講演資料pdf

ブロードバンドとコンピュータ
慶應義塾大学・WIDEプロジェクト
村井純
The Internet for everything
Society
IPv6
AAA
IP dynamic network: MANET
IP Telephony:
VoIP, SIP, ENUM
Internet Technology
IP Mobility: MIP, NEMO
Cell Phone: W-CDMA,
CDMA2000, 1x EVDO, HSDPA
Communication Technology
Satellite
WLAN: 802.11a/b/g
WMAN: 802.16, 802.20
WPAN: 802.15.3, zigbee, bluetooth
1
Modern Internet Issues
z Internet
for non-PC
z Unwired and Mobility
z Video, Audio and Multicast
z Lambda Internet
z Latency
Unwired Networking
2
V6 and Non-PC
Large-scale introduction of IPv6 system
- 280 sites all over Japan
VoIP carrier
IPv4
- IPv6 Node as many as 20,000
The IP Centrex service, "IP Business Phone",
developed by FreeBit, has got a major contract with
Kyoritsu Maintenance, a nation-wide dormitory
supplier. The IPv6 phones will be installed into all
of their rooms, that is as many as 20,000.
Feel6
IPv6/IPv4
Translator
IPv6
SIP Server
Server
Utilize a technology called, ”Feel6”,
which enables secured IPv6 network
over existing IPv4 network
Internet
IPv6 over IPv4
FTTH
(NTT)
Feel6
dormitory
IAD(YAMAHA RTV700)
- Easiness to design the address management
Client
scheme regardless the tremendous number of nodes
- Management of terminal versions by achieving
the reachability to each terminal over Internet
“Realized the cost reduction by IPv6”
IPv6connection,
VoIP control
IPv6
20,000
IPv6 Nodes
280 addresses
Note) Information as of 2005/Feb
3
Cost reduction made possible by IPv6
IPv4
IPv6
Design phase
Installation phase
Maintenance phase
Necessary to design
the address range
carefully
Necessary to
configure the subnet
mask and default
gateway to each node
Difficult to identify
the nodes in trouble
from the operation
center
Specific address design
for each environment
necessary
Possibility to make
mistakes in settings
Delayed trouble
shooting
Possession of abundant
addresses and
hierarchical design
possible
Auto-generation of
IPv6 address upon
reception of router
advertisement
Easy to identify the
nodes in trouble, and
re-configure remotely
with help of IPv6
Specific address design
for each environment
not necessary
No special knowledge
necessary to installer
Reduced complexity
of maintenance
FreeBit Co., Ltd.
Significant reduction of network design steps
IPv4
IPv6
TEL
Configure phone number
TEL
Configure phone number
TEL
Configure default gateway
Not required
TEL
Configure subnet mask
Not required
TEL
Configure IP address
LAN
Configure VPN of router
Feel6 ID and PW
NET
Configure VPN
Feel6 ID and PW
NET
Configure network address
Router advertisement by IPv6
280 addresses
FreeBit Co., Ltd.
4
Launch of 20,000 nodes in a very short term
Service specification
System design
2004/3
Evaluation
6
Abstraction of installation
procedure into 3 patterns
depending on the number
of rooms, made possible
by the easiness in IPv6
address design
Installation
9
2005/1
Easy installation due to
the auto-generation of
IPv6 address
Realization of remote
monitoring and quick
maintenance of the
nodes, made possible by
fixed IPv6 addresses
FreeBit Co., Ltd.
The number of IPv6 Nodes
(n)
20,000
16,324
15,000
10,000
4,701
5,000
0
7
8
9
10
11
12
1
2
3
(Month)
FreeBit Co., Ltd.
5
See our IPv6 ready Logo products
Network Camera
Camera Control Unit
Logo ID：01-000209
BB-HGW502
BB-HGW700A
BL-BR30
Logo ID：01-000177
BB-HCM311
BB-HCM311A
BB-HCM311CE
BB-HCM311E
The first
in the world.
Others
The first
in the world.
Logo ID：01-000176
KX-CL500-V6
A4 Color Printer
（Prototype）
Logo ID：01-000200
KTR5
IPv4-IPv6 Translator
（Prototype）
BB-HCM331
BB-HCM331A
BB-HCM331CE
BB-HCM331E
Logo ID：01-000235
BB-HCM371
BB-HCM371A
BB-HCM371CE
BB-HCM371E
Logo ID：01-000241
BB-HCM381
BB-HCM381A
BB-HCM381CE
BB-HCM381E
Color
laser printer
Logo ID：01-000120
KX-HCM180v6（Prototype）
The first
in the world.
Logo ID：01-000154
KX-HCM280v6(Prototype）
Logo ID：01-000153
BB-HCM130v6（Prototype）
http://cf.v6pc.jp/logo_db/approved_list.php
Logo ID：01-000152
KX-HCM230v6(Prototype）
Our products speak IPv6
Monitoring kindergarten
Outdoor Type
Pan Tilt
BB-HCM331
Indoor Type
Pan Tilt
BB-HCM311
Monitoring pet shop
Monitoring parking lot
Outdoor Type
Pan Tilt
Wireless LAN
BB-HCM371
Indoor Type
Pan Tilt Zoom
Monitoring factory or warehouse
BB-HCM381
Pan
Tilt
These products speak IPv6 and IPsec !
6
Our products speak IPv6
Wireless LAN
Camera Control Unit
16 windows are available
BB-HGW502
This product speaks
IPv6 + IPsec !
Router／WiFi
Plug and Play
IEEE802.11a/b/g
Internet
Wireless LAN
Bridge
BB-HGA102
For example ・・・
Wireless !
Pan & Tilt !
Monitoring Temple
（KYOTO）
Monitoring factory
（OSAKA)
With Voice !
Waterproof !
Monitoring parking lot
（OSAKA）
Monitoring kindergarten
（FUKUOKA）
7
AU-CN-JP Joint mission for UHF RFID
HF帯電子タグ
z
HF
z
z
13.56MHz (ISO 15693)
UHF
z
z
950MHz (Class0 EPC)
Design and Testings for
New
Allocation/Regulation
UHF帯電子タグ
z Fudan
University,
CHINA
z Adelaide
First UHF Tags at Roppongi
HillsHF帯リーダ
UHF帯リーダ
z
HF/UHFの2種類
を設置
z
HF帯リーダ
z
z
z
各出展者ブース、
ポスターセッション
会場、セミナセッ
ション会場に設置
来場者は、各ブー
スにおいてブース
来訪を記録できる
UHF帯リーダ配置図
(HF帯リーダは全てのブースに設置)
UHFリーダ
No.4
UHFリーダ
No.5
UHFリーダ
No.3
UHFリーダ
No.2
UHFリーダ
No.6
UHFリーダ
No.1
UHF帯リーダ
8
ORF Activity Score
各ブースの来場者数
各ブースのアクセス状況
z
ORF来場者のブース
への来訪記録を可視
化するアプリケーショ
ン
z
来訪記録
z
各ブースのHF帯RFID
リーダで記録可能
出展ブース
ORF Activity Score端末
アンテナ
z
ORF Activity Score
端末
(カフェ内に設置)
z
スクリーン
来場者
1.来訪記録を残したい
ブースのリーダへ
HF帯電子タグをかざす
2.UHFタグにより来場者を検出
該当する記録の表示
UHF帯RFIDリーダで
9
Passive Tag on phones and
watches
z
z
With some K bytes
Reader/Writer in Cell phone
空港のチェックイン
成田空港と関西空港に設置されるという
コンビニでの決済
自動販売機もケータイで。
ＪＣＢの企業向けサービス。
入館も携帯電話をかざすだけでできる
、「プラットフォームマーク」と名付けられたマークで
どこにフェリカがあるかがわかるようになっている。
10
Vehicle and the Internet
History of InternetCAR Project
related activities
Internet CAR(WIDE)
FY
1996
Characte First
ristic testing
# of Cars
1997
IPCar(JSK)
1998
1999
Introducing Development Possibility
Feasibility
Mobile IPv4 of On-board check of Probe study of
Car system
Probe Car
system
system
1
7
10
10
Location Fujisawa
Fujisawa
Kouhoku
Type of
Car
•
•
•
Test Car
2000
Fujisawa,
Nara,
Passenger Ishikawa
• Passenger
car
car
Test car
•
•
•
•
PC
Retrieved •Location
Information •Speed
•Wipre
•
Note PC
•
sic2000
•
Proprietary
system
Improving
accuracy of
Probe Car
system
270
Yokohama
•
Onboard
system
2001
•
•
2001
Introducing
IPv6, Design of
Internet ITS
Platform
270
Yokohama
Taxi
•
Bus
•
Commercial
car
Truck
Garbage
Proprietary
•
car
system
Internet ITS
2002
1640
Nagoya,
Kawasaki
Taxi
Bus
•
Proprietary
system
•
•
2003
Joint work Interoperabi
lity check
of more
than
hundred
organization
1490
1490+30
Nagoya
Taxi
Passenger
car
•
Proprietary
system
•
Taxi
Nagoya,
Yokohama
•
•
Taxi
Bus
Proprietary • Proprietar
system
y system
• MR+IPv6
Sensors
•Location
•Location
•Location
•Location
•Location
•Location
•Location
•Location
•Speed
•Speed
•Speed
•Speed
•Speed
•Speed
•Speed
•Speed
•Wiper
•Wiper
•Wiper
•Wiper
•Winkers
•Wiper
•Camera
•Side
•Hired/Vacant
•Temp.
•Light
break
•Humidity
•Acceleratio
Communic •PDC-P
ation
Media
•PDC-P
•PDC-P
•PHS
•Wireless
•Wireless
LAN
•PDC-P
LAN
•PDC-P
•PDC-P
PDC-P,
•PDC-P
cdma1x, PHS, •SWIFTCO
PHS-DATA,
M
WiFi, DSRC
n
•PDC-P
•Winker
•WiFi
•PHS-DATA
11
Exchange data and
information: Data dictionary
Proposition:
Vehicles exchange their data and information each other
even if types of vehicle or manufacturer is different.
Solution:
iCAR introduces data dictionary model.
z
Each vehicle has its particular dataset and element types.
z
Physical value can be defined in theory.
z
Each data can be used for any applications.
z
Extensible format is important to long use.
z
Any protocol can be used to exchange data.
Ex. Formalization
Light: 0V/12V →
Temp.: Volt
→
Speed: Pulse# →
Wiper: Motor →
Light
Temp.
