Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
### 2. 研究開発成果概要（続き）

## 課題イ)柔軟なトラフィック処理が可能なネットワーク制御技術に関する研究開発

OpenFlow技術を用いて、サービスの優先度に応じてトラフィックを制御するためのフローベースネットワーク制御技術を用いたネットワーク動的再構成技術を研究開発した。本技術に関し、災害時を想定したトラフィックを加え、ネットワークを輻転させた状態での実証実験を行った結果、高優先度の通信パケットがほとんど廃棄されず（低優先度の通信パケットの廃棄率に比べ1/1000以下の低確率）、高い品質で通信できていることを実証した。

音声(高優先)	↑ トラフィック増加
メール(高優先)	トラフィックを維持
リッチ(低優先)	優先制御によるトラフィック低下

## 課題ウ)ネットワーク状況管理運用技術に関する研究開発

通信処理リソース制御基盤に対応した可視化技術、および通信ネットワーク動的再構成に対応した可視化技術を研究開発した。

前者は、リソース増強判断に必要な情報を管理者に提供できることを実証した。後者は、初めてフローネットワークを可視化し、動的に再構成される通信ネットワーク環境下においても的確に全体状況を把握して異常事態を通知することを実証し、大規模災害時の通信機器の被災による通信障害を迅速に復旧できる見通しを得た。また、GUIに関して主観品質評価を実施し、それぞれ評点平均値3.17と3.10とおおむね良好な値を得た。

## 課題エ)災害時に役立つアプリケーション/サービスに関する研究開発

災害時に安否等の情報を共有するスモールコミュニティ内での安全な情報管理技術、災害時に利用者の避難行動や安全の確保を確実にする情報の可視化技術を、東北大学の保有する基礎技術を応用して研究開発した。

これらの技術では、情報共有および避難に必要となるメディアデータをそのまま送信する「通常時モード」と、特徴情報を抽出して特徴データのみをサーバに送信する「災害時モード」を開発し、一般的なユーザビリティを損なうことなく、ネットワークの状況に応じて送受するデータ量を極小化できることを確認した。また、災害時に被災者救援スタッフの活動を支援するための情報管理技術を研究開発し、歯科情報による身元確認システムをネットワーク化し、迅速に身元確認に必要な情報を共有できることを確認した。

### 3. 成果から生み出された経済的・社会的な効果

## く成果の社会展開に向けた取組状況>

終了評価時に設定した指標(ベンチマーク)に対して、目標を大幅に上回る成果を達成した。

指標	数値目標等	達成状況
①	特許取得数(研究開発期間の出願含む)	平成29年度までに30件	41件
137%
②	要素技術実用化の件数	平成27年度までに5件	7件
140%
③	実ネットワークシステムへの導入割合
(制御信号処理系の同一拠点内リソース制御に対しての導入割合)	平成28年度までに1割*	95%
2018年3月末時点でのLTE契約数50,097千より算出
(参考情報)
2019年3月末時点では、LTE契約数は55,870千／357%
④	要素技術についての技術情報発信、技術協力、技術普及の数	平成27年度までに20件	149件
745%

*・制御信号処理系の同一拠点内リソース制御に対しての導入割合。

・ここでいう「実ネットワークシステムへの導入割合」とは、NTTドコモのLTE(Xi)およびそれ以降の世代の携帯電話ネットワークに係る加入者数（調査時点で公表されている最新の携帯電話契約数）に対する本研究開発成果が適用可能な加入者数（受託者が提出する数値の根拠が説明可能なデータ）の割合とする。

·本研究開発成果は令和3年度までにNTTドコモの携帯電話ネットワークに導入し、全加入者（調査時点で公表されている最新の携帯電話契約数）に適用される。

（ただし、導入計画の変更や市場動静の変化等が生じた場合は、見直しを検討する。）

## ＜知財や国際標準獲得の推進＞

市場展開の布石として、戦略的な国際標準化活動の取り組みを実施した。具体的には、音声通信の通信能力を増強する基盤的技術の研究開発成果を標準化団体ONF、NFVに対して提案した。

## ☑NFV関連

本研究開発における「柔軟に割当可能な通信処理リソース制御技術に関する研究開発」の研究開発成果をETSI NFVへ入力し、平成25年10月に市場製品開発のベースとなる標準仕様ETSI GS NFVシリーズを完成させた。上記の標準化完成を以て、本研究開発に関するETSI NFVでの活動は完了。

## ■ONF関連

本研究開発の成果を踏まえて、ONFのArchitecture and Framework WGおよびConfiguration and Management WGで議論を実施。本議論結果をSDN Architecture 1.0（2014年6月発行）、OpenFlow Management and Configuration Protocol 1.2（OF-Config 1.2）（2014年発行）としてドキュメント発行した。上記のドキュメント発行を以て、本研究開発に関するONFでの標準化活動は完了。
### 3. 成果から生み出された経済的・社会的な効果（続き）

<新たな市場の形成、売上げの発生、国民生活水準の向上> 本研究開発の成果を実用化すべく、以下の活動を実施した。

## ■NTTドコモ

・ネットワーク仮想化技術を適用した商用ネットワークでの通信に成功し、2016年3月から運用を開始。

・世界初、複数ベンダーのEPCソフトウェアを動作可能なネットワーク仮想化技術を開発。

-2016年3月から商用ネットワークでの運用を開始

## ■日本電気

·本研究開発における「仮想化基盤に対応した通信サービス制御技術」で研究開発した仮想化パケットゲートウェイ装置を『仮想化モバイルコアネットワークソリューション』『MVNOソリューション』として製品化し、販売開始。

·本研究開発における「フローベースネットワーク制御技術」を用いたネットワーク動的再構成技術」で研究開発したOpenFlow対応アクセスルータを製品開発し、販売開始。

研究開発成果が取り入れられている「vEPCソリューション」のイメージ図

## ■富士通

・本研究開発における「通信ネットワーク動的再構成に対応した可視化技術」及び「通信処理リソース制御基盤の管理運用技術」の成果を活用してデータセンター運用管理ソリューションを製品化。

