless Sensor Network”、Proceedings of the 12th International Conference on Information Processing in Sensor Networks (IPSN 2013）（フィラデルフィア、アメリカ）pp. 343-344（2013年4月9日）

[2]J. Liu・M. Suzuki・D. Lee・H. Morikawa（東京大学）、“A Token Scheduled High Throughput Multi-channel Data Collection Protocol for Wireless Sensor Network”、Proceedings of IEEE 77th Vehicular Technology Conference (VTC2013-Spring)（ドレスデン、ドイツ）pp. 1-5（2013年6月4日）

[3]J. Liu・M. Suzuki・D. Lee・H. Morikawa（東京大学）、“Implementation and Evaluation of Token-Scheduled Collection Protocol in Wireless Sensor Network”、Proceedings of the 19th Asia Pacific Conference on Communications (APCC）（デンパサール、インドネシア）pp. 172-177（2013年8月30日）

## 8 その他の誌上発表リスト

[1] 菅原智義・水越康博（NEC）、“大規模災害時の移動通信サービスの輻軫解消に向けた研究開発の取り組み”、NEC 技報 Vol.65 No.3/2013 pp120-124（2013 年 2 月 28 日）

## 9 口頭発表リスト

[1]岩田淳（NEC）、“OpenFlow/SDN technologies for cloud and for Flexible and Cost-effective transport”、MPLS2012 International Conference - SDN & Inter-Cloud Summit（ワシントン DC、アメリカ）（2012年11月1日）

[2]水越康博（NEC）、“柔軟なキャリアネットワーク基盤を実現するOpenFlow/SDN技術”、光ネットワークシステム技術第171委員会（東京）（2012年11月27日）

[3]滝田亘 (NTT ドコモ)、“災害に強い新たなモバイルネットワーク－防災対応・モバイルネットワーク・オープンフロー／SDN・ネットワーク仮想化－”、新社会システム研究所セミナー（東京）（2012年12月17日）

[4]清水敬司・岩科滋・中村哲也・滝田亘（NTTドコモ）、“柔軟な移動通信ネットワーク実現への課題とアプローチ”、電子情報通信学会情報通信マネジメント研究会（長崎）（2013年1月17日）

[5]伊藤康一（東北大学）・札野欽也（NECソフトウェア東北）・青木孝文（東北大学）・加藤拓弥（NECソフトウェア東北）、“一般物体認証に関する基礎的検討”、2013年暗号と情報セキュリティシンポジウム（京都）（2013年1月23日）

[6]山田祥之・藤波誠・宮尾泰寛・水越康博（NEC）、“スマートフォンから生起されるパケットの特性分析”、電子情報通信学会総合大会（岐阜）（2013年3月19日）

[7]小比賀亮仁・菅原智義（NEC）、“仮想化環境における通信処理要求の処理時間安定化方式”、電子情報通信学会総合大会（岐阜）（2013年3月19日）

[8]徳永真也・村合正明・兎耳山俊吾（富士通）、“ネットワーク化環境における高可用性用件の検討”、電子情報通信学会総合大会（岐阜）（2013年3月19日）

[9] Jinzhi Liu·Makoto Suzuki·Doohwan Lee·Hiroyuki Morikawa（東京大学）、“Topology Adpatability
Enabled High Throughput Wireless Sensor Network”、電子情報通信学会総合大会（岐阜）、（2013年3月19日）

[10]元木顕弘・鳥居隆史・菅原智義（NEC）、“仮想化された通信サービスの拠点間連携制御方法の検討”、電子情報通信学会総合大会（岐阜）（2013年3月20日）

[11]岩田淳 (NEC)、“情報通信ネットワークにおける新世代技術の動向”、電子情報通信学会総合大会 (岐阜) (2013年3月20日)

[12]岩田淳（NEC）、“最新の OpenFlow 技術とこれから期待される応用”、電子情報通信学会総合大会（岐阜）（2013年3月21日）

[13]藤波誠・山田祥之、宮尾泰寛・水越康博（NEC）、“スマートフォンアプリに起因する通信混雑シミュレーション”、電子情報通信学会総合大会（岐阜）（2013年3月22日）

[14]滝田亘（NTT ドコモ）、“災害時の通信混雑を低減し音声通信等を繋がりやすくする研究開発”、ワイヤレス・テクノロジー・パーク 2013（セミナー）（東京）（2013年5月29日）

