JGN-Xの研究開発

JGN-X関連研究開発の状況と

今後の展開

情報通信研究機構

テストベッド研究開発推進センター

下條 真司

TBWG-18-02

JGNが目指してきたこと

3

JGN

(H11～H16) • 通信・放送機構において、 全国規模のATM技術により 広帯域、長距離テストベッド NWを構築 • 分散リサーチセンター主導の 産学官連携研究を推進

JGN2

(H16～H20) • NICTにおいて、全国規模の 仮想イーサネット網による テストベッドNWを構築 • 広帯域化（10Gbps）、 光テストベッド、国際連携の 取り組みを開始

JGN2plus

(H20～H23) • 新世代ネットワーク技術 （仮想化技術）の取り組み を開始 • サービスプラットホーム 機能の強化（仮想化スト レージ、プロビジョニング、 オーバレイ通信など） • リサーチセンターの廃止、 大手町に研究開発拠点を 集約

JGN-X

(H23～)

最先端のNW技術を実用化につなげる

• 自ら研究グループの立ち上げ、高度運用プロ ジェクトを通じた産官学連携での研究開発力の 強化 • 新世代仮想化技術（仮想化ノード、OpenFlow、 DCN）のサービス展開と利活用、研究開発、 国際展開の推進 • コア技術（MPLS）ベースの基幹NW（IP仮想化 サービス）の展開と仮想NW技術の融合 • StarBED3_{との融合を通じて、シミュレーション、} エミュレーション、広域実システム実験まで シームレスに実現可能な有無線統合テストベッド を目指す

オーバレイ P2P

JGNのアウトカム

• ニーズとシーズのマッチングによる新技術の概念検証

• 国プロ等の大規模研究開発のサポート、実用化への橋渡し

• アーリーアダプタとして製品展開、市場形成

• ネットワーク研究開発者の育成

交通 構造物監視 ICT農業 ICT漁業 エネルギー 医療 少子 高齢化 4K/8K放送 スマート メーター 公共サービス グローバル化 イベント 光通信 オール光 NW 無線通信 無線NW SDN/仮想化 統合管理運用

シーズ

ニーズ

新アーキテクチャNW （ID-Loc分離、CCNなど） ビッグデータ 処理

JGN-Xインフラ概観

福岡 広島 岡山 仙台 NICT小金井 韓国 米国 タイ ｼﾝｶﾞﾎﾟｰﾙ 中国 光テストベッド ■小金井～K大手町 ■K大手町～N大手町 海外線 VN OF OF OF OF ワイヤレステストベッド 40G 10G DF VN 仮想化ノード OF OpenFlow DCN DCN 海外線の帯域 日本～米国：10G 日本～韓国：10G 日本～香港(中国)：10G 香港～ｼﾝｶﾞﾎﾟｰﾙ：2.4G ｼﾝｶﾞﾎﾟｰﾙ～タイ：1Gbps 凡例 1G DCN DCN OF 金沢 仮想化ストレージ StarBED 香川 沖縄 OF OF OF VN VN VN VN OF 名古屋 VN OF 高知 大阪 岩手 VN OF 東京 DCN OF 札幌 JGN-X接続拠点 NICT鹿島 NICT横須賀 NICT北陸 いしかわCL NICTけいはんな NICT神戸 つくば 東北大学 東京大学 大阪大学 九州大学 九州工業大学

