ロバスト制御理論を応用した超高速トランスポート層通信プロトコルTCPの研究開発

应用鲁棒控制理论的超高速传输层通信协议TCP的研究与开发

• 批准号: 13224066
• 负责人: 大崎 博之
• 金额: --
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13224066/
• 关键词: 制御理論; システム同定; レート制御方式; ブラックボックスモデル; ARX; 遅延に基づく輻輳制御

平成13年度では、制御理論を応用することにより、TCP Renoの問題点を解消する方式を設計した。主に、定常状態においてもウィンドウサイズが安定しないという、TCP Renoの輻輳回避フェーズの問題点を、制御理論を適用することにより解消した。具体的には、(1)システム同定手法を用いて、送信側ホストから見たネットワークの遅延特性を数学的にモデル化する、(2)得られた遅延特性のモデルに対して、古典制御理論を適用することにより、ネットワークの変動に対してもロバストとなる、レート制御方式を設計した。まず、送信側ホストから見たネットワーク全体を、ブラックボックスとしてモデル化し、モデルのパラメータをシステム同定によって決定した。送信側ホストから送信するパケットの送信レートを入力と考え、送信側ホストに到着するACKパケットによって計測するパケット遅延時間を出力と考えた。送信側ホストにおいて、パケット送信間隔およびパケット遅延時間を測定し、オンライン同定法を用いて逐次的にモデルのパラメータを決定した。遅延特性のモデルとしては、ARX (Auto-Regressive eXogeneous)を用いた。次に、ここで得られた遅延特性のモデルに対して、古典制御理論を適用し、ネットワークの変動に対してロバストとなるレート制御方式を設計した。TCPのスループット向上のため、TCP Renoのようなパケット棄却に基づくアルゴリズムではなく、TCP Vegasのようなパケット遅延に基づくアルゴリズムを採用した。いくつかのシミュレーション実験により、設計したレート制御方式の有効性を定量的に評価した。

In the 13th year of the Heisei era, で た and the theory of control を応 designed the を た using する とによ とによ and を応, and the TCP Reno problem point を solution する method を. Main に, steady state に お い て も ウ ィ ン ド ウ サ イ ズ が settle し な い と い う, TCP Reno の world avoid フ ェ ー ズ の を, suppression theory を applicable す る こ と に よ り null し た. Specific に は, (1) シ ス テ ム with fixed technique を い て, messenger side ホ ス ト か ら see た ネ ッ ト ワ ー ク の 遅 delay characteristics を mathematical に モ デ ル change す る, (2) ら れ た 遅 delay feature の モ デ ル に し seaborne て, the classical theory of suppression を applicable す る こ と に よ り, ネ ッ ト ワ ー ク の - move に し seaborne て も ロ バ ス ト と な る, レ ー ト suppression The formula を is designed for た. ま ず, messenger side ホ ス ト か ら see た ネ ッ ト ワ ー ク all を, ブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス と し て モ デ ル し, モ デ ル の パ ラ メ ー タ を シ ス テ ム with fixed に よ っ て decided し た. Messenger side ホ ス ト か ら messenger す る パ ケ ッ ト の messenger レ ー ト を え と into force test, messenger side ホ ス ト に to the す る ACK パ ケ ッ ト に よ っ て measuring す る パ ケ ッ ト 遅 delay between を output と exam え た. Messenger side ホ ス ト に お い て, パ ケ ッ ト messenger interval お よ び パ ケ ッ ト 遅 delay between を し, オ ン ラ イ ン with optional を い て successive に モ デ ル の パ ラ メ ー タ を decided し た. The 遅 extended characteristics are モデ モデ と と て て た, and ARX (Auto-Regressive eXogeneous)を uses 遅 た. に, こ こ で have ら れ た 遅 delay feature の モ デ ル に し seaborne て, the classical theory of suppression を し, ネ ッ ト ワ ー ク の - move に し seaborne て ロ バ ス ト と な る レ ー ト suppression way を design し た. TCP の ス ル ー プ ッ ト upward の た め, TCP Reno の よ う な パ ケ ッ ト abandon but に づ く ア ル ゴ リ ズ ム で は な く, TCP Vegas の よ う な パ ケ ッ ト 遅 delay に base づ く ア ル ゴ リ ズ ム を using し た. い く つ か の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン be 験 に よ り, design し た レ ー ト の have sharper sex suppression way を に of quantitative evaluation of 価 し た.

项目成果

森田 光茂, 大崎 博之, 村田 正幸: "インターネットにおけるパケット伝送遅延時間の測定およびシステム同定によるモデル化に関する検討"電子情報通信学会技術研究報告(SSE2001-243). (Mar.). 55-62 (2001)

Mitsushige Morita、Hiroyuki Osaki、Masayuki Murata：“互联网中数据包传输延迟时间的测量和系统识别建模的研究”IEICE 技术报告（SSE2001-243）（2001 年 3 月）。

H.Ohsaki, M.Morita, M.Murata: "On modeling round-trip time dynamics of the Internet using system identification"Proceedings of the 16th International Conference on Information Networking (ICOIN-16). (Jan.). (2002)

H.Ohsaki、M.Morita、M.Murata：“利用系统识别对互联网的往返时间动态进行建模”第 16 届国际信息网络会议 (ICOIN-16) 会议记录。

森田 光茂, 大崎 博之, 村田 正幸: "システム同定を用いたインターネットのパケット伝送遅延時間のモデル化に関する検討"電子情報通信学会技術研究報告(NS2001-160). (Nov.). 41-46 (2001)

Mitsushige Morita、Hiroyuki Osaki、Masayuki Murata：“使用系统识别对互联网数据包传输延迟时间进行建模的研究”IEICE 技术报告（NS2001-160）（11 月）。

森田 光茂, 大崎 博之, 村田 正幸: "インターネットにおけるパケット伝送遅延時間のモデルを用いたレート制御方式の設計に関する一検討"電子情報通信学会技術研究報告(NS2002-27). (Mar.). (2002)

Mitsushige Morita、Hiroyuki Osaki、Masayuki Murata：“使用互联网中数据包传输延迟时间模型的速率控制方法的设计研究”IEICE 技术报告（NS2002-27）（2002 年 3 月）。