・オープンプラットフォームを採用したSDNソフトウェア製品「Fujitsu Network Virtuora NC V03」を販売開始。

研究開発成果が取り入れられている「Virtuora OM」のイメージ図

### 4. 成果から生み出された科学的・技術的な効果

## ＜新たな科学技術開発の誘引＞

本研究開発で得られた成果を派生させることで、新たに以下の製品・サービスを創出した。

■日立ソリューションズ東日本

·平成26年度に、研究成果であるサーバおよびスマートフォンアプリケーション間での通信量最小化の技術を既存の『災害情報一元配信ソリューション』のオプションメニューとしてサービス化。

「企業向けBCP対応支援ソリューション- スマートデバイスによる災害時の情報伝達と共有管理 -」
### 4. 成果から生み出された科学的・技術的な効果（続き）

■東北大学

・東日本大震災の経験をもとに、身元確認のための歯科情報の標準化が必要という認識から、厚生労働省に働きかけを行い、平成25年度より災害時に被災者救援スタッフの活動を支援するための情報管理技術を活用した「歯科診療情報の標準化に関する実証事業」に取り組むとともに、「歯科診療情報の標準化に関する検討会」メンバとして情報の標準化に向けて活動を実施。現在は、日本歯科医師会が「歯科情報の利活用及び標準化普及事業」として継続している。

・アプリケーションサービスとして実証を行った「DentalFinder」を日本歯科医師会より全国の警察歯科医師会関係者へ無償配布している。

### 5. 副次的な波及効果

## ＜副次的な波及効果＞

·本研究、および、継続研究への従事を通じ、通信システムに関する処理リソース制御・トライック制御・管理運用の技術や災害時に役立つアプリケーション／サービスに関する研究者が育成され、大規模通信混雑の解消や通信網安定運用に関する研究領域で次世代を担う人材の活躍が期待できる。

・ネットワーク機能仮想化のフレームワークや制御の拡張技術の情報発信を通じ、国内の通信・電機メーカによる仮想化技術適用領域拡大の研究開発トレンド醸成に寄与した。

### 6. その他研究開発終了後に実施した事項等

## ＜周知・広報活動の実績＞

研究開発期間および研究開発期間終了後に以下の周知活動を実施した。研究開発期間終了後も論文発表や標準化活動を通じて、積極的に成果発信を行った。

種別	研究開発期間中	研究開発期間終了後	合計
査読付き誌上発表論文数	0件(0件)	1件(0件)	1件(0件)
査読付き口頭発表論文数	0件(0件)	2件(0件)	2件(0件)
その他の誌上発表数	2件(0件)	6件(0件)	8件(0件)
口頭発表数	42件(0件)	45件(5件)	87件(5件)
特許出願数	35件(0件)	52件(51件)	87件(51件)
特許取得数	0件(0件)	41件(18件)	41件(18件)
国際標準提案数	17件(17件)	20件(37件)	37件(37件)
国際標準獲得数	0件(0件)	6件(6件)	6件(6件)
報道発表数	6件(0件)	2件(1件)	8件(1件)
報道掲載数	4件(0件)	2件(0件)	6件(0件)

### 7. 政策へのフィードバック

## <国家プロジェクトとしての妥当性、プロジェクト設定の妥当性>

大規模な通信混雑の迅速な解消を実現する技術開発とその実用化のためには、システム実現性の実証や標準規格化の提案を迅速に行う必要があり、本研究開発では、産学官横断の体制でこれらを加速・牽引できたことから、国家プロジェクトとして実施した意義が大いにあった。また、社会インフラに対する我が国特有の高い可用性・信頼性要件を実現するなど、国民生活の安全・安心の実現に大きく貢献できたことを踏まえると、プロジェクト設定は妥当であり、社会的意義があった。

## くプロジェクトの企画立案、実施支援、成果展開への取組み等に関する今後の政策へのフィードバック>

我が国特有の社会インフラへの高い可用性要件を具現化する研究開発を、国内の関連事業者を業界横断で国策として取り纏めて成果を創出し、更に後続の研究開発プロジェクトに発展させた事例であり、他の研究開発プロジェクトについても本研究開発の取組を参考にできるよう適切にフィードバックすることが望ましい。
# ネットワーク仮想化技術の研究開発 (ネットワーク仮想化統合技術の研究開発)

# Research and Development of Network Virtualization Technology (Research and Development of Network Virtualization Integration Technology)

代表研究責任者 桐葉 佳明 日本電気株式会社

研究開発期間 平成 25 年度～平成 27 年度

## 【Abstract】

We have established a network virtualization integration technology on top of a network virtualization fundamental technology. This network virtualization, consisting of the following three kinds of technologies, enables a wide area network resources to be dynamically re-organized in response to individual applications' quality requirements and usage types.

By utilizing these technologies, various types of virtual wide area networks can be constructed in a multi-layer and multi-domain network environment where several telecommunications carriers and service platform operators are inter-connected. Such virtual networks could be organized on demand, in order to satisfy the quality requirements of various applications. They are also able to handle and to adapt with changes in user activity (ex. an introduction of new applications, an increase of the number of users) thanks to our flexible network resource provisioning capabilities. As a result, our technologies enable to prevent a quality degradation and to maintain a stable capabilities and performance.

(Item 1) Network management and control platform technology: This technology structuralizes complex network configurations that span multiple layers (wireless, optical, packet, and other networks) and multiple domains, enabling the integrated and rapid configuration/operation of virtual wide area networks.

(Item 2) Technologies for Common control and management of networks: These technologies utilize the virtual network's control structure database mentioned in Item 1, in order to create/manage a resource pool that stores the relationship between the layers and domains within the physical and virtual networks. This enables the dynamic allocation of network resources that exist across different layers and domains, and realizes the efficient use and stable operation of virtual wide area networks.