5

JGN-X StarBED

3

参加研究者数

771

414

参加研究機関数

196

187

・大学、高専

82

61

・企業等

62

67

・政府系機関、自治体

38

56

・海外研究機関

12

1

・その他（協議会など）

2

2

参加研究者・機関の数

（H23年4月より合計数）

JGN-Xの特徴

JGN-Xは

最先端NW技術の検証基盤

として特化

–

最先端NW技術の実証実験

をメインサービス化

シンプルなNW利用ユーザは「能動的ユーザ」として定義し、通信トラフィックを

他の実証実験にて利活用

–

新技術の大規模展開・運用を推進する

試験的サービス運用PJ

※

を開始

研究から実用化への段階的な移行を積極的にサポートし、SDN（Software-Defined

Networking）、ネットワーク仮想化、オーバレイ・P2Pなどの実用化に寄与

– アクセスNWサービスはSINETと連携し、

インフラコストを改善

SINETと東京および大阪にて相互接続

地方自治体等との連携

_{も研究開発の要素を強化し推進}

– 地方自治体との連携

遠野（NICTの技術の展開）や高知（JGN-Xユーザとして）の取り組みなど

– 総務省との連携

先進的通信AP研究開発事業の昨年度実績：全16プロジェクト中、10プロジェクトが

JGN-Xを活用し実証実験を実施

※高度運用

PJより名称変更

JGN-Xの取り組み全体像

JGN-X基幹NWサービス （L2、L3） 管理運用統合 マルチレイヤNW統合 広域SDN展開 グローバル展開、連携 アプリケーション およびサービス アプリケーション、サービスの 高度化、実展開 国プロ連携 ユーザとの 共同実証実験 最先端NW技術の 展開、サービス化 JGN-X先進NWサービス展開 （VPLS、DCN、SDN、PIAXなど）

広域SDNの実用化へ

• NTTコミュニケーションズ：OpenFlowを活用した柔軟かつグローバルシームレスに

利用できる企業向けクラウドサービスを提供開始（2012年6月報道発表）

• Google：データセンター間NWをOpenFlowで運用（2012年4月ONS2012にて発表）

• 研究開発は総務省の各種国プロ（例：O3プロジェクト）へ発展

₉

http://www.openflow.org/wki/index.php/JGN2plus_Demo_Configuration

当時、SDN/OpenFlowはキャンパス

NW程度の規模の環境への適用が想

定されていた

2008年にJGN2plusの米国回線を活用し

広域OpenFlow実証実験

（NECと共同）

試作機器をJGN2plusで日米間相互接続、実検証

• SDN/OpenFlowの広域NWへの

適用可能性に着目

• JGN上で実展開・実検証を重ね

RISE

としてテストベッド化

JGNの成果例１

世界に先駆けSDNを広域展開、実用化を推進

JGNの成果例２

Takuya Miyazawa et al., “Experimental Demonstrations of Interworking between an Optical Packet and Circuit Integrated Network and OpenFlow-based Networks”, in Proc. of Globecom Worshop on SDNOptics, 2013

光パケット・光パス統合NWのSDN化

RISEとの制御連携技術を開発

将来的にはオール光NWの

SDNによる柔軟な制御手法

の確立へ

産業界ベースの研究開発へ

光統合ノードを含めた異種相互

接続環境にて統合SDN制御を

実現予定

•

コア（三菱）

•

メトロ（NICT）

•

アクセス（慶応大）

•

コントローラ（KDDI研）

iPOP 2014にてデモを予定

日本発技術であるオール光NWのSDN適用

（NICT NWアーキテクチャ研と共同）

4K/8K実用化に向けた取り組み

8K非圧縮伝送：8K時代のNW化されたコンテンツ制作モデル実現へ

非圧縮8K映像を東京と大阪の間で伝送

•

8K映像の伝送帯域は24Gbps＋α（誤り訂正）

– 60p、12bit RGB、デュアルグリーン方式

•

8K映像伝送システム（神奈川工科大）

100G伝送装置（NICT/JGN-X）

東阪100G回線（NTT-com）で構築

•

2月5日に録画映像を伝送、2月7日にライブ

映像を伝送（うめきたで一般公開）

大阪

(うめきた) (大手町)

東京

8Kカメラ

映像

伝送装置

JGN-X

100Gルータ

JGN-X

100Gルータ

8Kモニタ

8Kカメラ

映像

伝送装置

100GbE

8K非圧縮伝送

（東阪24Gbps＋α）

8Kモニタ(4Kx4)

