実トラフィックを利用した高効率高帯域ルータアーキテクチャの構築と評価

利用真实流量构建和评估高效、高带宽的路由器架构

• 批准号: 18680006
• 负责人: 西 宏章
• 金额: $ 9.57万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18680006/
• 关键词: バックボーンルータ; ルータアーキテクチャ; ネットワークプロセッサ; スイッチ; アービタ; ルーティングテーブルキャッシュ; 通信プロトコル; ハイブリッドスイッチ; VoIP; P-Gear; S-Gear; インターネットバックボーンルータ; スイッチアーキテクチャ

インターネットは我々の生活に欠かせないインフラとしての地位を確立しており、その中の中枢部分で情報を交換するバックボーンルータやコアルータは単に物理配線の高速化に追従するだけに留まらず、数多くのプロトコルへの柔軟に対応し、より厳しいQoS要求にこたえる必要がある。しかしながら、これらの全てを満足に満たすルータの実現手段には決め手がない。この様な状況に対応する新しいルータアーキテクチャTera- Gearsの提案と評価を行った。ルータの主要機能を1.パケットのヘッダ解析を行い必要な処理を行うネットワークプロセッサ2.QoSに基づきパケットを目的地へ分配するスイッチ3.パケットのあて先を高速検索するルーティングテーブルの3つに分割し、それぞれの部位で100Gbpsの高帯域スループットを高効率で獲得する新しいルータアーキテクチャである。1.として、既提案のProcess Learning Cacheを発展させ、さらにキャッシュ利用効率を向上させるMulti-Aware Cacheを提案し評価した。このMulti-AwareCacheを利用することで、voIPなどリアルタイム性が必要かつ小さなパケットが大量に入力される新しいプロトコルにおいてキャッシュ利用効率を3%程度向上させ、かつ必要なプロセッサコア数の低減させることを提案し証明した。2.として、既提案のS-GearにQoS機能を盛り込み評価した。結果、従来問題であった回路規模の増大を抑えるとともに、柔軟なQoSに対応しつつ大容量細粒度通信を行うスイッチを構成可能であることを示した。特に細粒度通信では従来の2.5倍程度の性能が得られた。3.として階層メモリアーキテクチャを利用しかつ、最終段に従来のパトリシアツリーよりも効率よく検索ツリーを管理できる拡張パトリシアツリーを取り入れた新しいL-Gearを提案し、その性能を評価した。結果、電力消費量が大きく、拡大する経路数への対応が困難なTCAMを利用しない場合でも、80Gbps程度のスループットで高速にルーティングテーブル検索が可能であることを示した。

イ ン タ ー ネ ッ ト は I 々 の life に owe か せ な い イ ン フ ラ と し て の role を し て お り, そ の の central part で intelligence を exchange す る バ ッ ク ボ ー ン ル ー タ や コ ア ル ー タ は 単 に high speed physical wiring の に chase 従 す る だ け に leave ま ら ず, more く の プ ロ ト コ ル へ の soft に 応 seaborne し, よ り 厳 し い QoS requirements Youdaoplaceholder0 に たえる necessary がある. し か し な が ら, こ れ ら の full て を against foot に against た す ル ー タ の be now means に は definitely め hand が な い. こ の others な condition に 応 seaborne す る new し い ル ー タ ア ー キ テ ク チ ャ Tera - Gears の proposal と review 価 を line っ た. ル ー タ の を 1. The main function パ ケ ッ ト の ヘ ッ ダ parsing line を い necessary な 処 Richard を line う ネ ッ ト ワ ー ク プ ロ セ ッ サ 2. QoS に base づ き パ ケ ッ ト を destination へ distribution す る ス イ ッ チ 3. パ ケ ッ ト の あ て を 検 high-speed cable first す る ル ー テ ィ ン グ テ ー ブ ル の 3 つ に し, そ れ ぞ れ の parts で 100 GBPS の High band ス キテ プットを プットを プットを high efficiency で obtain する new <s:1> タア タア タア キテ チャである チャである. 1. と し て, both proposals の Process Learning Cache を 発 exhibition さ せ, さ ら に キ ャ ッ シ を ュ use working rate upward さ せ る Multi - Aware Cache を proposal し review 価 し た. こ の Multi - AwareCache を using す る こ と で, voIP な ど リ ア ル タ イ ム sexual が necessary か つ small さ な パ ケ ッ ト が large に さ into force れ る new し い プ ロ ト コ ル に お い て キ ャ ッ シ ュ using sharper を 3% level up さ せ, か つ necessary な プ ロ セ ッ サ コ ア number の low cut さ せ る こ と し prove し を proposals Youdaoplaceholder0. 2. Youdaoplaceholder0 て て proposed the QoS function of the S-Gearに を sheng 込み 込み comments 価 た た. Results, 従 to で あ っ た loop is の raised large を え suppression る と と も に, soft な QoS に 応 seaborne し つ つ high-capacity fine-grained communication line を う ス イ ッ チ を composition may で あ る こ と を shown し た. To use に fine-grained communication で 従 従 to <s:1> 2.5 times the degree of <s:1> performance が to られた. 3. と し て class メ モ リ ア ー キ テ ク チ ャ を using し か つ, final paragraph に 従 to の パ ト リ シ ア ツ リ ー よ り も sharper rate よ く 検 cable ツ リ ー を management で き る company, zhang パ ト リ シ ア ツ リ ー を take り れ た new し い L - Gear を proposal し, そ の を performance evaluation 価 し た. Results, large power consumption が き く, big company す る 経 imlet へ の 応 seaborne が difficult な TCAM を using し な い occasions で も, degree of 80 GBPS の ス ル ー プ ッ ト で high-speed に ル ー テ ィ ン グ テ ー ブ ル 検 cable が may で あ る こ と を shown し た.

项目成果

FPGAを用いた多自由度バイラテラル鉗子ロボットシステムの構築

利用FPGA构建多自由度双边钳机器人系统

• 发表时间: 2007
• 期刊: 電気学会産業応用部門誌 Vol.127-D,No.5
• 作者: 石井 恵奈;桂 誠一郎;西 宏章;大西 公平
• 通讯作者: 大西 公平

Improvement of Performances in Bilateral Teleoperation by Using FPGA

• DOI: 10.1109/tie.2007.898295
• 发表时间: 2007-07
• 期刊: IEEE Transactions on Industrial Electronics
• 影响因子: 7.7
• 作者: E. Ishii;H. Nishi;K. Ohnishi

Cache-based Network Processor Architecture : Evaluation with Real Network Traffic

基于缓存的网络处理器架构：使用真实网络流量进行评估

• 发表时间: 2006
• 期刊: Special Section on Novel Device Architectures and System-Integration Technologies, IEICE Transactions on Electronics Vol. E89-C, No. 11
• 作者: Michitaka Okuno;Shinji Nishimura;Shinichi Ishida;Hiroaki Nishi
• 通讯作者: Hiroaki Nishi

インターネットトラヒックにおけるローカリティに着目したルーティングテーブルルックアップ機構の提案

提出一种关注互联网流量局部性的路由表查找机制

• 发表时间: 2007
• 作者: 三野 峻徳;河合 満;西 宏章;Tomohiko Handa;小田 明裕;明石 大
• 通讯作者: 明石 大

SIP-Aware Cache を用いた広帯域VoIP HW-Engineの提案

使用 SIP 感知缓存的宽带 VoIP 硬件引擎提案

• 发表时间: 2007
• 作者: 三野 峻徳;河合 満;西 宏章;Tomohiko Handa;小田 明裕;明石 大;河合 満
• 通讯作者: 河合 満