(Item 3) Technology for developing virtualization-compatible network devices; These technologies use the integrated control of multiple layers and domains in order to realize communications devices(nodes) that enable flexible re-configuration of the network capability, functionally and quality in telecommunications networks, and consist of two technologies: "automatic tunnel-setting processing" and "packet-aware optical path processing.
## 1 研究開発体制

○代表研究責任者 桐葉 佳明（日本電気株式会社）

研究分担者 東條 弘十（日本電信電話株式会社十）

佐藤 陽一十（エヌ・テイ・ティ・コミュニケーションズ株式会社十十）

林 瑞泰十十十（富士通株式会社十十十）

坂本 健一十十十十（株式会社 日立製作所十十十十）

○総合ビジネスプロデューサー 中村 秀治（三菱総合研究所）

○ビジネスプロデューサー 鈴木 晃二（日本電気株式会社）

福井 将樹†（日本電信電話株式会社†）

南 陽††（エヌ・テイ・テイ・コミュニケーションズ株式会社††）

浦田 悟††（富士通株式会社†††）

三村 到††††（株式会社 日立製作所††††）

○研究開発期間 平成25年度から平成27年度

○研究開発予算 総額 2,524 百万円

(内訳)

平成25年度	平成26年度	平成27年度(平成26年度補正)
1,266百万円	710百万円	548百万円

## 2 研究開発課題の目的および意義

センサやスマートフォン等から集まる多種多量データ（ビッグデータ）の進展など通信サービスの多様化によりネットワーク上のトラヒック特性が、よりダイナミックに変化するようになったことに伴い、従来の電気通信事業者が運用するコア網及びアクセス網の公衆網におけるネットワーク構築、制御技術では迅速に対応することが困難な状況が生じつつある。これに対応するため、ネットワークの構築や制御を柔軟に可能とするネットワーク仮想化技術を、公衆網に導入できるレベルの機能と性能で実現するための研究開発に取り組む。

本研究開発成果の社会実装を加速するために、早期に実施、成果展開する枠組みとして、公衆網のうち、コア網およびアクセス網に適用を優先した「ネットワーク仮想化基盤技術の研究開発」を平成25年度（平成24年度補正予算）に実施し、同時に平成25年度に開始した「ネットワーク仮想化統合技術の研究開発」にて、多種多様なコア網及びアクセス網に適応し、それらを統合する技術の研究開発を取り組み、2020（平成32）年までには2010（平成22）年時の約35倍に増加すると言われるデジタル情報を処理可能なネットワーク仮想化技術を確立する。

また、当該ネットワークの仮想化技術の早期導入に向けて、研究開発成果を広く公開することで、産学官による取り組みを推進し、また国際的な標準化活動等を推進する。

これらの取り組みを通じて、当該ネットワーク仮想化技術に対応した機器市場及びビッグデータ関連の新サービス市場を創出し、我が国主導による同市場における国際競争力を強化する。
## 3 研究開発成果（アウトプット）

本研究開発においては「ネットワーク仮想化技術の研究開発」における「ネットワーク仮想化統合技術の研究開発」と題して、SDN（Software-Defined Networking）を広域かつマルチレイヤに対応させ、ユーザ指向のネットワーク設計・運用環境を実現するための統合技術の研究開発を実施した。

具体的には、1. 統合ネットワーク管理制御プラットフォーム技術として、経路をフローにより共通モデル化する共通制御フレームワーク技術をベースに、仮想ネットワークを含むマルチレイヤ（OpenFlow／光コア／パケットネットワーク）におけるイベントやリソースの動的統合制御技術や SDN 技術の運用を効率化する SDN 運用評価ツールの研究開発およびネットワーク設計・構築・運用・監視のための SDN ガイドラインの策定、2. 仮想ネットワーク運用管理技術として、障害可視化（グローバルビュー）技術、障害箇所特定技術および多重障害復旧技術の統合化、3. 仮想ネットワーク対応ノード技術として、無線トランスポート網およびモバイル網の SDN 制御技術、汎用 PC サーバ上で動作する有線系へテロネットワーク連携ソフトウェアノード／制御ドライバの拡張およびデータの属性に応じて最適な回線レイヤ／波長レイヤを選択するマルチレイヤ制御技術の研究開発に取り組んだ。

基本計画書並びに実施計画書に従い、開発を機能検証、性能検証を含め予定通り完遂、それぞれ基本計画書における要求事項、実施計画書にて設定した目標機能性能を達成することを確認した。

後述する課題（1）、（2）、（3）の成果を組み合わせ、通信事業者・サービスプロバイダ間連携、サービスプロバイダ向け広域コア制御部および地域の魅力ある情報発信の可能性や実現性を訴求するアプリケーション・サービス連携の相互連携実証検証にも成功した。これらのことから、基本計画書に記載されている研究開発目標（アウトプット目標）である「1000台規模のノードの公衆網におけるネットワーク資源を管理、設定し、合わせて迅速にネットワークの監視と制御を可能とする技術を、IPパケット転送、トランスポート、光伝送等のノードに適用及び連携を可能とするプラットフォームを実現する」は達成したと言える。

更に、基本計画書のその他 特記事項に記載されている総務省、文部科学省および経済産業省における関連施策との共同実証実験に参加し、総務省管轄の本研究開発の成果であるネットワーク仮想化技術によるオンデマンドなネットワーク構築と、文部科学省管轄の研究開発成果である収集されたデータから有益な情報・知見をリアルタイムで抽出できる基盤技術と、を連携させる統合実証を実施して、ビッグデータによる新産業・イノベーションの創出に向けた基盤整備が着実に進捗していることを確認した。

各課題の成果詳細は、以下の各項で述べる。

### 3.1 課題（1）ネットワーク管理制御プラットフォーム技術

固定や無線の種々のアクセス網及びコア網を統合したネットワークにおいて、1000 台規模の多種多様通信機器により構成される複数種別の物理ネットワークの上に、100 以上の品質等種別が異なる通信を論理多重化した仮想ネットワークの設定や変更を分単位で実現可能とする統合ネットワークの管理、制御プラットフォームを実現する。

## 課題（1）－ア SDN 設計技術

広域網への SDN の適用に向けて、設計・構築・運用に必要な要件を体系的に整理、各工程に対する SDN ガイドラインとしてまとめた。具体的には、平成 26 年度に設計・構築編を公開、平成 27 年度には新たに運用編を追加し、SDN ガイドライン 1.0 版として公開した。
特に運用の部分に関しては、SDN の実運用で必須となる