映像蓄積・配信

メディアサーバ

映像蓄積・配信

メディアサーバ

100G対応

高精度分析

8K/4K映像伝送関連実験 NICTと神奈川工科大他 8K/4K映像伝送関連実験 NICTと神奈川工科大他 100GbE伝送実験 NICTとNTT-com

11

2020年（東京オリンピック）の8K放送実用化（エコシステム確立）へ

JGNの成果例３

最先端NW技術応用で地方自治体との連携を推進

岩手県

遠野市

SDNを応用した「非常時に役立つNW」

• 遠野市、日本電気、NICTの共同プロジェクト

• 複数のアクセス網を利用した回線の多重化

• リモート制御による，迅速かつ柔軟なNW構築

遠野モデル（災害時後方支援都市での耐災害ICTインフラモデル）への発展

JGNの成果例４

JGNのユーザ例１

13

総務省委託研究 平成23年度0155-0200「広域災害対応型クラウド基盤構築に向けた研究開発（高信頼クラウドサービス制御基盤技術）」

（特に）モバイルキャリアはSDN/NFVを積極的に導入を検討し、

5Gアーキテクチャの実現に向けた研究開発が進行中

RISEの広域実環境を生かしキャリアSDN技術の確立へ

総務省委託研究（KDDI研究所受託）の実証実験サポート

JGNのユーザ例２

地方における先進的取り組みをサポート

テストベッドの活用シーン

診療・調剤情報 電子カルテ等

分散共有

サーバ

分散共有

サーバ

_{高知工科大学} 岩手県立大学 JGN-X IP仮想化環境 （仮想化ストレージ）

利用機関の接続にあたっては

高知県情報ハイウェイ、高知学術情報ネットワーク

などを活用（JGN-Xと地域のネットワークとの連携）

研究実施機関

研究機関名：高知工科大学、岩手県立大学、 高知医療センター（予定） 実施期間（予定含む） • 2012年度：IP仮想化環境の構築および評価 • 2013年度：情報分散共有の実証と評価 • 2014～2015年度：実証実験による評価

概要/成果（目標）

JGN-X仮想化環境と

大学のサーバで分散共有

高知県内の

医療機関

実証実験を経て実用化へ

南海トラフ大規模災害に備えた仮想化技術による地域間連携医療情報NW

研究の概要：南海トラフで想定されている巨大地震などの広域大規模 災害に備えて、平常時には医療機関からの電子カルテ、処方・調剤や 患者本人からの服用履歴（おくすり情報BANK）などの医療情報を安全に 広域に分散・共有し、大規模災害などが発生した非常時には衛星や無線、 モバイル網も含めて動的に通信経路を再構成してアクセスできる仮想化 サーバ上の医療情報の利用を可能にする。 成果・目標：おくすり情報などの必要な医療情報を被災地など制約の ある環境でも確実に利用できるようにするため、仮想化技術などを 活用した地域間医療情報ネットワークシステムの研究開発を行う。