Only formalized data can be
used in ubiquitous
computing environment.
Off/On
℃
Km/h
Off/Int/On
Wiper
Data Dictionary
Speed
Formalized
Digital Data
Platform for Real space networking:
GLI, LBS platform
Proposition: Many applications in real world is based on the location.
Platform for location based on Internet is introduced.
Solution:
z Many kind of representation of location: Address, Lat/Lng, 10m left away…
z There are many information to guess the location: timetable, seat plan…
z There are two types of operation: Area Î Node ID, Node ID Î Location.
LBS Reference model (ISO/TC211)
HID Server
Area Server
Registration
Server
HID：3ab40cf……e
N40˚10 38
E140˚10 29
HID：3ab40cf……e
N35˚39 38
E139˚38 29
12
Open /Common communication platform?
Police Agency
Other information
（parking）
JARTIC
Road management
generation
Roadside equipment
VICS Center
gathering
provide
FM
Wave beacon
I/R beacon
TAXI: an autonomous set of ‘sensors’
InternetITS,2000
13
They colllect speed, rain,
light, slip, temp, view, CO2, revolutions, weight, humidity….
インターネットＩＴＳ共同研究グループ(2000年度)
ISO/TC204 (ITS)
Standardization
WG1: Architecture
WG2: Quality and Reliability
WG3: TICS Database Technology
WG4: Automatic Vehicle Identification
• Road Traffic and Transport Telematics Automatic Vehicle and Equipment Identification（AVI/AEI）
• Electronic Registration Identification
WG5: Fee and Toll Collection
WG6:
WG7: General Fleet Management and Commercial/Freight
Liaison
WG8: Public Transport/Emergency
WG9: Integrated Transport Information, Management and Control
WG10: Traveller Information Systems
WG11: Route Guidance and Navigation Systems
ISO/IEC JTC1
SC31/WG4
WG12:
WG13:
WG14: Vehicle/Roadway Warning and Control Systems
WG15: Dedicated Short Range Communication for TICS Applications
WG16: Wide Area Communications/Protocols and Interfaces
14
ISO： CALM Abstract Architecture Diagram
Non-CALM-aware
Point-to-point
APPLICATIONS
CALM
system
Management
Entity
(CME)
ISO 21210-2
SAP
Directory Services
ISO 21210-5
SAP
SAP
Convergence Layer
IP socket/
SAP
ISO 21210-5
SAP
SAP
Layer 5-7
INTERNET STANDARDS
ISO 21210-5
SAP
SAP
IPv6
SAP
NETWORK INTERFACE
Routing and Media Switching based on IPv6
SAP
ISO 21210-3
ISO 21210-1
SAP
SAP
SAP
Common Station, SAP
PHY, MAC, LLC
Managers
SAP
SAP
SAP
SAP
CALM 3G Manager
CALM IR Manager
CALM M5 Manager
CALM MM Manager
IVN Convergence
ISO 21212
ISO 21213
ISO 21214
ISO 21215
ISO 21216
ISO 212??
2G cellular std
by reference
3G cellular std
by reference
CALM 2G Manager
ISO 21210-4
CALM-Aware
APPLICATIONS
SAP
Convergence Layer
ISO 15628/
SAP
Networking
Management
Non-CALM-aware
IP (Internet)
APPLICATIONS
CALM IR
CALM M5
Media Function blocks shown above may be part
of a more comprehensive communications device.
- Standards that are outside CALM scope
In- Vehicle
Network
Lower Layers
CALM MM
SAP
- Service Access Point –
Management
SAP
- Service Access Point –
Data Transfer
WIDE Project / InternetCAR /
InternetITS (cont.)
InternetITS
Project
InternetCAR
WG
z
z
z
•Since 2002
•More than 1000 organization
•Toyota, Honda, NEC, Denso, …
InternetITS
consortium
WIDE Project
Application
Area
2001
AP
PF
FT
RD
SIGs
Some members participate in both
of InternetITS and InternetCAR.
Internet CAR and InternetITS hold one concept in common.
InternetCAR aims developing new technologies.
InternetITS aims deployment (business).
15
Unwired World
z
何時でも、何処でもネットワーク
z
z
z
人、物は、固定されている時代じゃない
動くことにより通信環境はDynamicに変わっていく
インターネットの新しいパラダイム
z
z
インターネットはもともと固定計算機の上でデザインされている
移動体計算機のためのプロトコルの登場
z
z
z
Mobile IPv6 (計算機の移動透過性）
Mobile Network （ネットワークの移動透過性）
Mobile Ad-hoc Network （ダイナミックなネットワークの経路制
御）
Unwired Worldへ向けて
z
次世代インターネットの特徴
z
Mobilityのサポート
z
z
無線アクセス
z
z
IEEE802.11, 802.16e, 802.20
規模性
z
z
MobileIP, NEMO, MANET
IPv6
インターネットの総人口の比率の変化
z
z
自動車８億台
携帯電話１５億台
モバイル/ワイヤレスが主流へ
16
Wireless
WirelessLAN
LAN
IEEE
IEEE802.11a,b,g
802.11a,b,g
MANET
Broadcasting
Broadcasting
Celluler
Celluler
W-CDMA,
W-CDMA,CDMA
CDMA2000,
2000,
Internet
backbone
IPv6
Wired
WiredBroadband
Broadband
Network:
FTTH,ADSL
Network:FTTH,ADSL
Wireless
WirelessMAN
MAN
IEEE
IEEE802.16e,802.20
802.16e,802.20
Mobile Adhoc Network (MANET)
Personal Area Network, Vehicle-to-Vehicle
インフラ設備の拡充
z
無線インフラの整備
z
z
z
z
z
無線HotSpot (マクドナルド、スターバックス、飛行場等）
携帯電話網の帯域向上 (KDDI EVDO)
固定課金の携帯電話通信システム (AirH, bmobile, FreeB)
道路網 (ETC, DSRC)
通信インタフェースの充実
z
z
z
携帯電話 (3G, PHS)
無線LAN IEEE 802.11やDSRC
狭域無線インタフェース
z
z
Bluetooth (KDDI AU A5504T)
IrDA
17
Wireless WAN / Satellite HSDPA, CDMA2000 1x EvDo
Low Speed
Big Cell size
Wireless MAN 802.16e, 802.20, iburst
Wireless LAN 802.11 a/b/g/n
Wireless PAN 802.15.1(Bluetooth), 802.15.3a(UWB), 802.15.4(Zigbee)
High Speed
Small Cell size
移動体通信の普及
z
z
電話はもはや“モバイル”が主流：7割強がインターネット対応
自動車のおよそ10台に１台はカーナビを装着
z
z
z
インターネット対応ナビの登場
G-BOOK、CARWINGS、InterNAVI等のサービスの開始
“移動しながら”のインターネット利用へのパラダイムシフト
主要国・地域における携帯電話のインターネット対応比率
72.3
日本
カーナビとVICSの普及台数の推移
59.1
韓国
台数(千台)
20,000
VICS
18,000
カーナビ
16,000
14,000
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
16.5
フィンランド
13.8
カナダ
9.4
シンガポール
7.9
米国
ドイツ
7.9
イタリア
7.0
英国
6.9
台湾
6.6
フランス
5.6
0
20
40
60
80
%
年(西暦)
18
Mobile IPv6
Mobile IPv6の前にIPv6….
IPv6グローバルアドレスの構造
Networkプレフィクス＋
インターフェイスID
3ffe:0501:100c:d220 0200:39ff:fe0a:c11c
ルータ
Networkプレフィクス
が含まれる
ルータ広告
インターフェイスID
ルータ広告に含まれる
networkプレフィクスと固有の
インターフェイスIDから
アドレスを設定する。
19
移動透過性/着信可能性の定義
z
移動透過性
z
z
z
ノードが移動しても確立さ
れたコネクションが維持で
きること
現状では、コネクションは
切れる
着信可能性
z
z
ノード識別子が移動によっ
て変化しない
現状では、相手のIPアドレ
スが変わると通信を開始で
きない
コネクションが切断
移動
移動
？
通信相手が不明
MobileIPv6とは？
z
着信可能性の提供
z
z
z
移動透過性の提供
z
z
z
IPアドレスが不変のため着信可能性の実現
IPアドレスを計算機の識別子として用いることが可能
IPアドレスの変化を隠蔽
通信に利用するIPアドレスが不変のため通信が遮断されない
IETFで標準化作業
z
RFC3775, RFC3776
不変なアドレスを移動体ノードに割り当てる！
20
ホームアドレスとbinding
z
移動体ノード(MN)は常に一意なアドレスを保持
z
z
z
移動ノードは，移動先でアドレスを取得
z
z
z
ホームアドレス (Home Address)
移動体ノードの固定識別子
ケアオブアドレス (Care-of Address)
移動体ノードの実際の移動場所の識別子
ホームアドレスとケアオブアドレスのマッピングを管理
z
z
Binding
固定識別子と移動場所の識別子のマッピング
HoA, CoA, Binding
z
移動ノードはHome Address (HoA)を割り当てられる
z
HoAはインターネット上で普遍なアドレス
z
移動ノードは移動先で利用可能なアドレスCare-of address
(CoA)を取得する
z
Bindingとは
z
z
z
Home AddressとCoAの関係を保持したもの
Bindingにはライフタイムがあり定期的に更新される
MNの移動等によりCoAが変更した場合も更新が行われる
21
Mobile IPv6
Reverse Tunneling
CN
Home Link
MN
Internet
Internet
al
ection
Bi-dir
l
Tunne
HA
Binding Cache
MN HoA – MN CoA
IP-in-IP Encapsulation
MN
Mobile IPv6
Route Optimization
Binding Cache
CN
MN HoA – MN CoA
MN
Internet
Internet
T
tional
c
e
r
i
d
Bi
MN
unnel
HA
Binding Cache
MN HoA – MN CoA
IP-in-IP Encapsulation
22
Mobile IPv6のシグナル
1.Home Registration
Binding Update
Binding Acknowledgement
IP header HoA IPsec BU
IP header HoA IPsec BA
2. Binding Acknowledgement
HA
Internet
Internet
Binding Cache
MN HoA – MN CoA
1. Binding Update
MN
Mobile IPv6のシグナル
2.Return Routability
z
HoAとCoAの到達性を確認
HoAの到達性
z
CoAの到達性
z
到達性確認の間に、鍵を同時に交換し、その鍵を用いてBinding Updateを送信
z
z
z
Home Test Init (HoTI)とHome Test (HoT)メッセージの交換
Care-of Test Init (CoTI)とCare-of Test(CoT)メッセージの交換
Binding Cache
MN HoA – MN CoA
CN
HoTI/HoT
BU/BA
HA
CoTI/CoT
Internet
Internet
Binding Cache
MN HoA – MN CoA
MN
23
移動検地
z
アドレスから
z
z
z
L2の情報
z
z
アドレス(CoA)のライフタイムの終了
default routeの無効
LINK_UP, LINK_DOWN, LINK_POOR, etc.