OAM (Operations, Administration, and Maintenance) 機能の検討を行い、Continuity check、Link trace、Loop back、Topology Discovery の各機能を実装のうえ PoC (Proof of Concept) を実施し、SDN の運用における OAM 機能の有効性を確認した。

また、抽出した要件や課題、SDN 運用評価ツールの評価結果等に基づき、SDN 技術を適用するための指針や基本的な考え方を体系的に整理して、「SDN ガイドライン」に盛り込むことで、充実を図った。

## 課題（1）一イ OpenFlow ネットワーク資源制御技術及び共通制御フレームワーク技術

本研究開発では、ネットワーク資源を統一的に制御可能なモデルへ抽象化し、これらに対する単純な演算機能の組み合わせで、種別の異なるネットワークを共通制御できる技術の開発を目指している。その実現に向け、下記5テーマに取り組んだ。

## (1) 共通制御フレームワーク(VTN モデル化)(平成25年度成果)

統合制御プラットフォームから仮想テナントネットワークモデルを採用する OpenFlow ネットワークを管理、制御するための方法について検討し、試作検証をおこなった。統合制御プラットフォームが提供するネットワークモデルに VTN のモデルの属性をマッピングして、統合制御プラットフォームのオペレーションにより、VTN モデルのコントローラ(UNC)への設定が反映されること、また、UNC から取得した物理トポロジ情報、フロー情報を統合制御プラットフォームで扱えることを確認した。

## (2) 共通制御フレームワーク(フロー制御モデル化)(平成26年度成果)

共通制御フレームワークにて、経路の設定をフローとして抽象化モデルで定義することで、抽象化モデルの単純な演算機能の組み合わせで、種別の異なるネットワークの共通制御が行えることを確認した。

## (3) 冗長パス管理機能（平成27年度成果）

冗長パスのモデルとそれを用いたパス制御方式、およびマルチレイヤネットワークにおけるリソース提供方式を作成し、エミュレーション環境において各方式の動作を実証した。また、共通制御フレームワークを用いたコントローラについて、エミュレーション環境において性能評価を行った。評価により1000ノードからなるマルチレイヤ・マルチドメインNWにおいて、4拠点を端点に持つスライス100個を約370秒で構築可能なスケーラビリティを持つことを確認した。

## (4) スライス間接続機能（平成27年度成果）

プログラマブルな広域ネットワークを利用するユースケースとして、異なるデータセンタ上に構築されたスライス間のオンデマンドな相互接続を実現するために必要な要件について整理／定義を行なった。また、共通制御フレームワークを用いて本要件を満たす試作を行ない、2,000 スイッチ以上で構成される模擬広域ネットワークを対象とした評価により、三つの DC を相互接続する WAN スライス 100 面を約 7 分強で構築可能なスケーラビリティを実現できていることを確認した。

## (5) ネットワークデータモデルによる制御（平27年度成果）

ネットワークデータモデルによる制御機能を提案し、その実装を行った。この実装を用いて、種別の異なるネットワークモデルにおいても共通制御が実現可能であることが確認できた。
これらの研究開発を通して、異種のネットワーク技術から構成される1000台規模の大規模ネットワーク上において、品質などの要求が異なる100以上のスライスを10分以内に構築可能であるとい目標を、達成していることを確認した。

## 課題（1）一ウ パケットネットワーク 抽象管理技術

固定や無線の種々のアクセス網及びコア網を統合したネットワークにおいて、1,000 台規模の多種多様な通信機器により構成される複数種別の物理ネットワークの上に、100 以上の品質等種別が異なる通信を論理多重化した仮想ネットワークの設定や変更を分单位で実現するため、本研究開発では、統合化パケットネットワーク資源抽象化管理技術並びに、パケットネットワークイベント管理制御技術の確立を目指した。

## (1) 統合化パケットネットワーク資源抽象化管理技術

仮想ネットワークが要求する多様な通信品質・信頼性を実現するためのパケットネットワークと光ネットワークの間で、パス、クロスコネクションのリソースを、一元的に取り扱うために、他レイヤネットワークと水平方向及び垂直方向に関連付け可能な、構成に関する統合化パケットネットワーク管理モデルを規定する。また、パケットネットワークと他のネットワークと統合的に連携して動的に資源を管理し、パケットネットワークのネットワーク DB として実装することで、パラメータ個別に設定を実行するのではなく、関連する設定を複数連結して実行することにより、100以上の仮想ネットワークを論理多重化したネットワークの設定や変更を10分程度で実現可能とした。

(2)パケットネットワークイベント管理制御技術

パケットトランスポートノード制御ドライバを介してパケットネットワーク全体から収集した障害に関するイベントと状態情報を、抽象化資源情報と関連付けて動的に管理する。また、イベント及び状態情報に関する統合化パケットネットワーク管理モデルを規定し、ネットワークDBとして実装することにより、パケットネットワーク管理制御部からの統一的な取り扱いを可能とする。また100以上の仮想ネットワークから構成される環境において、仮想ネットワークから物理ネットワークの障害検出を10数秒程度で判断可能とした。

## 課題（1）－工 光コアネットワーク統合資源管理機能

固定や無線の種々のアクセス網及びコア網を統合したネットワークにおいて、1,000 台規模の多種多様な通信機器により構成される複数種別の物理ネットワークの上に、100 以上の品質等種別が異なる通信を論理多重化した仮想ネットワークの設定や変更を分単位で実現するため、他レイヤのネットワークと連携して動的に資源を管理・制御する光コアネットワーク統合資源管理技術の開発を行う。

本目標を達成するために、平成25年度においては、統合共通制御フレームワークに必要な制御機能の抽出と、光コアSDNアーキテクチャの検討を実施した。また、パケットネットワークおよび光コアネットワークを統合的に設定するための方式検討と実装評価を実施した。