JGNの国際接続を生かし

日本発技術のグローバル展開モデルを検証

•

SC2011にて高帯域サービス向け動的制御技術をデモンストレーション

•

アジア、米国、欧州のテストベッドが連携し、仮想NW環境を構築

•

NTTのNSI技術、PCE/VNTM技術、高精度PerfSONAR技術、KDDI/AISTのDCN/NSI

技術を連携動作

（PCE: Path Computation Engine、VNTM: Virtual Network Toplogy Manager）

15

放送局中継NW向けサービスのPCE技術による高度化

（ NTTコミュニケーションズが検討中）

JGNの海外連携におけるアプローチ

（東南）アジア

欧米

日本の先進技術を展開

•

アジア回線を生かし、日本の

実証実験を展開

•

雪まつり、APANなど

•

先進インフラの管理運用での

協業を通じて技術移転

•

RISEの展開（インターン生

受入れ、ハンズオン）

•

APAN/TEINとの連携（APAN

FI Testbed WG等の運営、

PerfSONAR展開）

研究開発で競争力を向上

•

テストベッドの相互接続

•

Internet2/NDDI/GENI、

GEANT/FIRE、SCのデモ

•

共同研究PJとの連携

•

日米（NSF）

•

日欧（FP7）

広域SDN（RISE）をグローバルに相互接続

日本のSDN研究のプレゼンスを向上

17

• 米国：OS

3

E（Internet2上のSDNによる仮想回線サービス）と相互接続

• RISEコントローラの機能をOS

3

_{Eコントローラに組込み、動作を検証}

• 欧州：OFELIA（GÉANT 上のSDNテストベッドサービス）と相互接続

• RISEスライスとOFELIAスライスを相互接続し、日欧をまたぐSDN環境を実現

• アジア（タイ、シンガポール）：RISE/JGN-Xを展開

• JGN-Xアジア回線を活用し、RISE（NEC製スイッチで構成）を展開、

その構築・実証実験で協業、さらにはインターンを受け入れ技術移転

JGNの海外取り組み例１

欧州

アジア

米国

日本のSDN技術を東南アジアへ積極的に移転

Future Internet Workshop @Thailand（2013/12/3-4）

主催

タイNECTEC/Uninet（当センターMoU締結先）

背景と目的

– SDN/OpenFlowテストベッドRISEの拠点を

タイ、シンガポールに整備

– NECTEC、UninetよりSDN/OpenFlow技術

についてインターン生を受け入れ

– タイ国内での新世代NW技術の研究開発、

SDNインフラ展開を推進

プログラム

– TEIN4 Thailand Launch Eventおよび

Future Internetワークショップ

• NICTからはワークショップ内での講演、

RISEの利用方法などを紹介

– SDN/OpenFlow講習会（当センターの

インターン生によるタイ語でのNEC製

ソフトウエアの講習）

JGNの海外取り組み例２

次期中期に向けたJGNの方向性

取り組み例

• 光通信技術を取り入れたコアNW技術

– 400G技術の展開および活用

– オール光の実用化を支えるNWとして

• 最先端NW技術の実用化に向けた取り組み

– HIMALIS（ID-Locator分離NW技術）やCCNX（Content-Centric

NW技術）などの新しいNWアーキテクチャを展開

• ソーシャルICT実現に向けたアクセス・バックボーンNW技術

– モバイル・ワイヤレスTBを支えるNWとして

• SDN相互接続（インタードメインSDN）

– RISEおよびO3プロジェクトの成果を活用し国際連携

最先端技術のための新しい機能をロジカルに合体させる形で、

新たなグランドデザインを描くべく、検討中

光パス・光パケット統合＋100G/400G

21

～fy2015（今中期）

実証実験

小金井

K大手町

東北大

fy2016～（次中期）

関東で展開

小金井

K大手町

東北大

N大手町

横浜or

横須賀

小金井

K大手町

東北大

N大手町

横浜or

横須賀

堂島

Fy2020（東京オリンピック）

東京～大阪間へ展開

ファイバ イーサネット

東阪間8K非圧縮映像

（100Gbps超）伝送デモ

新しいNWアーキテクチャの実展開

ホスト

ゲートウエイ

マルチホーム接続

Transit Network

ゲートウエイ

• ID を見てパケット転送

• Transit Network、

Edge Network 間の

ロケータ変換

ホスト

名前解決サーバ群

• ホスト名と ID・ロケータの

対応を管理

• ID を見てパケット

送受信

IPv6 Edge Network

IPv4 Edge Network

•

各ホストがユニークな ID を使い、

通信相手を識別して通信 (ID通信)

•

異ネットワーク層間通信、

モビリティ、マルチホーム通信対応

•

アクセス認証、データセキュリティを

サポート

ID ベース

のホスト認証、

データセキュリティを提供

ネットワーク層で

ルーティング

• ID を見てパケット

送受信

ネットワーク層で

ルーティング

ネットワーク層で

ルーティング

特徴

HIMALISアーキテクチャ

場所に届ける通信から、モノへ届ける通信への変革

H

eterogeneity

I

nclusion,

M

obility

A

daptation Through

L

ocator/

I

dentifier

S

eparation

V. Kafle et al., IEEE ComMag, 201

0

.

