バッファリング遅延ゼロ・100％リンク利用率を達成する理想的な輻輳制御の追求

追求理想的拥塞控制，实现零缓冲延迟和100%的链路利用率

• 批准号: 20K11786
• 负责人: 内海 哲史
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Fukushima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K11786/
• 关键词: BBR; CUBIC; 輻輳制御アルゴリズム; バッファブロート; バッファリング遅延; スループット; 公平性; インターネット; Bufferbloat; 輻輳制御

【具体的内容】本研究では、遅延時間が小さく、100％の回線利用率を達成する理想的な輻輳制御アルゴリズムを実現することを目的とする。具体的には、バッファブロートと呼ばれる、遅延時間が数秒クラスに増大する輻輳問題に着目する。従来の輻輳制御アルゴリズムでは用いられていないネットワーク計測手法を活用し、数学的裏付けのある正確な輻輳状態推定方法を提案する。その結果を、新たな輻輳制御アルゴリズムへ応用する。提案手法の有効性を数学的に保証すると共に、実ネットワーク環境下での実験により実用性の検証を行った。2020年度までは、我々の提案するアルゴリズム（提案アルゴリズム）の性能評価がシミュレーション実験にとどまっていたが、実機実験による性能評価を実施できるように、2021年度と2022年度中に提案アルゴリズムのオペレーティングシステム(OS)への実装も進め、2022年度に、実機実験による性能評価を実施した。また、2021年度に実施した、従来型の輻輳制御アルゴリズムであるCUBICと遅延を抑える輻輳制御アルゴリズムであるBBRとの競合時における公平性の改善についての研究について、2022年度中に論文が国際会議に採択され、研究発表を行った。【意義】提案アルゴリズムの実機での実現し、その性能を評価した。その結果、Google社が2016年に発表した遅延を抑える輻輳制御アルゴリズムであるBBRの性能（バッファリング遅延とフロー間の公平性）を大幅に改善できることを確認した。【重要性】提案アルゴリズムが実機でも高性能を実現できることを確認したことで、BBRよりも小さいバッファリング遅延・100%に近い回線利用率、フロー間の優れた公平性を達成する手段を実現したといえる。また、従来型の輻輳制御アルゴリズムとの公平性を改善する手法を発表したことで、BBRや提案アルゴリズムの普及に貢献できると考える。

[Details] This study aims to achieve an ideal convergence control system with a short delay time and 100% loop utilization. The specific problem of convergence is that the delay time is a few seconds. A new method for estimating convergence state is proposed. As a result, the new convergence control system is used to control the flow of information. The proposed method is effective, mathematical, and practical. In 2020, the performance evaluation of our proposal was carried out in the middle of the project, and the performance evaluation of the actual project was carried out in the middle of the project. In 2021 and 2022, the performance evaluation of the proposal was carried out in the middle of the project. In 2021, the implementation of CUBIC and delay in convergence control and improvement of fairness in BBR and competition time will be carried out. In 2022, the paper will be collected and presented at international conferences. [Significance] The proposal is based on the evaluation of the performance of the machine. As a result, Google's performance in 2016 has improved significantly. [Importance] The proposal was made to ensure that high performance was achieved and that the BBR was maintained at a low level, with a delay of 100% in the near loop utilization and fairness achieved. A study on the ways to improve fairness of convergence control systems and the contribution of BBR to the popularization of convergence control systems

项目成果

輻輳制御アルゴリズムと解析モデルと公平性（あるいは親和性）

拥塞控制算法、分析模型和公平性（或亲和性）

• 发表时间: 2022
• 作者: 小田 知央;廣川 優;近藤 宇智朗;嶋吉 隆夫;笠原 義晃;内海 哲史
• 通讯作者: 内海 哲史

Refining Calculation Algorithm for Packet Pacing Rate of BBR

BBR数据包调步率的细化计算算法

• 发表时间: 2021
• 作者: Satoshi Utsumi;Go Hasegawa
• 通讯作者: Go Hasegawa

Improving Inter-Protocol Fairness Based on Estimated Behavior of Competing Flows

基于竞争流的估计行为提高协议间公平性

• 发表时间: 2022
• 作者: Satoshi Utsumi;Go Hasegawa
• 通讯作者: Go Hasegawa

福島大学理工学群共生システム理工学類 内海研究室

福岛大学理工学院、共生系统理工学院、内海研究室

インターネットにおけるふくそう制御アルゴリズム

互联网中的拥塞控制算法

• 发表时间: 2023
• 期刊: 電子情報通信学会通信ソサイエティマガジンB-plus
• 作者: 野間崎晃文;河野英太郎;角田良明;内海哲史
• 通讯作者: 内海哲史