平成26年度においては、動的な光コアネットワーク制御を実現するためのマルチレイヤ光パス管理技術の開発、異なる通信を論理多重できるスライス生成技術、オンデマンドに光パスを提供するリソースプール化技術の検討を行い、統合共通制御フレームワークへの実装と評価を完了した。マルチレイヤ光パス管理技術に関しては、ホップバイホップ光パス、回線(ODU: Optical Channel Data Unit)レイヤカットスルーパス、光(OCh: Optical Channel、波長)レイヤカットスルーパスの3種類の接続方法を選択できるように、統合共通制御フレームワーク上の光コアネットワーク管理機能へ実装した。スライ
ス作成技術に関しては、光コアネットワークを2つの異なるネットワークに分割する光slicerの実装を完了した。リソースプール化技術に関しては、光ネットワーク資源を事前にプール化する機能の検討と実装を完了した。また、OpenFlowプロトコル回線拡張仕様をONFに提案し、EXT-445 (Extension to OpenFlow Protocol to support OTN Electrical connections)として合意された仕様を実装した。これらの技術を実装したシステムを大手町環境で評価を行い、リソースプール機能を併用することで、1秒以下で光パスを設定できることを確認した。さらに、平成25年度に開発した光コアネットワーク制御ソフトウェアを、本委託で開発した共通制御フレームワークODENOSに実装し、オープンソース化することを実現した。

平成27年度においては、平成26年度に開発した光コアネットワークのリソース管理技術および光パス設定技術の実用性を検証した。そのためにまず、物理ネットワークを持たないサービスプロバイダでも、仮想的にネットワークリソースをオンデマンドで調達・利用を可能とするユースケースを策定した。そのユースケースをベースに、サービスプロバイダ等の上位レイヤから要求される異なる速度が混在した帯域を収容するために、複数の上位レイヤのリソース管理機能と連携した光コアリソース管理技術を開発した。異なる速度が混在した帯域の収容方法として、N×1.25 Gbps粒度で要求帯域を収容できるODUflex機能を利用し、対応の光コアリソース管理機能の実装を完了した。評価検証として、上位レイヤからのヘテロな帯域要求に対し、適切なODUパスを3秒以内で設定できることを確認した。

### 3.2 課題（2）仮想ネットワーク運用管理技術

アマルチレイヤ及びグローバルネットワーク監視制御技術

パケット多重ネットワークにおいて、サービス品質指定に基づいたマルチレイヤかつグローバル制御を可能とするとともに、仮想ネットワーク全体に対してのモニタリング及びトラヒックエンジニアリングを実現する。また、障害時にサービス品質指定に基づき仮想ネットワークを再構成とし、複数レイヤにおける多重障害からの復旧を従来比 1/10(10 秒程度)で実現する。

イ 仮想ネットワークトラフィック管理技術

1000 台規模の物理ネットワーク上で、仮想ネットワーク上の 100 以上のサービスアプリケーション種別を識別するトラヒック管理方式に関し、1 トラヒック情報収集処理および 1 トラヒック異常分析処理の 10 倍高速化（5 分単位の監視周期を 30 秒単位以下に改善）を実現する。

ウ仮想ネットワーク信頼性管理技術

1000 台規模の物理ネットワーク上で論理多重化される 100 以上の仮想ネットワークを対象とし、ソフトウェアによるネットワーク設計検証の自動化により、従来、8 時間を要していた検証作業時間の 90% 削減を実現する。

## 課題（２）ーア マルチレイヤ及びグローバルネットワーク監視制御技術

本研究課題では、複数のレイヤから構成されるパケット多重ネットワークを対象とし、100以上の仮想ネットワークが設定された環境における多重障害から10秒程度にて復旧することを最終目標とする。本最終目標を達成するため、（1）複数のレイヤから構成されるネットワークの状況を可視化するグローバルビュー（障害可視化）技術、（2）可視化されたネットワークの警報情報から多重障害の部位を
特定する障害箇所特定技術、（3）特定した多重障害に対して統合的な復旧を実行する多重障害復旧技術を開発する。

最終年度の第1の課題であるグローバルビュー（障害可視化）技術の研究開発において、ネットワーク全体をエリアに分割して管理を実行し、現用系として設定したパスに対する端点間での管理、通信装置レベルでの管理、及びエリアレベルでの管理でのネットワーク監視を行い、発生した障害を可視化するビューワー技術を開発した。第2の課題である障害箇所特定技術の研究開発において、通信装置のポートやリンクに対する端点間パスレベル、通信装置レベル、及びエリアレベルの3レベルの障害特定技術を開発した。第3の課題である多重障害復旧技術の開発において、前記3レベルの障害に対する復旧設定をネットワーク管理サーバが事前に算出及び各通信装置へ通知し、各通信装置は検出した障害の状況に対応した復旧設定を選択適用することにより、迅速に多重障害を復旧する技術を開発した。また、開発した前記の3技術を統合実装したプロトタイプシステムを構築し、100仮想ネットワークを構成した環境において評価した結果、平均約4秒程度にて多重障害の復旧設定が可能なことを検証した。

多重障害を検知及び復旧制御するネットワーク管理システムを試作し、シミュレータにて実装した複数レイヤから構成されるパケットトランスポートネットワーク環境を用いて評価した結果、100仮想ネットワークを構成した環境において、平均約4秒程度にて復旧設定が可能なことを検証し、最終年度の目標を達成した。

## 課題（2）一イ仮想ネットワークトラフィック管理技術

本研究課題では、トラヒック異常を高精度に分析し早い段階で検出を行うリアルタイム処理性能と、多種多様なアプリケーションサービスへの対応を可能とするトラヒック処理条件を動的に変更可能な柔軟性を有するトラヒック管理システムの実現を目標として、平成25年度に本研究活動を行った。

平成25年度は、仮想ネットワーク単位にトラヒック情報を生成する技術と大量に生成されるトラヒック情報の集約・加工処理技術に関して、基本方式の検討ならびに試作による有用性の検証を行った。トラヒック情報の集約・加工処理を実現する情報処理ノードに関して、処理ルールの配備方式を考案し、トラヒック情報を1/5に削減できることを確認した。また、1000台規模のネットワーク適用に向けた負荷分散の方式検討により、1000台規模のネットワークにおいて、トラヒック情報を削減することで監視周期を1/10に改善し、大規模仮想ネットワークに対する監視効率の10倍化を実現。

