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

基本信息

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

项目摘要

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。

在2001年，我们设计了一种通过应用控制理论解决TCP Reno问题的方法。通过应用控制理论解决了TCP Reno的拥塞回避阶段的问题，即窗口大小的不稳定。具体而言，（1）使用系统识别技术从发送者主机看到的网络的延迟特性（1）设计了一种速率控制方法，以及（2）将经典控制理论应用于获得的延迟特性的模型，这对网络波动是可靠的。首先，从发送主机查看的整个网络被建模为黑匣子，模型的参数是通过系统识别确定的。从发送主机发送的数据包的传输速率被认为是输入，而到达发送主机的ACK数据包测量的数据包延迟时间被视为输出。在发送主机上测量了数据包传输间隔和数据包延迟时间，并使用在线识别方法顺序确定模型参数。作为延迟特征的模型，使用了ARX（自动回归外饮）。接下来，将经典控制理论应用于此处获得的延迟特性模型，并设计了一种对网络变化的速率控制方法。为了改善TCP的吞吐量，我们采用了一种基于数据包延迟算法（例如TCP Vegas），而不是像TCP Reno这样的数据包讨论算法。一些模拟实验定量评估了设计的速率控制方案的有效性。