位置情報 GPS等
IPアドレスは誰のもの？
過去
z
IPアドレスはもともと個人或いはグループベースで割当を行っ
ていた(初期）
z
z
ISPがまとめてアドレスブロックを保持し、それを個人、グルー
プに貸し出すモデルへのシフト（1990年∼現在まで）
z
z
2004
z
アドレスの枯渇や経路制御の非効率性の問題
アドレスの割当の効率化やアドレスブロックを用いた経路集約制
御の実現
個人はISPが変わったり、移動するとアドレスも当然変わる
移動体ネットワークの台頭（近い将来?!)
z
z
z
移動体通信プロトコルを用いれば、IPアドレスは計算機を一意に
識別するものとして扱える
ISPベース、トポロジーベースのIPアドレスの制約からの解放
電話番号のようにIPアドレスが使われることもありうる
未来
24
Network Mobility
移動ネットワーク(NEMO)
z
The NEMO Basic Support プロトコル
z
z
z
z
トンネル技術を用いたシームレス通信と不変な通信アドレスの提供
インターネット通信技術標準化団体で標準化活動中
Mobile Router (MR): 自動車をインターネットに接続するルータ
Home Agent (HA): MRの移動を支援するエージェント
Internet
Internet
navigation
HA
sensor
ＭＲ
laptop
PDA
MR
MR
MR
25
NEMO Basic Support Protocol
CN
Internet
Internet
HA
el
l Tunn
a
n
o
i
t
ec
Bi-dir
MR
Binding Cache
MR HoA – MR CoA
IP-in-IP Encapsulation
MNP – MR HoA
MNN
NEMOのシグナル
Explicit Binding Update
Mobile Network Prefix Option
IP header HoA IPsec BU (R) MNP/len
Implicit Binding Update
IP header HoA IPsec BU (R)
2. Binding Acknowledgement
HA
Internet
Internet
1. Binding Update
Prefix Table
MR HoA - MNP
Binding Cache
MR HoA – MR CoA
MNP – MR HoA
MR
26
2004 Nagoya ITS World Congress
IPv6 Mobility Technology for ITS
KEIO University
Jun Murai Lab.
collaboration with
IPv6 Mobility System for Vehicles
AONAMI LINE
Port Messe
27
インターネットと自動車
インターネットの利点
z
z
z
自動車の情報化
z
z
カーナビゲーション
z
z
エンターテイメント
自動高速料金システム(ETC)
渋滞，事故，気象情報 (VICS)
z
z
z
共通で安価な通信基盤
誰でもどこでも利用可能
オンデマンド，リアルタイム通信
多くの様々な情報
アプリケーションの例
z
z
WEBブラウジング
z
メール
音楽及び映像配信
家電コントロール
オンラインゲーム
交通情報配信・地図配信
センサー情報配信
z
Internet
Internet
z
z
z
z
システム構成
カメラカー用にはWIDE MR
2台とKDDI MR 2台を準備
カメラカー（3台同一構成）
WIDE HA 2台、KDDI HA 2台
いずれのHAも全MRを収容可能
HA
ノートPC（保守用）
DO-BOX
IPv6 over IPv4 トンネル
PWR
CentreCOM? FS708E
1X 2X 3X
LINK/ACT
100M
FDX 1 2 3 4 5 6 7 8
10BASE-T/100BASE-TX8PORTFASTETHERNETSWITCH
カメラ
PCサーバ
（WinXP）
2GHz EV-DO網
SD
4X
5X
6X
7X 8MDI-X
8MDI
OR
L2スイッチ
MR
R
R
IEEE 802.11b
ツアーバス（1台）
WIDEとKDDIのMRを
両方設置し適宜切替え
ノートPC（保守用）
R
WLAN網（IPv6）
R
IEEE 802.11b
・
・
PCサーバ
（WinXP）
カメラ
USB
L2スイッチ
PWR
CentreCOM? FS708E
1X 2X 3X
LINK/ACT
100M
FDX 1 2 3 4 5 6 7 8
10BASE-T/100BASE-TX8PORTFASTETHERNETSWITCH
AP
SD
4X
5X
6X
7X 8MDI-X
8MDI
OR
MR
マイク
PDA
IEEE 802.11b
R
KDDI
IPv6
R
コンテンツ
サーバ
R
IPv6 over IPv4 トンネル
R
800MHｚ EV-DO
800MHz EV-DO網
ITS世界会議展示ブース
R
WIDE
IPv6
R
R
カメラ
PCサーバ
（WinXP）
大手町
ADSL網
マイク
28
デモンストレーションシナリオ概要
2GHz EVEV-DOエリア
DOエリア
2GHz EV-DO
802.11b
名古屋中心地
ＷＬＡＮ
MR（WIDE）
車に設置したカメラから名古屋中心地の
映像を展示会場およびポートメッセ会場
周辺を回るツアーバスに対して送る。
カメラカー（3台）
MR（KDDI）
ＷＬＡＮ
ＷＬＡＮ
カメラ映像
カメラカーからの映像を800MHz
EV-DOとWLANで切り替える。
シームレス通信とメディアによる
情報量の変化をアピール
カメラ映像
802.11b
800MHz EV-DO
※ポートメッセ会場は有線回線有り
ポートメッセ（慶応ブース）
ツアーバス
MR（WIDE）
MR（KDDI）
ＷＬＡＮ
IP Camera
ＷＬＡＮ
遠隔ガイド
PDA
ＷＬＡＮ
800MHz EVEV-DOエリア
DOエリア
Pocket MIMASを用いた
モバイルネットワーク通信
の体験
WebサイトまたはDB
Pocket MIMAS
無線ネットワーク
z
z
インターネットに接続するには？
z
様々な通信特徴
z
家：ADSL, 光，有線
z
z
車：無線ネットワーク
z
多様な無線ネットワーク技術
z
z
z
無線LAN
携帯網システム (CDMA 2000 1x)
z
自動車のための無線ネット
ワーク
z
CDMA2000 1x
DSRC
Internet
z
PHS
無線通信範囲
通信帯域
課金
移動範囲をカバーするために
複数の無線を利用
最適な無線メディアの選択
1x EV-DO
ITS backbone
Wireless LAN
29
ポリシーに応じた通信メディア選択
z
メディアの通信特性や通信状況に応じた最適な通信メディアの選択
z
ポリシーに応じた選択判断
z
z
z
z
例：プローブ情報は， CDMA 2000 1x EV-DO ，メールや音楽は無線LANを利用
利用者の好み（オンラインゲームは高速通信でプレイしたい）
通信環境における利用可能な通信メディア（無線LANが利用可能）
通信中のデータフローの特性
プローブ情報（気温，
位置情報）
navigation
Internet
Internet
1x EV-DO
(800MHz、2GHz)
sensor
HA
ＭＲ
laptop
policy
802.11
PDA
Servers
policy
Home Office
メール，音楽
MR
policy
アプリケーションの動的適応
z
利用可能な通信に応じてアプリケーションが動的に対応する技術
z
ビデオアプリケーションではフレームレートや解像度を変える
z
z
z
無線LANが利用出来ない場合でも，通信品質を下げても通信を継続など
CDMA2000 1x EV-DO:･64kbps (4~5fps) for upstream, 98kbps (15fps) for downstream.
160x120 resolution
無線LAN（802.11b）: 192kbps (15fps) for upstream and downstream, 320x240
resolution
160x120
160x120
160x120
navigation
Internet
Internet
1x EV-DO
(800MHz、2GHz)
sensor
HA
ＭＲ
laptop
PDA
802.11
320x240
320x240
320x240
MR
30
相互接続試験
z
z
HA
HA
慶應大学とKDDIのIPv6ネッ
トワーク網を用いたオペレー
ション
利用可能技術
z
z
移動体ネットワーク
マルチホーミング技術
Internet
MR
MR
慶應MR
KDDI MR
Mobile Ad-hoc Network
31
Mobile Ad-hoc Network（MANET)とは
z
Mobile: 動的なトポロジー変化
z
Ad-hoc: 自立的トポロジー生成
z
z
z
z
ノードは移動する
インフラ設備に依存せず
No server, No Access Point, etc
NETwork: 全てのノードはルータ機能をもつ
z
中間ノードはルータとして動作する、マルチホップ通信
Source
Source
AP/AR
Internet
既存のインターネット
Destination
MANET
Destination
アドホックネットワークの特徴
z
計算機の多様性
z
z
z
動的なトポロジー変化に対する対応
z
z
演算能力、バッテリー、通信性能の多様性
PDA、ラップトップ、携帯電話、センサー、自動車等
固定ルータなどは存在せず、各ノードの移動に応じて経路情
報を伝播
自立的ネットワーク編成の実現
z
z
経路情報の伝播
アドレス情報などの取得
32
インターネット階層構造の新たな概念
z
z
リーフ間の接続（階層構造のスキップ）
動的な、ツリーの継ぎ足し
＋
リーフ
ツリーの継ぎ足し
名刺の紙は無くしたい
z
1万km離れたコンピュータ同士でも、
インターネットで楽々通信
z
インターネットは世界的情報基盤
互いのEndは、IPアドレスあるいは
FQDNが固定
z
信頼ある、バックボーン経路制御
z
z
z
赤外線、Bluetoothがあるけど全
然使われてない
z
z
名刺は今でも殆ど紙だ
飛行場でファイルを隣の人に送
りたい!!!