現在NICTでプロトタイプを開発中、次中期ではJGN上に展開し、

試験サービス運用を検討中

ソーシャルICT実現に向けた取り組みへ

監視カメラ等々

農漁業用

各種産業用

センサ

構造物監視、

防災センサ

道路標示等

高齢者・障害者対応

健康、介護

各種表示

海外連携、各国各地

域・機関との連携

・・・

各種センシングデータ

クラウドビッグデータ・情報分析

プローブカー,交通

物流、人流

位置情報、車内表示

環境センサー

地域・気象情報等

観光、イベント等

スマートメータ

（電力、ガス、水道等）

街角表示

スマートフォン、

センサ・表示

データ収集

社会還元

分析

見える化

ソーシャルICT@NICT

は様々な地域の様々な社

会的課題に取り組みます

地方自治体等と様々

な社会的課題で連携

23

ソーシャルICTを支えるJGN-Xの100G化

福岡 広島 岡山 仙台 NICT小金井 海外線 VN OF OF OF OF 100G 10G DF VN 仮想化ノード OF OpenFlow DCN DCN 凡例 1G DCN DCN OF ﾌｨｰﾙﾄﾞ実証 金沢 仮想化ストレージ 香川 沖縄 OF VN VN VN 名古屋 VN OF 高知 大阪 岩手 VN OF 東京 DCN OF 札幌 沖縄電磁波 技術センター ユニバーサル コミュニケーション 研究所（けいはんな） ﾌｨｰﾙﾄﾞ実証 北陸StarBED 技術センター ワイヤレスネット ワーク研究所 （横須賀） 大規模計算 処理リソース センサーネット ワークフィールド 実証設備 降雨レーダ 高機能ストレージ 高機能ネットワーク ノード ◎北陸StarBEDセンター、けいはんな、横須賀に400サーバ、 4000VM規模の大規模計算処理リソースを設置 ◎けいはんなにM2Mデータセンターを整備 ◎神戸、沖縄にフェーズドアレイ降雨レーダと風を計測する レーダを設置。既存の大阪大学のレーダとネットワーク化 ◎JGN-X基幹ノードを中心に高機能ネットワークノード設備 （10か所）を整備、併せて東名阪の基幹ノード横にNW内 処理を補強する高機能ストレージ設備（4か所）を整備 ◎大容量回線が必要となる北陸―小金井間、東京－大阪間の 回線を100G化。 構造化 メタデータ作成 情報統合 収集・登録 M2Mデータセンター 横断検索

SDNの次の技術チャレンジ＝インタードメインSDN

Software Defined Exchange (SDX)

SDXの三つの考え方

– 複数のSDNドメインの相互接続

– 現行のインターネットドメインとSDNドメインの相互接続

– インターネットエクスチェンジ（IX）のSDNによる高機能化

25

AS A AS B AS C SDN B SDN A SDN C Internet SDN IX

End-to-End SDN

アーキテクチャ

（開発中）

End-to-End SDN

エンドサービスロジックレイヤ エンドサービスが欲しい制御を ロジック化する

Inter-Domain SDN

転送装置マネージメントレイヤ ドメイン内ポリシーとドメイン外 ポリシーとの調停

Intra-Domain SDN

転送装置コントロールレイヤ ドメイン内ポリシーの実現 E2E SDN Inter SDN Intra SDN IntraSDN Inter SDN Intra SDN Inter SDN Intra SDN IntraSDN E2E SDN Inter SDN Intra SDN 河合「SDNのスケーラビリティ～End-to-End SDNを目指して～」SDN Japan 2012より

RISEへの組み込み

サービス利用へ

広域テストベッドのあり方

広域テストベッドは研究開発と

展開普及の両方の段階で必要

– 連携も必要

現在は研究開発に大きくシフト

– 展開普及を支えるインフラ

になりきれていない

– 研究開発PJとしての成果の

規模感に乏しい

JGNの役割（アウトカム）の

再検討が必要

– 研究開発PJの見直し

– 回線インフラモデル（国内、

国際）の見直し

– 研究開発と展開普及の両立

をどう実現するか

研究開発

• NICT自主研究

• 総務省SCOPE

展開普及

• NICT委託研究

• 総務省国プロ

新世代ネットワーク＝SDN?