[15]岩科滋（NTT ドコモ）、“大規模通信混雑時における通信処理機能のネットワーク化に関する研究開発”、ワイヤレス・テクノロジー・パーク 2013（展示）（東京）（2013年5月29-31日）

[16]中村寛（NTT ドコモ）、“通信ネットワークの今とこれから～仮想化技術が拓く未来のネットワーク～”、GITI フォーラム（東京）（2013年6月5日）

[17]三浦衛（東北大学）・札野欽也（NEC ソフトウェア東北）・伊藤康一・青木孝文（東北大学）、“Performance evaluation of phase-based correspondence matching on GPUs”、SPIE Optics + Photonics 2013（サン・ディエゴ、アメリカ）（2013年8月28日）

[18]沼田絵梨子・木村大地・河津正人（NEC）、“複数階層マシン上におけるアプリケーションの性能予測のための階層性能モデルの検証”、第12回情報科学技術フォーラム（鳥取）（2013年9月5日）

[19] 壬生亮太・鳥居隆史・菅原智義（NEC）、“通信サービスの拠点間連携制御技術”、電子情報通信学会ソサイエティ大会（福岡）（2013年9月18日）

[20]J. Liu・M. Suzuki・D. Lee・H. Morikawa（東京大学）、“Reliable Data Collection Using Tokens in Wireless Sensor Network”、電子情報通信学会ソサイエティ大会（福岡）（2013年9月19日）

[21]岩田淳（NEC）、“通信要求の変動に柔軟に対応するための通信サービスの仮想化への取り組み”、IEICE 東京支部シンポジウム（CEATEC JAPAN 2013）（千葉）（2013年10月3日）

[22]清水敬司（NTT ドコモ）、“ネットワーク仮想化技術を用いた柔軟なコアネットワーク実現への取組み”、IEICE 東京支部シンポジウム（CEATEC JAPAN 2013）（千葉）（2013年10月3日）

[23]大橋正彦（富士通）、“複数拠点に跨る仮想化通信リソースの可視化”、IEICE 東京支部シンポジウム（CEATEC JAPAN 2013）（千葉）（2013年10月3日）

[24]清水敬司（NTT ドコモ）、“柔軟な移動通信ネットワーク実現にむけた取り組み”、電子情報通信学会ネットワークシステム研究会（北海道）（2013年10月17日）

[25]岩田淳（NEC）、“Software Define 化がもたらす新たなパラダイム”、2013年度東京大学情報理工学研究科 創造学連携講義Ⅰ（東京）（2013年10月31日）

[26]岩田淳（NEC）、“Software-Defined Networking 技術の最新動向と今後の展望”、電子情報通信学会通信方式研究会（北海道登別市）（2013年11月14日）

[27]尾上誠蔵（NTT ドコモ）、“スマートライフのパートナへ”、DOCOMO R&D Open House 2013 基調講演（神奈川）（2013 年 11 月 22 日）

[28]滝田亘（NTT ドコモ）、“耐災害モバイルネットワークの研究開発動向～NFV／オープンフロー／
SDN の最新動向と今後の展望〜”、新社会システム研究所 ワイヤレス&モバイル戦略特別セミナー（東京）（2014 年 1 月 20 日）

[29] 中村哲也 (NTT ドコモ)、“DOCOMO's Challenges for Network Virtualization in Mobile Networks”、Open Networking Summit 2014（サンタクララ、アメリカ）（2014年3月4日）

[30]門脇保・永澤弘樹・郷健一・鈴木健一・小梨貴史・渡辺俊勝・成田陽広（NECソフトウェア東北）、“通信混雑下でのモバイルサービスアプリケーションの考察”、第76回情報処理学会（東京）（2014年3月13日）

[31]多賀尚仁・窪田好宏・牧野篤博・赤坂和弘（富士通）、“仮想化した通信処理リソースの可視化技術”、電子情報通信学会 2014 年総合大会（新潟）（2014 年 3 月 18 日）

[32]降矢龍浩・村合正明・浜田智幸・町田芳則（富士通）、“拠点間に跨った仮想通信処理リソース制御の検討及び評価”、電子情報通信学会 2014 年総合大会（新潟）（2014 年 3 月 18 日）

[33]小峰浩昭・大橋正彦・水口有（富士通）、“フローネットワーク管理情報モデルに関する検討”、電子情報通信学会2014年総合大会（新潟）（2014年3月18日）