## 課題（２）一ウ仮想ネットワーク信頼性管理技術

本研究開発では、仮想ネットワークを構成するための仮想ネットワーク設計情報や、物理ネットワークの構成情報から、ネットワークにおいて喫緊の障害（例えば、パケットの不達、ループ経路の発生、帯域不足等）を高速に検出するための仮想ネットワーク検証・テスト技術を確立することを最終目標として、平成25年度に本研究活動を行った。特にパケットの不達やループ経路の発生という経路に関する定性的性質を検証する経路検証と、帯域不足等の定量的な問題を扱う帯域検証の二種類の検証技術の研究に取り組んだ。

本研究活動は、まず、仮想ネットワーク検証・テスト技術の基本方式の検討を行い、方式の実現可能性を目標とし、研究開発を遂行した。その結果、仮想ネットワークが経路的に問題が無いかを検証する経路検証技術の基本方式を策定し、プロトタイプをもとに実現可能性を確認した。また、その高速化方式を考案し、本高速化方式により従来方式より10倍の高速化を確認した。また、帯域検証においても
基本方式を確立するとともに、プロトタイプにより実現可能性を確認した。目標である1,000ノード、100仮想網を対象に、仮想ネットワーク設計・テスト技術により、誤設計を自動検出することで、検証作業時間8時間の90%以上削減を実現した。

### 3.3 課題（3）仮想ネットワーク対応ノード技術

ア ヘテロネットワーク連携ノード及びドライバ技術

無線、有線の複数規格における10種類以上のローカルネットワークと10Gbpsの公衆アクセス網を相互接続し、これらのネットワーク間でデータ流通の相互連携ならびに仮想ネットワークとして管理と制御を可能とするノード技術を実現する。

イ マルチレイヤノード制御技術

ソフトウェア定義のプログラマビリティを活用しながらデータの属性に応じて最適なレイヤ上での効率的なデータ転送を実現するためのマルチレイヤノード向けの制御方式を確立する。これにより、従来、数10分を要してパケットネットワークと回線・光ネットワークをそれぞれ独立して手動設定した場合に対して、10分以内でのネットワーク設定を実現する。

## 課題（3）ーア ヘテロネットワーク連携ノード及びドライバ技術

ネットワークノード仮想化技術では、ビッグデータ流通基盤の実現に向け、データの特性に合わせてローカルネットワーク／アクセスネットワーク／コアネットワークを仮想化／最適化できるSDN対応ネットワークノード技術の実現を目指している。

今年度は主に、無線トランスポート網およびモバイル網におけるSDN制御技術の確立、汎用PCサーバ上で動作する有線系ヘテロネットワーク連携ソフトウェアノードおよび制御ドライバの拡張による有線系10種類以上のローカルネットワーク収容／相互接続と40Gbps級スループットの達成、およびデータの属性に応じて10分以内に最適なレイヤを選択してデータ転送を実現するマルチレイヤ制御方式の確立に取り組んだ。

本研究開発では、基本計画において目標とした機能の基本検討／試作／基本検証を通じ、最終年度に向け、その実現性を確認した。

それぞれの具体的な取り組みについて以下に述べる。

## 課題（3）ーアー1 無線系ヘテロネットワーク連携ノード制御及びドライバ技術

平成 27 年度は、平成 26 年度までの成果を用い、無線、有線の複数規格で構成される、用途・要件が異なる 10 種類以上のローカルネットワークから 10Gbps の公衆アクセス網上にわたって、流通するデータトラヒックの識別を可能とし、ヘテロネットワーク環境において相互にデータ流通や仮想ネットワークの構成が可能であることを確認した。

また、本研究では、不安定な無線ネットワーク環境において、リンク劣化が生じる無線トランスポート装置のQoS機能を利用せず、かつ無線トランスポートネットワークのトポロジーに依存せずに、モバイル網を流れるトラフィックのQoS要件を満たすため、無線リンク容量の可用率を考慮したネットワーク制御を実現するための技術検討を行った。その結果、可用率を考慮してフロー単位で帯域制御を実現するアルゴリズムを開発した。また、開発したアルゴリズムを検証すべく、共通制御フレームワークであるODENOSおよび商用の無線トランスポート装置を含む、光パケット無線統合環境の評価システムを構築した。動作検証の結果、無線リンクの劣化度合いに応じて、帯域制御
を受けるフローの数が変化することを確認したことで、所望の動作が行われたことが検証できた。本研究では、無線トランスポート網のSDN制御技術の確立およびモバイル網のSDN制御技術の確立と、両技術を組み合わせた実証実験システムの構築と、そのシステム上にてビッグデータの情報源となるセンサ、カメラ、スマートフォン等の通信を発生させ、性能評価を行った。実験の結果、複数種類のローカルネットワークの収容や相互接続が可能であること、また、無線トランスポート網内での帯域劣化に連動し優先度に応じた経路制御が機能することを確認した。

## 課題（3）ーアー2 有線系ヘテロネットワーク連携ソフトウェアノード構成技術とドライバ技術

異なる複数の有線系ローカルネットワークを収容し、高速に公衆アクセス網へ相互接続させることを実現する、有線系ヘテロネットワーク連携ソフトウェアノード構成技術と上位制御・管理システムから制御を可能にさせるドライバ技術の研究開発を行い、基本計画書及び実施計画通り、10Gbps回線に対応し10種類以上のローカルネットワークとの相互接続とデータ流通を実現し、成果目標を達成した。

本年度は、汎用 PC サーバ上で動作する有線系ヘテロネットワーク連携ソフトウェアノードと制御ドライバを検討し、有線系プロトコル処理の機能拡張と対応プロトコルの拡充を行い、有線系の10種類以上のローカルネットワークの収容と相互接続を可能にした。また、内部のパケット処理部のベンチマークと最適化を行い、10Gbps回線の速度を超える40Gbps級スループットを達成し、超高速にローカルネットワークと公衆アクセス網への接続を可能にした。さらに、広域網への適応を可能にすべく、OpenFlow switchの仕様を拡張し、SDNコントローラやアプリケーションによるトンネルプロトコルの処理を制御可能にした。