Deep Programmability

ID/Locator 分離

CCN, ICN..

有無線統合

IoT/M2M

ソーシャルICTの実現をにらみながらFIT GAP

１ 活動内容

（注意）WGの活動内容については、開催会合での議論や検討にとどまらず、WG関係者が、様々な場面で取り組んでいくものであり、それらは適 宜WGメンバーにフィードバックしていく方針。

（１） 新世代ネットワーク技術の進展につながるJGN-X利用の促進

・JGN-X利用ｻｰﾋﾞｽ（ﾊﾟｰﾄﾅｼｯﾌﾟｻｰﾋﾞｽ）の充実・拡大、その周知、利用事例の紹介による社会還元を意識した利活用の促進 （自治体等も含めた産学官連携） ・StarBED ３_{との効果的な連携手法・利用促進方策の検討及び順次実証} ・有線・無線統合ﾃｽﾄﾍﾞｯﾄﾞの実現に向けた検討 ・ﾓﾊﾞｲﾙ・ﾜｲﾔﾚｽﾃｽﾄﾍﾞｯﾄﾞ、耐災害ICT研究ｾﾝﾀｰ、 WINDS等の関連ﾃｽﾄﾍﾞｯﾄﾞとの連携手法の検討及び順次実証 ・Ｈ28年以降の次期ﾃｽﾄﾍﾞｯﾄﾞの在り方についての検討（2020年東京ｵﾘﾝﾋﾟｯｸにおけるﾃｽﾄﾍﾞｯﾄﾞとしての貢献も併せて検討） ・上記に関連する支援手法（ﾈｯﾄﾜｰｸ構成,支援体制,研究テーマ等）の検討 等

（２） 関連WG及び関連団体・ﾌｫｰﾗﾑ等との連携強化

・実現戦略WG（仮称）との連携により、同WGで策定、研究開発されるｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝの実証に当ってのJGN-Xへの展開可能性の検討 ・ｱｾｽﾒﾝﾄWGに設置された仮想化分科会と連携した仮想化環境の活用手法の具体化 ・ｸﾗｳﾄﾞやﾜｲﾔﾚｽの関連団体やﾌｫｰﾗﾑとの連携状況を踏まえた連携手法の検討及び順次実証

（３） グローバル連携の促進

・学術ネットワークとの協力を踏まえ、JGN-Xを活用した欧米・アジアとの連携状況を踏まえた戦略的な連携手法の検討（ICTによる ｸﾞﾛｰﾊﾞﾙ・ｲﾉﾍﾞｰｼｮﾝ・ｿﾘｭｰｼｮﾝの創出、先端ICTでの国際競争力の強化、新興国ﾏｰｹｯﾄの拡大(ﾁｭｰﾄﾘｱﾙ実施による技術の展開)等 を目指す）及び順次実証

（１）４～５月 第１８回ＷＧ

・総会を踏まえた今年度の活動方針の報告、JGN-X及びStarBED ３_{の連携研究の紹介、最新トピックの講演 等}

（２）７～８月 第１９回ＷＧ

・JGN-X及びStarBEDのｻｰﾋﾞｽ・研究ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄの利用・促進方策の検討、関連WG・団体等の取組紹介、海外活動・動向の紹介 等

（３）１１～１２月 第２０回ＷＧ

・年間活動のまとめ、次年活動方針の検討 等

３ 平成２６年活動方針

２ ＷＧのスケジュール

(注)赤字が25年からの変更箇所