なぜ、1m離れたPCへの通信が面倒
なの？
z
インターネット繋がってる？
→ アドレスやプロトコルの問題もあるが、
End同士での経路制御が無い為、イ
ンターネットに接続してインターネット
の経路制御をはさむ必要があるため
z
アドレス取得できた？
アドレスの値は何？
じゃー送るよ
z
z
z
携帯電話でつなげる
33
ネットワークの更なる応用
z
直したい現実
z
z
会議室内で、全員がダイアルアッ
プしてファイルを交換
災害時、公衆電話に殺到する
z
z
z
z
ネットワークの構築は大変
z
アドレスの割当
ルーターの設定
経路の設定
DNSの設定
z
無線の場合
z
z
z
z
z
z
無線インタフェースがあるのだから、即座
にネットワーク構築
周りに計算機があれば何となく繋がる
インターネットステーションとなる災害自
動車が乗り入れる
z
z
基地局の設置
チャネルの割当
セキュリティー
被災地でネットワークが構成されインター
ネットに接続される
災害ロボットは、動的にネットワーク通信
して災害活動
z
z
災害報告は、ネットワーク経由
リモートコントロールもネットワーク越し
アドホックネットワークの活用
z
z
災害時ネットワーク
ロボットネットワーク
z
AIBO, SDR3X, ASIMO
z
パーソナルエリアネットワーク(PAN)
自動車間ネットワーク
路車間ネットワーク
軍事への応用
z
センサーネットワーク
z
z
z
z
z
歩兵間ネットワーク、戦車間ネットワーク
中央サーバにデータを収集
34
アドホックネットワークの歴史
z
1970年代
z
DARPAにおいて、ALOHAプロジェクトやPacket Radio Network (PRNET)
の活動
z
z
1990年代
z
z
z
z
無線ブロードキャスト特性を生かした、シングル/マルチホップ通信の可能性
IETF MANET Working Groupで、経路制御のプロトコル標準化スタート
IEEEで802.11委員会で無線LANのプロトコル標準化スタート
Ericsson、IBM、Intel、東芝、Nokiaで、Bluetoothの開発および標準化活動
スタート
2000年代
z
z
IEEE 802.11a,b,gなど、無線LAN技術の急速なデプロイ化
IETFで経路制御プロトコルの標準化終了
z
AODV,DSR,OLSR,TBRPF
Flooding の必要性
z
Internet
z
経路情報は、インターネットの階層構造に応じてaggregationが行われて共有.
IPアドレスの割当てに応じてトポロジーが決定され、何処にパケットを配送すれば
良いか検討が付く
z
アドホックネットワーク
z
あるノードを探したいとき
z
z
z
IPアドレスはノードの識別子でしかなく、移動によりトポロジーも変更
インターネット: IPアドレスを元に経路検索
アドホックネットワーク：
z
z
ネットワーク全体に問い合わせが必要(proactive)
ネットワーク全体での経路交換が必要(reactive)
インターネット：秩序
A
B
C
AはDに配送するためには、
Bに配送すれば良いと分かる
A
D
C
MANET：無秩序
B
D
AはDに配送するためには、Dが何処
にいるかネットワーク全体で検索する
35
Flooding方式
送信ノードXはY発見のため経路
探索要求をネットワーク全体に
Flooding
近隣ノードにブロードキャスト
近隣ノードはパケット受け取り後、
z
z
z
X
宛先が自分(Y)だったら処理し
て返答
ID*が同一のパケットは、複数
回処理しないで破棄
宛先が違う場合はさらに近隣
ノードにブロードキャスト
z
z
z
Y
* 同一パケットの配送を避けるた
め、送信パケットにIDを割当てる
z
問題点
•無駄なパケットの送受信
•帯域やバッテリーの消費
•無線の輻輳によるデータ損失
•伝播遅延の増大
経路制御の区分
z
Reactive Protocol
z
z
z
z
z
z
Proactive Protocol
z
z
z
z
On-demand型
経路が必要なときのみ経路探索および管理
通信開始時に経路探索が開始
通信期間中のみ経路を管理保持
シグナルメッセージを減らす
Table駆動型
既存のRIPやOSPFのように常に経路を管理
通信時に即座に経路利用可能
Hybrid Protocol
z
ReactiveとProactive両方を用いた経路制御
36
AODV
z
Ad-hoc On-demand Distance Vector Routing Protocol
z
テーブル駆動型経路制御プロトコル
z
z
z
z
RFC3561.txt (experimental) 2003年7月発行 37ページ
中間ノードが経路情報を持つため、エンドノードで全ての経路を知る必要は
無い
uni-directionalリンクもサポート
シーケンス番号を用いたループ防止
z
z
z
ノードは、各自のシーケンス番号を管理
経路制御を行う場合、番号を増やす
古いシーケンス番号の経路は使わない
AODV Spec.
z
AODVのメッセージ
z
z
z
z
z
RREQ: 経路要求メッセージ (flood)
RREP: 経路応答メッセージ (unicast)
RERR: 経路無効メッセージ(unicast/flood)
RREP-ACK: 経路応答メッセージへの応答確認 (unicast)
AODVの経路表
z
z
z
z
z
宛先アドレス
次ホップアドレス
宛先ノードのシーケンス番号
有効期間
precursor-list
z
本経路を用いている、下位ノード群アドレス
37
経路要求
経路通知
Route Request (RREQ)の送信
Route Reply (RREP)の送信
無効経路削除
AODV
経路修復
Route Error (RERR)の送信
切断検知
切断検知
経路削除
RREP
RREQ
経路削除
OLSR
z
z
z
Optimized Link State Routing Protocol
z RFC3626.txt (experimental) 2003年10月発行 75ページ
テーブル駆動型経路制御プロトコル
z 中間ノードが経路情報を持つため、エンドノードで全ての経路を知る
必要は無い
z uni-directionalリンクもサポート
効率的なFlooding方式
z Multi-Point-Relay (MPR) flooding
z draft-perkins-manet-mprf-00.txt
38
Flooding vs. MPR Flooding
z
z
全てのノードが隣接ノード群にブロード
キャスト
ネットワークの端まで繰り返される
z
最小のノードでネットワーク全体にパ
ケットを配送する技術
青いノード：MPRノード
赤いノード：MPR選択者 (MPR
selector)
青いノード群：MPRセット
z
z
z
z
z
MPR selectorはMPRに再送を許可
全てのノードはMPRセットを持つ
MPRの選択方法
a
o
n
m
１
８
l
２
７
i
1-hopノード
2-hopノード
h
b
２
f
j
z
e
５
６
i
d
４
７
g
c
３
X
k
f
j
１
８
l
e
５
６
k
m
d
４
X
n
c
３
a
o
b
h
g
全てのノードは2ホップ先の
ノードの状態を常に管理
z
HELLOメッセージの交換
39
MPRの選択方法
1→a,o,n
1→a,o,n
(3)
(3)
2→a,b,o
2→a,b,o
(3)
(3)
3→b,c (1)
3→b,c (1)
4→c,d,e,f
4→c,d,e,f
5→e,f,g
5→e,f,g
6→g,h,i
6→g,h,i
7→i,j,k,l,m
7→i,j,k,l,m
8→l,m,n (1)
8→l,m,n (1)
唯一の2ホップノードを持つ1ホップノードを選ぶ
既に選択された2ホップノードしか持たない1ホップノードを削除
残った1ホップノードのうち一番多くの2ホップノードを持つものを選ぶ
選択されない2ホップノードが無くなるまで1ホップノードを選ぶ
1→a,o,n
2→a,b,o
3→b,c
4→c,d,e,f
5→e,f,g
6→g,h,i
7→i,j,k,l,m
8→l,m,n
1.
2.
3.
4.
1→a,o,n
2→a,b,o
3→b,c
4→c,d,e,f
5→e,f,g
6→g,h,i
7→i,j,k,l,m
8→l,m,n
MPRの選択方法 (willingness)
z
各ノードは Willingness という 0 ∼ 7 の範囲の値をもっており、この
値が高いほどMPRとして選ばれやすくなる。
z WILL_NEVER: 0
z WILL_LOW: 1
z WILL_DEFAULT: 3
z WILL_HIGH: 5
z WILL_ALWAYS: 7
z
例えば、電源供給を備えた固定ノードは WILL_ALWAYS に設定して
おく
40
TCメッセージの配信
z
MPRは必ずTopology Controlメッセージの配送をしなく
てはならない
z
z
z
MPRとして選ばれていないノードはメッセージの配送をしては
いけない
MPRとして選ばれたかどうかは、HELLOメッセージを用いて知
る
Topology Controlメッセージ
z
MPRとして自分を選んだノード（MRP選択者）のリストを入れて
送信
ルーティングテーブルの構築
z
TCメッセージのフラッディングにより、すべてのノードは、すべての
ノードのMPR集合を知ることができる。
z あるノードのMPR集合がわかるということは、「そのノードまで
の最後の1ホップの経路がわかる」ということ。
z
TCテーブルからルーティングテーブルを作成
z
z
TCテーブルにより任意の2ノードの経路がわかる。
ダイクストラ法により最短経路を計算する
41
MANETのインターネット接続性
z
MANETをインターネットに接続する
ためのInternet Gateway
Internet GatewayはInternetと
MANETをつなぐインフラ
ReactiveとProactive両方サポート
z
機能
z
z
z
z
z
z
z
z
Internet
Internet
NodeのInternet Gatewayの発見
Global Prefixを取得しglobalアドレ
スの生成
Internet Gatewayをインターネットへ
の経路として追加
インターネット経路の検索方法
利用される経路の検査
Mobile IPv6のサポート
IG
新たな通信経路
Internet
Internet
Internet
Internet
MANET
MANET
既存の通信
MANET内通信
Internet
Internet
Internet
Internet
MANET
MANET
MANET
MANET
MANET
MANET
MANET-Internet通信
MANET-Internet-MANET通信
42
通信環境に応じた経路制御
z
現在の経路制御技術は、常に有効
か？
z
z
z
z
EndNodeのアドレス情報
に応じて階層を辿る必要
802.11, BlueTooth, IrDAで直接通
信すれば事足りるアプリケーションも
多い
車車間通信、名刺交換、ファイル交
換など
移動体通信プロトコルを考えると、経
路の最適化が行えない
経路制御技術の住み分け
z
バックボーン
z
Endノード
z
z
IGP (AS内部）、EGP (AS間）
MANET(EndNodeの通信範囲内）
既存経路制御
HAを経由した冗長経
路を用いた通信
HA1
HA2
移動体通信
プロトコル利用時
Convergence
43
MANET/NEMO,MIP相互補完
z
MANETとMIP/NEMOは相互補完する技術
z
MANET
z
z
最適化された経路（経路の階層構造のバイパス）
Nested Mobility （双方向トンエルの回避）
MIP/NEMO
z
z
z
アドレス割当て（ホームアドレス・モバイルネットワークプレフィックス）
通信の継続（移動透過性）
分類
z
z
z
MANET:ローカルモビリティーとショートカット経路
NEMO: グローバルモビリティーと移動透過性
MIP/NEMOの無駄な経路
z
z
無駄経路の発生
z
MN/MRとHA間の双方向トンネルの利用
z
インターネットの経路階層構造が経路のパスを伸ばす
Endノード間でMANETによる経路確立
z
階層構造のバイパスによるパスの縮短
z
双方向トンネル回避による，通信性能の向上
Home Agent
Home Agent
Home Agent
Home Agent
44
Nested Mobility!?