[34]中村哲也（NTT ドコモ）、“ETSI ISG NFV の最新動向と NTT ドコモの取組み”、新社会システム研究所 ワイヤレス&モバイル戦略特別セミナー（東京）（2014 年 3 月 19 日）

[35]岩田淳(NEC)、“SDN/NFVの最新動向とNECの取り組み～多様な広域ネットワークへのSDN/NFVの適用へ向けて～”、新社会システム研究所ワイヤレス&モバイル戦略特別セミナー（東京）（2014年3月19日）

## １０ 出願特許リスト

[1]伝宝浩史（NEC）、通信システム、仮想ネットワーク管理装置、通信ノード、通信方法及びプログラム、日本、2012年11月22日

[2]沼田絵梨子（NEC）、仮想化システムの性能予測装置、性能予測方法およびコンピュータ・プログラム、日本、2013年1月7日

[3] 網代育大（NEC）、仮想マシンの割当処理を行う情報処理装置、仮想マシン割当方法及びそのためのプログラム、日本、2013年2月18日

[4]山田祥之（NEC）、周期性検出方法、周期性検出装置および周期性検出プログラム、日本、2013年2月28日

[5]小比賀亮仁（NEC）、リクエスト処理時間安定化システム、リクエスト処理時間安定化方法、仮想マシン環境及びプログラム、日本、2013年3月12日

[6]鳥居隆史（NEC）、情報処理システム、及びアプリケーションの移転方法、日本、2013年3月15日

[7]村本智宏・小川淳・水谷当良（富士通）、品質監視における状態管理の効率化方式、日本、2013年9月20日

[8]川口金司・大橋正彦・荒井奈津子・三輪光彦（富士通）、動的に変化する品質データに対する時間軸を考慮した可視化方式、日本、2013年10月20日

[9]沼田絵梨子・木村大地（NEC）、性能予測装置、性能モデル生成方法およびプログラム、日本、2014年1月23日

[10]沼田絵梨子・木村大地（NEC）、性能予測装置および性能モデル生成方法、日本、2014年1月29日

[11]阿部哲・福田純一・今井隆士・兎耳山俊吾（富士通）、拠点間マイグレーションによる自動経路設定方式、日本、2014年2月20日
[12]鳥居隆史（NEC）、通信制御装置、通信制御方法、及び、通信制御プログラム、日本、2014年3月3日

[13] 壬生亮太・鳥居隆史（NEC）、ネットワークシステムと拠点間ネットワーク連携制御装置及びネットワーク制御方法並びにプログラム、日本、2014年3月7日

[14]門脇保・小梨貴史・札野欽也（NECソフトウェア東北）・青木孝文・伊藤康一（東北大学）、識別データ処理装置及び識別データ処理方法、日本、2014年3月14日

[15]降矢龍浩・天野浩司・外山達也・山岸雅彦（富士通）、解凍時間を考慮した VM イメージ圧縮ファイル転送順序制御、日本、2014 年 3 月 20 日

[16]村合正明・梁昌基・飯島規夫・大江崇（富士通）、複数サーバのネットワーク環境における監視方式、日本、2014年3月20日

[17]山崎敬広・中村哲也・田村基・岩科滋・清水敬司（NTTドコモ）、リソース管理装置およびリソース管理方法、日本、2014年3月25日

[18]山崎敬広・中村哲也・田村基・岩科滋・清水敬司（NTT ドコモ）、ノード検索装置及びノード検索方法、日本、2014年3月26日

## 11 国際標準提案・獲得リスト

[1]ETSI・NFV MAN #45、NFVMAN(14)000083、保守運用インタフェース、2014年2月12日提案、2014年2月18日修正提案

[2]ETSI・NFV MAN #45、NFVMAN(14)000086、保守運用インタフェース、2014年2月12日提案、2014年2月18日修正提案

[3]ETSI・NFV #5、NFVMAN(14)000100、既存技術（OpenStack）への要求条件分析、2014年2月18日提案、2014年3月5日修正提案

[4]ETSI・NFV #5、NFVMAN(14)000101、既存技術（OpenStack）への要求条件分析、2014年2月18日提案、2014年3月5日修正提案

[5]ETSI·NFV SWA#43、NFV SWA(14)000093、VNF 障害管理、2014 年 3 月 6 日提案、2014 年 3 月 13 日修正提案