NFV における高性能なパケット処理を実現するため、バーチャルマシン型仮想化環境に加え、コンテナ型仮想化環境に対応し、NFV アプリと仮想ソフトウェアスイッチ間を高速かつ低オーバーベッドに接続する、仮想ネットワークインターフェスカード機構を検討した。60Gbps 以上のネットワーク I/O スループットを達成し、公衆網での長期運用を支援する機能も具備させた。さらに、大規模公衆網での適応を考慮し、有線系ヘテロネットワーク連携ソフトウェアノードの高可用化、高信頼化、運用高度化を実現するため、拡張可能なソフトウェアノードの設定・管理機構を実現し外部システムとのさまざまなソフトウェアノード連携制御・管理 API も実現した。

## 課題（3）一イ マルチレイヤノード制御技術

マルチレイヤノード制御技術の研究開発においては、ソフトウェア定義によるプログラマビリティを活用しながら、ユーザからパケット信号として供されるデータの属性に応じて転送を行う最適なレイヤを選択し、その上で効率的なデータ転送を実現するためのマルチレイヤノード向けの制御方式を確立することを最終目標とする。これにより、従来は、パケットネットワークと回線ネットワークや光ネットワークをそれぞれ独立して手動設定するために数10分間の時間が必要であることに対して、マルチレイヤノード制御技術を用いることにより10分以内でのマルチレイヤネットワークの設定の実現性を検証する。

上記の目標の実現に向け、①ユーザの信号として供されるパケット信号の収容・転送レイヤの決定するための設計技術の研究開発、および、②設計結果に従い、ユーザの要件を満足する仮想ネットワークを提供するための物理ネットワーク制御技術の検証を行なった。①ではユーザ信号であるパケット信号
をパケットレイヤ上、或いは、回線レイヤ（ODU）や光レイヤ（OCh、波長）の何れかにおいて収容・転送するかを決定するための設計技術の研究開発を行なった。SDNによるオンデマンドなネットワーク設定に対応するため、設計手法としては短時間で計算が可能となるヒューリスティック手法を適用することにした。開発した設計技術では、ユーザの要件である帯域および遅延特性を満足しつつ、リソースの利用効率を考慮してユーザ信号を転送するレイヤおよびその経路を決定する技術を開発し、下記に示す検証によりその動作を確認した。②においては前記の設計結果に従いマルチレイヤ対応光コアノード装置に対する制御を行い、1,000ノード規模のネットワークにおいて100スライスの制御を10分以内で実現可能かの検証を行なった。その結果、パス当たりの設定時間は2秒程度で実現可能であることを確認した。100スライスの制御を10分で実現するシナリオの詳細な内訳については相互接続検証の節で説明するが、この目標を実現するために十分な性能が得られていることが確認された。
## 4 政策目標（アウトカム目標）の達成に向けた取組みの実施状況

本ネットワーク仮想化技術に対応した機器市場及びビッグデータ関連の新サービス市場を創出し、我が国主導による同市場における国際競争力を強化するために、研究開発技術そのものの普及・展開を目指す「国際標準化」、研究開発成果の利用者裾野の拡大を目指す「OSSを含む成果オープン化」、研究開発機関としての市場貢献を目指す「事業化・製品化推進」の3施策に特に注力して活動してきた。

## 1 ）国際標準化

ネットワーク仮想化技術の領域では SDN が注目されているが、国際標準化の動きにおいても同様に活気を帯びている。本研究開発では研究成果を国際標準化へ提案し、標準化獲得による社会実装に係るイニシアティブの確立を目指すために、まず初めに総合ビジネスプロデューサーを中心に、以下二つの視点でとらえ、動向調査を開始し、ポートフォリオを策定した。

① 技術・実装指向に基づく技術の普及促進の視点

② 日本競争優位となるグローバル競争ルールの策定と制定の視点

図 標準化団体のポートフォリオ

次に、広域 SDN の展開に向けて必要となる要素の標準化やデファクト化に関して、ITU-T $ ^{*1} $ 、ONF $ ^{*2} $ 及び IETF $ ^{*3} $ にて具体的な活動を始めた。ITU-T では SDN 要件定義書（Y.SDN-REQ）の勧告化を支援し、ONF では、OpenFlow、光トランスポートおよび無線トランスポート制御に係る標準化、IETF $ ^{*3} $ ではトラフィック制御アーキテクチャ及びシグナリングにかかわる RFC(Request for Comments) 化に向けた検討に貢献している。特に、ONF における光および無線分野の標準化は、O3プロジェクト関係者が大きく貢献した。

最後に、OpenFlow の光(OTN)拡張標準化への貢献に対して、ONF より富士通研究所の山下真司氏が平成 26 年 9 月に表彰され、鈴木敏明氏、遠藤英樹氏、下川功氏、坂本健一氏、井内秀則氏、小河太郎氏、加藤貴法氏、高瀬晶彦氏が平成 26 年 11 月に The Third International Conference on
Communications, Computation, Networks and Technologies. INNOV 2014 にて Best Paper Award を受賞した。

$ ^{*} $ 1 International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector

$ ^{*} $ 2 Open Networking Foundation $ ^{*} $ 3 Internet Engineering Task Force

表 標準化活動狀況（委託研究実施期間中）

標準化機関	時期	概要
ITU	2013年11月	■ 光カットスルーを含む、SDNのフレームワークの提案に対しインプット
2014年2月	■ 2013年11月の提案文書の勧告化に貢献
2014年7月	■ SG13へ複数レイヤ連携によるネットワーク障害復旧要求仕様について提案
2015年4月	■ SG13のSDN機能アーキテクチャ、機能要求条件の勧告化作業に貢献(寄書提案等)
ONF	2013年10月	■ Optical Transport Network主要機能をサポートするためのOpenFlowプロトコル拡張仕様を提案■ プロトコル拡張に関するチケット発行(ONF標準化プロセス管理ツールへの登録)に貢献■ プロトコル拡張WGにて、ソフトウェア転送ノードLagopusのOpenFlowスイッチの実装報告を行い、OpenFlow仕様検討へフィードバック■ Test & Interoperability WGIにて、OpenFlowスイッチ仕様の適合性試験プログラムの提案
2013年12月	■ 無線トランスポート網制御およびモバイルコア網のGatewayの仮想化が、Wireless & Mobile WGのユースケースとして承認。
2014年3月	■ OpenFlow回線拡張をONF OTWGIに提案し承認された。EXT-445仕様として登録され、次期OpenFlowプロトコルへの正式採用に向け活動中
2014年8月	■ モバイルコア網向けトンネル制御方式がWireless & Mobile WGにて承認
2014年9月	■ ONF member workdaysにおいて、Optical Transport分野におけるOutstanding Technical Contributorを受賞
2014年10月	■ 無線トランスポート網向けトンク制御方式および情報管理モデル拡張がWireless & Mobile WGにて承認