z
Home Agents
MANETを使った双方向トンネルの回避
Access router(s)
Access router(s)
root-MR1
root-MR2
root-MR1
root-MR2
sub-MR1
sub-MR3
sub-MR1
sub-MR3
sub-MR2
sub-MR4
sub-MR2
sub-MR4
VMN1
VMN2
VMN1
VMN2
Mobile Gateway (MG)
z
Mobile Gatewayは二つの技術の統合
z
z
z
NEMO Basic Support
Internet Gateway
MG（モバイルネットワーク）間を繋ぐオーバーレイネットワーク
z
Prefixによる経路集約
z
連続性
z
z
z
各MGが、モバイルネットワークプレフィックスをMANETで交換
Internet Gateway機能を用いたインターネットへのワイアレスアクセス
MANET経路を用いた、宛先へのワイヤレスマルチホップアクセス
Internet
Internet
MG
MG
Internet Connectivity with NEMO support
Overlay MANET
for inter mobile network connectivity
MG
MG
MG: Mobile Gateway
Mobile Network
45
経路の選択
HA
Internet
Internet
Internet
Internet
Internet
Internet
HA
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
直接経路
MG
MG
nemo 経路
回避経路
MANET+NEMO = MANEMO
z
z
MANETとNEMOの相互補完を目指す
統合するための必須機能
z
z
z
z
z
z
フロー制御・パス制御
規模性
セキュリティー
マルチホーム・マルチパス
他
統合を前提としたアーキテクチャのデザインが重要
z
z
個別の技術ではモバイルインターネットアーキテクチャは成立
しない
技術の連携による相乗効果の重要性
46
IP over Broadcast
Real-time HD over IP with “i-Visto”
i-Visto（ｱｲﾋﾞｽﾄ）
i-Visto（ｱｲﾋﾞｽﾄ）::Internet
Internetvideo
videostudio
studiosystem
systemfor
forHDTV
HDTVproduction
production
NTTコミュニケーションズが提供する非圧縮HDTV(1.5Gbps),SDTV(270Mbps)等の高品質
NTTコミュニケーションズが提供する非圧縮HDTV(1.5Gbps),SDTV(270Mbps)等の高品質
な映像信号をIPネットワーク上の複数の拠点間でリアルタイムに伝送する装置
な映像信号をIPネットワーク上の複数の拠点間でリアルタイムに伝送する装置
HD-SDI
映像IF
1.5Gbps
1.5Gbit/sの非圧縮HDTV信号
データ分割
IPパケット化
HD-SDI
1.5Gbps
IPパケット受信
データ再構成
IPパケット
HDTVカメラ
映像IF
10GbE
10Gbit/s
IPネットワーク
IPネットワーク
IPパケット
10GbE
HDTVスクリーン
i-Visto
Gateway
i-Visto
Gateway
慶應大学藤沢キャンパス
大阪国際会議場
47
iHD1500
z
UWTV(Research
Channel)がAJAと協力し
て作成した非圧縮HDTV
をIP上でリアルタイムに
伝送する装置
z
z
z
z
z
z
Intel Xeon 3.2GHz * 2
SCSI RAID5
2GB MEM
Intel PRO/1000 MT Dual
AJA Video XENA DXT
(New Rev)
Windows XP Pro
NA3000/HE1000/HD1000
z
NTTエレクトロニクス製MPEG-2/HD映像伝送装置
z
NA3000
z
z
z
z
z
z
HE1000
z
z
z
z
z
z
z
最大4本のMPEG-2ストリームをIPで伝送
伝送はRTP/UDP、unicast/multicast対応
パケットサイズは32KByteまで可変
MPEG-2入出力はDVB-ASIを利用し、エンコーダ、デコーダと接続
MPEG-2入力はパケット方式及びバースト方式(出力:パケット方
式)
映像入力フォーマット:HD-SDI(SMPTE292M)
映像プロファイル、レベル:MP@HL、422P@HL
映像フォーマット:1080i(1920x1080,29.97fps)、
720p(1280x720,59.94fps)に対応
信号フォーマット:4:2:0、4:2:2の圧縮が可能
音声入力方式:AES/EBU
MUX機能
HD1000
48
Network Diagram
AV Connection Diagram
49
AV Connection Diagram
AV Connection Diagram
50
Information Web
JGN2 Int’l circuit fiber cut
z
z
当初太平洋リンクとして
利用を予定していたJGN
シカゴ線が集中豪雨によ
るFiber Cut(1/10)が発生
1/13午後にrestoration
完了したが混乱及び再
度の障害を考慮して、青
山さん判断でbackup
pathにて実行することに
なった
写真
実際には川底ケーブルが増水で流された
51
AV Equipment
i-Visto
Barco DLP Projector
iHD1500/NA3000/DVTS
AV Control
UW
NA3000
iHD1500
AV Control room
SDTV from Venue
52
Venue
From UW
From SFC
UW studio
UW member
i-Visto team @venue
53
SFC/KEIO
SFC, KEIO Univ
54
55
56
このときの経験が役に立つ
IEEAF太平洋回線運用プレス会見
FLA-Studio(Venue)
N+I Tokyo2004 in Makuhari
DVTS V6 multicast
札幌お天気カメラ
N+I Tokyo2004 in Makuhari
57
あけてみますた
AJA Video XENA-HD
Allocation for Digital Broadcasting
System
携帯
HD
5.6MHz
23Mbps
携帯
SD
1.7MHz
7.6Mbps
１ラジオ
３ラジオ
429KHz
680Kbps
58
http://ascii24.com/news/i/hard/article/2003/09/30/imageview/images725390.jpg.html
59
実証実験イメージ
CATV
CATV H社
H社
検索・入手
CATV
CATV A社
A社
登録
登録
CATV
CATV G社
G社
検索・入手
登録
検索・入手
CATV
CATV F社
F社
検索・入手
登録
コンテンツバンク
映像データベース
CATV
CATV B社
B社
映像データベース
Webから簡単に使える
素材の流通を広められる
素材の提供(無料・有料)
素材の利用頻度の集計
登録
検索・入手
登録
検索・入手
検索・入手
CATV
CATV C社
C社
登録
登録
CATV
CATV E社
E社
検索・入手
CATV
CATV D社
D社
60
CATV: LIVE Broadcast over IP
TV system Experimentals on
Internet
DWDM網
DWDM網
キー局エリア
キー局エリア
①TV放送中継／データ放送中継
地方局エリア
地方局エリア
放送局
放送局
ATMATM-TV中継網
TV中継網
②大規模なｷｰ局
ｺﾝﾃﾝﾂの流通促進
地方局間
地方局間
③地方制作ｺﾝﾃﾝﾂ
の流通促進
STB
CATV/ISP
CATV
STB
CATV局間
局間
CATV
CATV局間
④IPによるｲﾝﾀﾗｸﾃｨﾌﾞな
放送への対応
61
#
of
No
de
s
Broadcast media for IPv6
Satellite Unidirectional Link
Cell
Cell
Dedicated
Dedicated
Dedicated
Dedicated
Dedicated
Bandwidth
Terrestrial Digital Broadcasting
Coverage
DVTS on IPv6 Multicast
チャンネルの選択
クライアントマシンⅠ
チャンネルA
チャンネルリスト
チャンネルA
チャンネルB
チャンネルC
クライアントマシンⅡ
チャンネルB
DVBSサーバ
ルータ
IP Multicast対応
複数のマルチキャストアド
レスに対し映像を送信する
クライアントマシンⅢ
チャンネルB
クライアントマシンⅤ
チャンネルC
クライアントマシンⅣ
チャンネルC
62
AI3 partners with SOI-ASIA/AI3
z
z
z
z
z
Keio University,
Japan
Nara Advanced
Institute of Science
and Technology,
Japan
Asian Institute of
Technology (AIT),
Thailand
Institute
Technology
Bandung (ITB),
Indonesia
Brawijaya
University,
z
z
z
z
z
z
Chulalongkorn
University, Thailand
Prince of Songklang
University, Thailand
Chulachomklao Royal
Military Academy,
Thailand
National University of
Laos, Laos
Institute of
Technology of
Cambodia, Cambodia
Bangladesh
University of
Engineering and
IPv6 Multicast for SOI-ASIA/AI3
Policy Routing with
Authentications
Satellite Multicast
9Mbps
IPv6Multicast
Mirroring of Classes
中継サイト（慶応大学）
高品質映像転送
DVTS （35Mbps）
Internet
128kbps∼1.5Mbps
UDLR V6
Secure Tunneling over V4
講師サイト
受講サイト（アジア・パートナーサイト）
63
z
New AI3 C-Band Frequency Allocation
When more than 3 197KG7W carriers are transmitted from SFC, the SFC license need to be changed.