[6]ETSI・NFV SWA Rapporteurs#1、NFVSWA(14)000035、汎用 VNF の定義、2014 年 2 月 5 日提案、2014 年 2 月 18 日修正提案

[7]ETSI・NFV SWA #44、NFVSWA(14)000102、VNF 間インタフェースと接続形態、2014 年 3 月 13 日提案

[8]ETSI・NFV SWA Rapporteurs#1、NFVSWA(14)000028、VNF インタフェース、2014年2月5日提案、2014年2月5日修正提案

[9]ETSI・NFV MAN #45、NFVMAN(14)000067、保守運用インタフェース、2014年2月12日提案、2014年2月18日修正提案

[10]ETSI・NFV MAN #45、NFVMAN(14)000068、保守運用インタフェース、2014年2月12日提案、

[11]ETSI・NFV MAN #45、NFVMAN(14)000069、保守運用インタフェース、2014年2月12日提案、2014年2月18日修正提案

[12]ETSI・NFV MAN #45、NFVMAN(14)000070、保守運用インタフェース、2014年2月12日提案、2014年2月18日修正提案
[13]ETSI・NFV MAN #45、NFVMAN(14)000071、保守運用インタフェース、2014年2月12日提案、

2014年2月18日修正提案

[14]ETSI・NFV MAN #45、NFVMAN(14)000072、保守運用インタフェース、2014年2月12日提案、

2014年2月18日修正提案

[15]ETSI・NFV MAN #45、NFVMAN(14)000073、保守運用インタフェース、2014年2月12日提案、

2014年2月18日修正提案

[16]ETSI・NFV MAN #45、NFVMAN(14)000074、保守運用インタフェース、2014年2月12日提案、

2014年2月18日修正提案

[17]ETSI・NFV MAN #45、NFVMAN(14)000075、保守運用インタフェース、2014年2月12日提案、

2014年2月18日修正提案

[18]ETSI・NFV MAN #45、NFVMAN(14)000076、保守運用インタフェース、2014年2月12日提案、

2014年2月18日修正提案

[19]ETSI・NFV MAN #45、NFVMAN(14)000077、保守運用インタフェース、2014年2月12日提案、2014年2月18日修正提案

[20]ETSI・NFV MAN #45、NFVMAN(14)000078、保守運用インタフェース、2014年2月12日提案、

2014年2月18日修正提案

[21]ETSI・NFV MAN #45、NFVMAN(14)000079、保守運用インタフェース、2014年2月12日提案、

2014年2月18日修正提案

[22]ETSI・NFV MAN #45、NFVMAN(14)000080、保守運用インタフェース、2014年2月12日提案、

2014年2月18日修正提案

[23]ETSI・NFV MAN #45、NFVMAN(14)000081、保守運用インタフェース、2014年2月12日提案、

2014年2月18日修正提案

[24]ONF Config-Management WG、Notification Framework document、2013年12月14日提案

[25]ONF Architecture and Framework WG、architecture overview document、2013年12月19日提案

[26]ONF Architecture and Framework WG、NBI related documents handed over to newly set-up NBI WG、2013年12月19日提案

## 12 参加国際標準会議リスト

[1]ONF・ONF Member Workdays、サンタクララ（アメリカ）、2013年4月18～19日

[2]ETSI・NFV #2、サンタクララ（アメリカ）、2013年4月22～23日

[3]ETSI・NFV #1 Rapporteur、ソフィア・アンティポリス（フランス）、2013年6月17～19日

[4]ETSI・NFV #3、ボン（ドイツ）、2013年7月24～26日

[5]ETSI・NFV #2 Rapporteur、ウォルサム（アメリカ）、2013年9月11～13日

[6]ONF・ONF Member Workdays、ミルブレイ（アメリカ）、2013年10月10～11日

[7]ETSI・NFV #4、サニーベール（アメリカ）、2013年10月30日～11月1日

[8]ETSI・NFV MAN Rapporteur #2、ミュンヘン（ドイツ）、2014年1月14～16日

[9]ETSI・NFV SWA Rapporteur #1、マドリード（スペイン）、2014年2月5日

[10]ETSI・NFV MAN #45、オンライン、2014年2月12日

[11]ETSI・NFV #5、マラガ（スペイン）、2014年2月18～21日

[12]ETSI・NFV SWA #43、オンライン、2014年3月6日