標準化機関	時期	概要
ONF	2014年10月	無線トランスポート網向けリンク制御方式および情報管理モデル拡張がWireless & Mobile WGで承認
2015年3月	"Optical Transport Protocol Extensions Version1.0 (ONF TS-022) March 15, 2015"がONFポード承認を経て一般公開
2015年6月	次期OpenFlow(ver1.6)への回線拡張仕様適用に向けたフォローアップ。無線トランスポート向けOpenFlowプロトコル仕様策定に貢献。
2015年9月	"Wireless Transport SDN Proof of Concept White Paper"策定に貢献。ONFメンバ会合に参加し、OTWGにて作成予定の文書"Optical Transport Protocol Extensions ver1.1"に関する議論に参加。
2015年10月	無線トランスポート向けOpenFlowプロトコル仕様 PoC検証への貢献。
2015年12月	OTWGテレコンへの参加・議論を通じ、"Optical Transport Protocol Extensions ver1.1"のドラフト作成に貢献し、ONFサイト(AROシステム)に登録。
IETF	2014年2月	マルチレイヤネットワークにおけるリソース事前準備方式をInternet Draftとして提案各レイヤ管理システム間の連携プロトコルの必要性をInternet Draftとして提案
2015年2月	ACTN (Abstraction and Control of Transport Networks)へネットワーク障害復旧要求仕様について提案
2015年7月	ネットワーク障害復旧ユースケース&要求仕様等について、TEAS (Traffic Engineering Architecture and Signaling) WGへ継続提案。

## 2 ）OSSを含む成果のオープン化

本研究開発を着手した時点は、SDNというキーワードは出てきていたものの、主たる市場はDC（データセンター）。欧米の主要通信事業者も関心表明はしていたものの、部分的なPoCに留まっており、大手グローバルベンダも対応を表明する程度で、市場は様子見の状況であった。
研究開始後は、ネットワーク仮想化技術を取り巻く動向として、SDNが注目され初め、OpenDaylight等のOSSコミュニティやグローバルベンダの当該領域への製品展開が活気を帯び始めてきた。そこで具体的なプロモーションも含めたアクション・プランを策定するために総合ビジネスプロデューサーが中心となり、各社のビジネスプリデューサーや研究リーダにより、各種OSSコミュニティやグローバルベンダの動向調査を開始し、ポートフォリオを策定した。

図 ① OSS コミュニティ・グローバルベンダのポートフォリオ

その結果、広域ネットワークインフラを統合管理するプラットフォームや、そこで用いるアプリケーションなどを OSS(Open Source Software)として公開し、SDN ネットワーク設計を行う際に必要となるハードウェアやソフトウェアの機能要件と求められる選定基準（性能・信頼性・容量等）、及び評価手法等について記述した SDN ガイドラインを公開することにした。更に人々が本研究開発プロジェクトを覚えやすいように、愛称（O3（オースリー）プロジェクト）を付け、WEB サイト*を立ち上げた。平成 26 年度のは当該研究の公開を下賜するとともに、フォーラム、展示会や研究会などでのプロモーションを開始した。平成 26 年度は、OSS（Open Source Software）や SDN ガイドラインを本 WEB サイト*にて発表し、平成 27 年度は拡張、メンテナンスを行った。更に、国内外で延べ 20 回以上のハンズオンや展示等を通じて、利用者の裾野拡大に取り組んだ。本プロジェクトの成果のオープン化を検討している領域は下記図に示す通りである。
図：研究開発成果の OSS 化領域

## ① SDN ガイドライン

平成27年3月に設計・構築フェーズを公開し、平成27年度は運用・監視フェーズを作成するとともに、全体的な完成度の向上のための統合化を行った上で、平成28年3月に公開を実施した。SDN運用評価ツールについては、実用化においてシステム自体の信頼性や拡張性、操作性といった課題がまだ残っているため、今後は、実用性の観点からこれらの課題についての開発と技術評価を行う。また、その結果をふまえ、オープンソース化等の手段も含めて、成果の活用を計画中。

$$ \left(NTT\right. コミュニケーションズ株式会社 ) $$

## ② ソフトウェア転送ノード(Lagopus)

平成26年7月のOSSとして公開を実施した。公開前にInterop Tokyo2014にあわせ、6月にプレスリリースを実施し、コミュニティを形成し、ハンズオンやBOFを実施した。

(日本電信電話株式会社)

## ③ 通制御フレームワーク(ODENOS)

平成27年2月に公開実施するとともに、プレスリリースを実施した。（日本電気株式会社）

④ SDN 対応パケットトランスポートノード平成27年3月に公開実施した。

平成27年3月に公開実施した。

(株式会社日立製作所)

## ⑤ SDN 光コアネットワーク対応ドライバ

平成27年3月に公開実施した。

(富士通株式会社)

研究成果をオープン化することによる本研究開発の理念や活動内容をグローバルに情報発信し、公開した成果の展開に向けた仲間作りを図るべく、O3プロジェクトのホームページを立ち上げるとともに、各種イベントやメディアなどへのプロモーション活動（プロジェクト紹介/招待講演/研究発表/デモンストレーション等）を積極的に実施した（主な活動を下記に示す）。

① 平成 25 年 9 月 17～20 日：SDN Japan での講演（以後、平成 27 年度まで 3 年連続参加）

② 平成 25 年 12 月 3 日：TEIN4 Future Internet Workshop (@タイ）での講演