18MHz
-18
-17
-16
-15
-14
-13
-12
-11
-10
-9
-8
-7
394KG7W
(512kbps)
VN
↓
SFC
SFC transmit
VN transmit
-6
394KG7W
(512kbps)
MY
↓
SFC
-5
-4
394KG7W
(512kbps)
SG
↓
SFC
-3
-2
-1
394KG7W
(512kbps)
PH
↓
SFC
0
197KG7W
(128kbps)
Laos
↓
SFC
PH transmit
SG transmit
MY transmit
Laos transmit
9M40G7W
(9690kbps)
SFC
↓
UDL
1M19G7W
(1536kbps)
SFC
↓
VN
1M19G7W
(1536kbps)
SFC
↓
MY
1M19G7W
(1536kbps)
SFC
↓
SG
1M19G7W
(1536kbps)
SFC
↓
PH
197KG7W
(128kbps)
SFC
↓
Laos
Dynamic Bandwidth Allocation
z
トラフィック量に応じて衛星
回線の帯域を動的に割り当て
z
z
z
インターネットを介して
地球局を制御
設定が失敗した場合、変
更前の設定を回復
衛星通信キャリアと協調しながら実
用化
z
技術の安全性を確認
: Planed carriers
1MHz
: Existing carriers
UDL
from
SFC
JP-LK
p2p
JP-VN
p2p
JP-PH
p2p
JP-ML
p2p
JP-SG
p2p
394KG7W (512kbps)
394KG7W (512kbps)
1M19G7W (1536kbps)
394KG7W (512kbps)
1M19G7W (1536kbps)
394KG7W (512kbps)
1M19G7W (1536kbps)
394KG7W (512kbps)
1M19G7W (1536kbps)
1M19G7W (1536kbps)
6M40G7W(6Mbps)
Frequency
64
Policy Routing
z
z
トラフィックの特性に応じたPolicy設定
z SOI-Asia授業やアーカイブ共有のトラフィックは片方向回線
へ
z HTTP等のCommodityトラフィックは双方向回線へ
Narrowband Bidirectionals
QoS制御を応用したPolicy適用状況の確認
Policy Router
Broadband Unidirectionals
SOI ASIA Project
SOI Asia Sharing Knowledge Across Borders
- Tsunami: Lessons Learned and Universities' Role –
Date & Time
Feb 24, 2005 16:30-20:30(JST)
16:30-17:00
17:00-17:30
17:30-18:00
18:10-18:40
18:40-19:10
19:10-19:20
19:20-20:10
20:10-20:30
Tohoku Univ
Multicast on Satellite Link
(9Mbps)
Program
DV
Keynote - Prof. Jun Murai
Report from Japan(1)
Reports from Thailand
Report from Japan (2)
Report from Indonesia (1)
Report from Indonesia (2)
Panel Discussion
Closing
Keio
DVTS (35Mbps)
Keio Univ
(128kbps∼1.5Mbps)
Panelist Sites
- Keio University, Japan
- Tohoku University, Japan
- Asian Institute of Technology (AIT), Thailand
( by Dr. Anat in Chulalongkorn University）
- Institut Teknologi Bandung (ITB), Indonesia
- Brawijaya University, Indonesia
AIT
Panelist site
Partner sites
UNIBRAW
ITB
Damaged Area by Tsunami
Other SOI ASIA Partner Sites (Total: 11countries 17sites)
Chulalongkorn University (Thailand)
Prince of Songkla University (Thailand)
Chulachomklao Royal Military
Academy (Thailand)
National University of Laos (Laos)
University of Computer Studies, Yangon (Myanmar)
Sam Ratulangi University (Indonesia)
Hasanuddin University (Indonesia)
Institute Of Information Technology (Vietnam)
Advanced Science and Technology Institute (Philippines)
Institute of Technology of Cambodia (Cambodia)
Bangladesh University of Engineering
and Technology (Bangladesh)
Mongolian University of Science and Technology (Mogolia)
Tribhuvan University (Nepal)
65
SOI Asia Symposium
z
z
z
スマトラ沖地震によるインド洋大津波：
アジアの大学から世界へ
- 今大学に何が求められているか?
2005年2月24日（木）16:30-20:30
参加大学
z
z
z
z
z
東北大学
衛星マルチキャスト
（9Mbps）
DV
首相官邸
高品質映像転送
（DVTS 35Mbps）
慶應義塾大学
東北大学
アジア工科大学（タイ） ※チュラロンコン大学
Dr.Anatによる主催
バンドン工科大学（インドネシア）
ブラビジャヤ大学（インドネシア）
慶応大学
地上線（128kbps∼1.5Mbps）
アジア工科大
参加サイト
パートナーサイト
ブラビジャヤ大
バンドン工科大
スマトラ沖地震・津波被災地域
Education in
ASIA
IPv6 Deployment
SOI System
Policy
Routing
QoS
Network
Mnonitoring
DVTS
Operator Education
・・・ Reliable Transport
Multicast
IPv6
DBA
UDLR
UDL+BDL
Satellite Internet
・・・
Lambda Internet
66
“Interactive Distance
Education”
July 2nd 2003
Participants from;
KEIO, Japan
UCSY, Myanmar
ASTI, Philippine
ITB, Indonesia
AFY, Malaysia
NUOL, Laos
67
Lambda Internet
68
WIDE 10GE Backbone
T-LEX/IEEAF Press conference
FLA-Studio
N+I Tokyo2004 in Makuhari
69
Tokyo Lambda Exchange(T-LEX)
IEEAF Pacific
Asian Extension
IEEAF
Pacific Circuit
OC-192
Pacific Northern
GigaPOP
OC-192
T-LEX
(Seattle, WA)
10GB/GbE
(Tokyo, JAPAN)
Japanese
Japanese
Academic
Academic
Networks
Networks
T-LEX Configuration
z
z
z
ONS-15454: OC-192, OC-48, 4*ML1000-2
- Optical MUX
BigIron-15000: 16*GbE, 3*10GE, 2*OC12-POS
- Provides L2 switch as well as IPv4 L3
Catalyst 6500: OC-48, 4*10GE, 6*GbE
- Provides OC-48 as well as IPv6 L3
70
The current configuration
internal to T-LEX
OC-12
Pacific
NorthWest
GigaPOP
8*GbE
AS23614
(Seattle, WA)
OC-192
AS23614
10GE
Participating
Networks
BigIron
15000
OC-48
Catalyst
6500
ONS-15454
When T-LEX provides layer-3 service in IPv4 and in IPv6, it uses AS23814.
Current Participants
of T-LEX
Participant
ASN
Access IPv4 IPv6 Status
WIDE Project
2500
10GE YES YES Operational
Dragon Tap
9407
FE YES YES Operational
APAN-JP
7660
10GE YES YES Operational
MAFFIN
18125
GbE YES YES Operational
SINET
2907
JGN2
N.A.
GbE YES
?
connected soon
10GE N.A. N.A. connected soon
71
WIDE-IEEAF Lambda Internet
7600 km
9300 km
10 Gbps λ
10 Gbps λ
17 Time Zones
IEEAF Wan-Phy test: Seattle-Tokyo
z
z
z
The first 10GbE WAN-PHY btwn US-JP
On IEEAF OC-192 Tokyo-Seattle
Hitachi’s WAN-PHY equipment
東京
10GBASE-EW
IEEAF 回線
SONET
交換器
OC-192
1000BASE-SX
(*2)
シアトル
SONET
交換器
1000BASE-SX
72
日米間ネットワーク
10G Network
WIDE
SFC
APAN
Abilene
USC
USC
ネットワークトポロジ図
DV SEND
132
DV SEND
133
DV RECV
134
DV RECV
135
HD CLIENT
130
Cat6K
$ traceroute 198.32.53.10
1 203.178.133.141 (203.178.133.141) 18.801 ms 38.004 ms 7.505 ms
2 tpr2-ae0-6.jp.apan.net (203.181.249.97) 1.977 ms 1.903 ms 3.945 ms
3 transpac-la-tpr2.jp.apan.net (203.181.248.129) 105.506 ms 105.878 ms 105.445 ms
4 198.32.11.38 (198.32.11.38) 105.890 ms 105.728 ms 105.717 ms
5 baja.ip4.int (198.32.53.10) 105.667 ms 105.657 ms 105.621 ms
203.178.133.130/28
DV & HD Demo
SFC
HD CLIENT
131
AS#4552
USC
fujisawa
IPv6/v4 Tunneling
BI4K
fujisawa
BI4K
yagami
AS#2500
WIDE
3ffe:805:e9/48
10Gbit Ethernet
USC Robert Zemeckis Center
DVTS
10
BI4K
cat6K
Cat3760
nezu
DV SEND
11
NTT Otemachi
7603
ZML
203.178.133.142
VLAN 53 203.178.133.141
APAN
AS7660
T-LEX
203.178.133.128
T640
AS11537
::3
シカゴ経由
SERVER
10
198．32．52.0/24
DV ETC
198．32．53.0/24
HD Demo
::1
BI8K
Abilene – Pacific Wave - USC
::2
73
Long Distance experiments of Data
Reservoir system
Data Reservoir / GRAPE-DR project
K.Hiraki
University of Tokyo
24,000km(15,000miles)
OC-48 x 3
GbE x 1
OC-192
15,680km (9,800miles)
Juniper
T320
8,320km
(5,200miles)
iSCSI testing used IEEAF
74
List of experiment members
The University of Tokyo
Fujitsu Computer Technologies
WIDE project
Chelsio Communications
Cooperating networks (West to East)
WIDE
APAN / JGN2
IEEAF / Tyco Telecommunications
Northwest Giga Pop
CANARIE (CA*net 4)
StarLight
Abilene
SURFnet
SCinet
The Universiteit van Amsterdam
CERN
K.Hiraki
University of Tokyo
3rd Generation Data Reservoir
• Hardware and software basis for 100Gbps Distributed Datasharing systems
•
•
10Gbps disk data transfer by a single Data Reservoir server
Transparent support for multiple filesystems (detection of modified
disk blocks)
• Hardware(FPGA) implementation of Inter-layer coordination
mechanisms
• 10 Gbps Long Fat pipe Network emulator and 10 Gbps data logger
K.Hiraki
University of Tokyo
75
Features of a single server Data Reservoir
Low cost and high-bandwidth disk service
• A server + two RAID card + 50 disks
• Small size, scalable to 100Gbps Data Reservoir (10 servers --- 2 racks)
• Mother system for GRAPE-DR simulation engine
• Compatible to existing Data Reservoir system
• Single stream TCP performance (must be more than 5 Gbps)
• Automatic adaptation for network condition
– Maximize multi-stream TCP performance
– Load balancing among parallel TCP streams
K.Hiraki
University of Tokyo
Utilization of 10Gbps network
• A single box 10 Gbps Data Reservoir server
•
•
•
•
Quad Opteron server with multiple PCI-X buses (prototype, SUN V40z
server)
Two Chelsio T110 TCP off-loading NIC
Disk arrays for necessary disk bandwidth
Data Reservoir software (iSCSI deamon, disk driver, data transfer maneger)
PCI-X bus
Quad Opteron
Server
(SUN V40z)
Linux 2.6.6
PCI-X bus
PCI-X bus
PCI-X bus
Chelsio
T110
TCP NIC
10GBASE-SR
Chelsio
T110
TCP NIC
SCSI
adaptor
10G
Ethernet
Switch
Ultra320SCSI
SCSI
adaptor
Data
Reservoir
Software
K.Hiraki
University of Tokyo
76
Single stream TCP performance
•
Importance of hardware-supported “Inter-layer optimization” mechanism
– CometTCP hardware (TCP tunnel by non-TCP protocol)
– Chelsio T110 NIC (pacing by network processor)
– Dual ported FPGA based NIC (under development
•
•
Standard TCP, standard Ethernet
frame size
Major problem
– Conflict between long RTT and
short RTT
– Detection of optimal parameters
Chelsio T110
Dual ported NIC by U. of Tokyo
K.Hiraki
University of Tokyo
Tokyo-CERN experiment (Oct.2004)
• CERN-Amsterdam-Chicago-Seattle-Tokyo
– SURFnet – CA*net 4 – IEEAF/Tyco – WIDE
– 18,500 km WAN PHY connection
• Performance result
– 7.21 Gbps (TCP payload) standard Ethernet frame size, iperf
– 7.53 Gbps (TCP payload) 8K Jumbo frame, iperf
– 8.8 Gbps disk to disk performance
• 9 servers, 36 disks
• 36 parallel TCP streams
K.Hiraki
University of Tokyo
77
Network topology of CERN-Tokyo experiment
T-LEX
Fujitsu XG800
12 port switch
IBM x345 server
Dual Intel Xeon 2.4GHz
2GB memory
Linux 2.6.6 (No.2-7)
Linux 2.4.X (No. 1)
Tokyo
Extreme
Summit 400
IBM x345
Seattle
IBM x345
GbE
Foundry
BI MG8
Data Reservoir at
Univ. of Tokyo
StarLight
Minneapolis
Chicago
Opteron server
Foundry
NetIron40G
Chelsio
Dual Opteron248,2.2GHz
T110 NIC1GB memory
Fujitsu
XG800
Linux 2.6.6 (No.2-6)
IBM x345 server
Dual Intel Xeon 2.4GHz
2GB memory
Linux 2.6.6 (No.2-7)
Linux 2.4.X (No. 1)
10GBAS
E-LW
Opteron server
Chelsio
Dual Opteron248,2.2GHz
1GB memoryT110 NIC
Linux 2.6.6 (No.2-6)
IBM x345
Vancouver
Pacific
Northwest
Gigapop
Amsterdam
CERN
(Geneva)
Foundry
FEXｘ４４８
Nether
Light
IBM x345
GbE
Data Reservoir at
CERN(Geneva)
WIDE /
IEEAF
CA*net 4
K.Hiraki
SURFnet
University of Tokyo
Difficulty on CERN-Tokyo Experiment
• Detecting SONET lever errors
– Synchronization error
– Low rate packet losses
• Lack of tools for debugging network
– Loopback at L1 is the only useful method
– No tools for performance bugs
• Very long latency
K.Hiraki
University of Tokyo
78
SC2004 bandwidth challenge (Nov.2004)
• CERN-Amsterdam-Chicago-Seattle-Tokyo – Chicago Pittsburgh
– SURFnet – CA*net 4 – IEEAF/Tyco – WIDE – JGN2 – Abilene
– 31,248 km (RTT 433 ms) (but shorter distance by LSR rules,
20,675 km)
• Performance result
– 7.21 Gbps (TCP payload) standard Ethernet frame size,
iperf
– 1.6 Gbps disk to disk performance
• 1 servers, 8 disks
• 8 parallel TCP streams
K.Hiraki
University of Tokyo
Bandwidth Challenge:
Pittsburgh-Tokyo-CERN Single stream TCP
University of
Amsterdam
31,248 km connection between SC2004 booth and CERN through Tokyo
Force10
Switch
Latency 433 ms RTT
Chicago
SCinet backborn
StarLight
Juniper
T320
Router
Juniper
T640
Router
ONS
15454
HDXc
Amsterdam
Atlantic
NetherLight
Ocean
Force10
Switch
Force10
Switch
ONS
15454
SURFnet
(at CERN)
Procket
Router
Foundry
BI MG8
Chelsio
T110 NIC
Opteron4
Pacific
Opteron server
Dual Opteron248,
2.2GHz
1GB memory
Linux 2.6.6 (No.2-6)
ONS
15454
Calgary
Foundry
NetIron
40G
CERN
Fujitsu XG800
Switch
Chelsio
T110 NIC
Procket
Router
ONS
15454
Data Reservoir booth at SC2004
Tokyo
T-LEX
APAN/JGN II
Router or L3 switch
K.Hiraki
Minneapolis
Ocean
Tokyo
APAN
WIDE
ONS
15454
Foundry
NetIron
40G
IEEAF/Tyco/WIDE
ONS
15454
CANARIE
L3 switch used as L2
Abilene
Vancouver
Seattle
Pacific Northwest
Gigapop
SCinet
Opteron server
Dual Opteron248,
2.2GHz
Opteron2
1GB memory
Linux 2.6.6 (No.2-6)
Data Reservoir project at
CERN(Geneva)
SURFnet
L1 or L2 switch
University of Tokyo
79
Pittsburgh-Tokyo-CERN
Single stream TCP speed measurement
System
• Server configuration
• CPU: Dual AMD Opteron 248, 2.2GHz
• Mother Board: RioWorks HDAMA rev. E
• Memory: 1G bytes, Corsair Twinx CMX512RE-3200LLPT x 2,
PC3200, CL=2
• OS: Linux kernel 2.6.6
• Disk Seagate IDE 80GB, 7200r.p.m. (disk speed not essential for
performance)
• Network interface card
• Chelsio T110 (10GBASE-SR), TCP offload engine (TOE),
Observed bandwidth on the network
(at Tokyo T-LEX NI40G
• PCI-X/133 MHz I/O bus connection
• TOE function ON
Technical points
• Traditional tuning and optimization methods
• congestion window size, buffer size, size of queue etc.
• Ethernet frame size (standard frame, jumbo frame)
CANARIE
• Tuning and optimization by Inter-layer coordination（Univ.
of Tokyo)
• Fine-grained pacing by offload engine
• optimization at slow start phase
• Utilization of flow control
IEEAF/Tyco/WIDE
Vancouver
Seattle
WIDE
APAN/JGN II
Amsterdam
Calgary
Minneapolis
Chicago
Geneva
SURFnet
Abilene
CERN
Pittsburgh
Tokyo
• Performance of single stream TCP on 31,248 km circuit
• 7.21 Gbps (TCP payload), standard Ethernet frame
⇒ 224,985 terabit meter / second
80% more than previous Land Speed Record
Network used in the experiment
K.Hiraki
University of Tokyo
Difficulty on SC2004 LSR challenge
• Method for performance debugging
– Dividing the path (CERN to Tokyo, Tokyo to Pittsburgh)
• Jumbo frame performance (unknown reason)
• Stability in network
• QoS problem in the Procket 8800 routers
K.Hiraki
University of Tokyo
80
Year end experiments
• Target
– > 30,000 km LSR distance
– L3 switching at Chicago and Amsterdam
– Period of the experiment
• 12/20 – 1/3
• Holiday season for vacant public research networks
• System configuration
– A pair of opteron servers with Chelsio T110 (at N-otemachi)
– Another pair of opteron servers with Chelsion T110 for competing traffinc
generation
– ClearSight 10Gbps packet analyzer for packet capturing
K.Hiraki
University of Tokyo
Single stream TCP – Tokyo – Chicago – Amsterdam – NY – Chicago - Tokyo
Vancouver
OME
6550
ONS
15454
Calgary
ONS
15454
ONS
15454
Minneapolis
ONS
15454
OME
6550
Chicago
Router or L3 switch
CANARIE
L1 or L2 switch
SURFnet
Tokyo
Opteron1
Chelsio
T110 NIC
T-LEX
IEEAF/Tyco
ONS
15454
WIDE
Opteron
server
Opteron3
Chelsio
T110 NIC
WAN PHY
Foundry
NetIron
40G
University of
Amsterdam
Seattle
Pacific
Northwest
Gigapop
SURFnet
ONS
15454
Pacific
Force10
E600
WAN PHY
Ocean
WIDE
Opteron
server
Procket
8812
TransPAC
APAN/JGN
Force10
E1200
CISCO
6509 SURFnet
Atlantic
Ocean
Procket
8801
T640
HDXc
OC-192
CISCO
12416 SURFnet
Chicago StarLight
Fujitsu
XG800
Abilene
OC-192
SURFnet
ClearSight
10Gbps
capture
T640
HDXc
Amsterdam
New York
NetherLight
MANLAN
Univ of Tokyo
K.Hiraki
CISCO
12416 SURFnet
OC-192
WIDE
IEEAF/Tyco/WIDE
CANARIE
SURFnet
Abilene
APAN/JGN2
University of Tokyo
81
UW
StarLight
CA*net 4
SURFnet
ClearSight
10GE analyzer
10GE-LR
6509
10GE-LW
10GE-LR
OC-192
12416 AR5
12416 CR1
HDXc
GX OC-192
OC-192
OC-192
T640
10GE-LR
T640
10GE-LR
PRO8801
JGN II OC-192
10GE-LR
PRO8812
E600
OC-192
10GE-LW
15454
10GE-LW
E1200
OC-192
OME6500
OC-192
OME6500
OC-192
15454
15454
IEEAF OC-192
15454
10GE-SR
tap
XG1200
T110
opteron3 NIC
VLAN B (10)
NI40G
10GE-SR
T110
opteron1 NIC
10GE-LW
VLAN A (911)
UvA
OC-192
T-LEX
HDXc
Data Reservoir
"operational and production-oriented high-performance research and educations networks"
VLAN D (914)
APAN
TransPAC
Tokyo/notemachi
Seattle Vancouver
Abilene
Chicago
MANLAN
NYC
SURFnet
A’dam
v0.06, Dec 21, 2004, [email protected]
Figure 1a. Network topology
K.Hiraki
University of Tokyo
CANARIE
Calgary
Vancouver
CA*net 4
Seattle
IEEAF/Tyco/WIDE
Amsterdam
Minneapolis
Chicago
SURFnet
APAN/JGN2
Abilene
NYC
Tokyo
Network used in the experiment
A router or an L3 switch
A L1 or L2 switch
Figure 2. Network connection
K.Hiraki
University of Tokyo
82
Difficulty on Tokyo-AMS-Tokyo experiment
• Packet loss and Flow control
– About 1 loss/several minutes when flow control off
– About 100 losses/several minutes when flow control on
– Flow control at edge switch does not work properly
• Difference of network behavior by the direction
•
Artificial bursty behavior caused by switches and routers
– Outgoing packets from NIC are paced properly.
• Jumbo frame packet losses
– Packet losses begin from MTU 4500
– NI40G and Force10 E1200, E600 are on the path.
• Lack of peak network flow information
– 5 min average BW is useless for TCP traffic
K.Hiraki
University of Tokyo
Network Traffic on routers and switches
StarLight Force10 E1200
University of Amsterdam Force10 E600
Abilene T640 NYCM to CHIN
TransPAC Procket 8801
Submitted run
K.Hiraki
University of Tokyo
83
History of single-stream IPv4 Internet Land Speed Record
Distance bandwidth product
Tbit m / s
2004/12/25
Data Reservoir project
WIDE project
SURFnet
CANARIE
216300 Tbit m / s
Experimental result
1,000,000
100,000
2004/11/9
Data Reservoir project
WIDE project
10,000
148850 Tbit m / s
Internet Land Speed Record
1,000
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Year
K.Hiraki
University of Tokyo
Setting for instrumentation
• Capture packet at both source-end and
destination-end
• Packet filtering by src-dst IP address
• Capture up to 512 MB
Tap
ClearSight
• Precise packet counting was very useful
Source
Server
Network
To be
tested
Destination
Server
Source
Server
Fujitsu XG800
10G L2 switch
ClearSight
10Gbps
Capture system
K.Hiraki
XG800
Destination
Server
University of Tokyo
84
Packet count example
K.Hiraki
University of Tokyo
Traffic monitor example
K.Hiraki
University of Tokyo
85
Possible arrangement of devices
• 1U loss-less packet capturing box developed at U. of Tokyo
– 2 10GBASE-LR interface
– Lossless capture up to 1GB
– Precise time stamping
• Packet generating server
– 3U opteron server + 10Gbps Ethernet adaptor
– Pushing network by more than 5 Gbps TCP/UDP
•
Taps and tap selecting switch
– Currently, port mirroring is not good for instrumentation
– Capturing backborn traffic and server in/out
K.Hiraki
University of Tokyo
Summary
• Single Stream TCP
– We removed TCP related difficulties
– Now I/O bus bandwidth is the bottleneck
– Cheap and simple servers can enjoy 10Gbps network
• Lack of methodology in high-performance network debugging
– 3 day debugging (overnight working)
– 1 day stable period (usable for measurements)
– Network may feel fatigue, some trouble must happen
– We need something effective.
• Detailed issues
– Flow control (and QoS)
– Buffer size and policy
– Optical level setting
K.Hiraki
University of Tokyo
86
Thanks
K.Hiraki
University of Tokyo
Latency
87
Contents location
Contents
Cache: ‘Push data toward users’
Contents
Cache
Cache
Cache
88
Direct path, direct peering
Contents
Lambda network: MPLS and
beyond
Contents
89
Control paths may not follow
data paths
PSTN
PSTN
VoIP
Network
VoIP
Network
（１）アクセスラインにADSL/FTTH網を使う形態
VoIP Evolution
IP phones
IP network
PSTN
PSTN phones
Cell phones
Cell Phones
ADSL/FTTH
IP phones
PSTN
PSTN phones
IP network
Cell Phones
Cell phones
CATV
IP phones
CATV
ＩＳＰ
ＩＳＰ
PSTN
PSTN Phones
IP network
Cell Phones
Cell phones
ADSL/FTTH
15
90
VoIP: 050 regional code criteria
Class A Class B Class C
Trans. Quality
>80
>70
>50
Audio Quality
>86
>73
>50
End-to-End
latency
<100ms <150ms <400ms
VoIP Call Control and Data
PSTN
PSTN
Data Plane: Voice Data
VoIP
Network
VoIP
Network
Control Plane: Call Flow
91
EGP Today..
A Æ B Æ E = 3 < A ÆC
300ms
ÆDÆE=4
P2P,WWW, VoiP, Jam Session
AS
ASBB
AS
ASAA
AS
ASEE
AS
ASDD
AS
ASCC
30ms
インターネットの構造
z
AS数は右上がり(from routeview/caida)
z
z
Transit-AS数は少ない(現在16%)、約半分はStubASだけを持つSmall-ISP
約92%はStubかsmall isp
z
上位1%のASが60%のStub-AS, Small-ISPと接続: Scale Free Network
z
Avg. AS Path = 3∼5(routeview)
z
Lakshminarayanan(Infocom2002)
上位0.18%は完全グラフに近い
Dense/Transit Core
(1.4%) Outer Core
9.6%
Customer AS
Small regional ISP
8.9%
81.5%
Avg. Degree=6
8.2%
6.1%
1.7%
50.6%
Avg. Degree=1.84
16.1%
14.8%
routeviewのデータから
92
ASの広告する情報と全体データ量の算出(1)
全体AS数 A
TransAS数T = A * 0.1
CustomAS数C = A * 0.9
TransEdge数Te =T * 6
全体TransASグラフデータ量TG
TG(A,d) = d・T + dt・Te
= 0.1dA + 2.4dA
= 2.5dA
= O(A)
CustomEdge数Ce =C * 1.84
全体Edge数E =Te + Ce
全体ASグラフデータ量G
G(A,d) = TG(A,d) + dt・Ce
= 2.4dA + 6.6dA
= 9.0dA
= O(A)
ノード状態データ量d bytes
リンク状態データ量dt = 4d
経路は算出に含めない Æ 50万経路が流れてみんなマルチホームし
ていても100万経路 x 8 = 8Mbytes
ASの広告する情報と全体データ量の算出(2)
z
全体ASグラフ情報データ量
Required Data Size
120
d=16
d=32
d=64
d=128
AS
100
Data Size(MBytes)
80
60
40
AS
20
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
AS
100000
Number of Total AS
ASはルータと違って内部の通過遅延が一定ではない！
93
ASの広告する情報と全体データ量の算出(3)
全体AS数 A
全TransAS数T = A * 0.1
DenseAS数Td = A * 0.0018
TransitAS数Tt = A * 0.0118
OuterAS数To = A * 0.0864
CustomAS数C = A * 0.9
全体ASグラフデータ量G’
Required Data Size
10000
d=16
d=32
d=64
d=128
1000
Data Size(G Bytes)
TransEdge数Te =T * 6
CustomEdge数Ce =C * 1.84
平均Dense内CEdge数Cd =A*0.0404
平均Transit内CEdge数Ct =A*0.0032
平均Outer内CEdge数Co =A*0.0004
全体Edge数E =Te + Ce
G’(A,d) = G(A,d)
+ Td * Cd^2 * dl
+ Tt * Ct^2 * dl
+ To* Co^2 * dl
= 9.0dA + .0000122866dA^3
= O(A^3)
ノード状態データ量d bytes
リンク状態データ量dt = 4d
AS間パス状態データ量dl = 4d
100
10
1
0.1
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
100000
Number of Total AS
Packet Forwarding
z
z
各ルータが経路表を保持（ホップバイホップ型）
パケットの宛先アドレスから次ホップを決定
Dst NH
P
Dst NH
P
Q
R
S
P
Q
C
C
P
Q
R
S
A
A
D
C
Dst NH
P
Q
R
S
E
E
R
E
B
D
C
E
R
A
Q
Dst NH
P
Q
R
S
A
A
E
E
Dst NH
P
Q
R
S
S
C
C
D
S
AÆBÆDで、Flow(PÆR)用に帯域確保した場合、通常では転送できない
94
Forwarding Plane
z
あるパスが決定する経路制御されたネットワーク
z 実際にはPATH(s,d)が到達する必要は無い。
z 例）PATH(s,d)の転送プレーン
d
PATH(s,d)
q
s
r
p
ToS Routing
Multiple Routing Tables
ToS 0
ToS 1
ToS 2
ToS 3
………
z
Forwarding Plane(転送プレーン)
始点s・終点dが決まるとパスPATH(s,d)が決定
Destination Nexthop
Destination Nexthop
DestinationA NexthopR1
R1
R2
R2
Destination Nexthop
C R1R2 R2
A B
R2
C
R4
D
A B C R1
D R2R2R4…..
…..
B C D …..R2R2R4…..
…..
…..
C D …..…..R2R4…..…..
…..
…..
R4…..
D …..
…..…..
…..…..
…..
…..
A
B
Destination
Nexthop
R1
A
1. table selection
z
B
2. route lookup
3. forwarding
Data
ToS0 Dst B
R2
packet
95
Filter-based Routing
z
IntServ,QOSPF,etc
Filter List
1. filtering packet
FiterNum DstAddr SrcAddr Proto DstPort
SrcPort
Nexthop
*
S1
B
Q
R7
*
C
R
R5
*
D
S
R1
TCP HTTP
1
*
*
2
B
Q
*
3
C
R
4
*
S
Match?
Yes
No
Destination Nexthop
2. route lookup
A
R1
B
R2
C
R2
R4
…..
…..
D
…..
…..
To Nexthop
3. forwarding
Routing Table
Multiple Forwarding Plane
z
多重化された転送プレーン
z
z
z
例）プレーンA上のPATH(s,d)は
と表現
PATH A ( s, d )
原則的に常に同一プレーン上で転送される必要性（矛盾Æループ)
パケット単位でプレーンの識別が問題
r
q
s
p
q
s
p
q
s
p
PATH A ( s, d )
d
t
r
Plane A
t
d
r
Plane B
t
d
PATH B ( s, d )
PATH C ( s, d )
r
Plane C
96
Replaced Model（MPLS)
z
z
z
IPと同様のForwarding Plane
回線交換網を基本とした識別子を持つデータリンクを利用
下位層のパスでIPの転送プレーンを無視して他のパスに転送可能
xxのフローは
qÆtのパスに
PATH(s,d)
d
r
L3経路制御
q
振ろう
t
s
p
ATM/FR、L2.5ラベ
r
ルを用いて自由な
パス設定が可能
L2(.5)転送制御
q
t
s
MPLSによる明示的転送
IN
P
Flowにより
振り分け
A
a
Q
OUT
IN
OUT
IF Label IF Label
IF Label IF Label
a 30 c 33
a 31 b 33
c 34
a 33 b 17
a 34 b 18
a
B
c
C
a
R
b
D
b
b
L3Flow OUT
Info. IF Label
PÆR a 30
QÆR a 31
a
IN
障害を検知
b/33をc/34に
変更
E
a
IN
IF Label
b
OUT
IF Label IF Label
a 17
b 17
a 18
a 33 b 17
97
2001 Internet Traffic
Asia and Europe: Latency?
London
Tokyo
Latency between Asia and Europe (Tokyo-London)
Russia：
約13,200km
94ms
SeeMeeWee3：
約25,000km
180ms
98
‘Broadand Network and Computing’
99

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