[論文レビュー] Buffer Requirements For TCP/IP Over ABR

Shivkumar Kalyanaraman, Raj Jain+2 more|ArXiv.org|Sep 24, 1998

Network Traffic and Congestion Control被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、ATMの利用可能ビットレート（ABR）サービスにおけるTCP/IPトラフィックのバッファ要件を分析し、スイッチにおける最大バッファサイズが、仮想回路の最大往復時間（RTT）に線形に比例することを提案している。ERICAスイッチアルゴリズムを用いて、バッファ要件がTCPソースの数に依存しなくなり、動的レート制御とフィードバックメカニズムにより、最小限で予測可能なバッファリングでセル損失をゼロに抑えることを実証している。

ABSTRACT

We study the buffering requirements for zero cell loss for TCP over ABR. We show that the maximum buffers required at the switch is proportional to the maximum round trip time (RTT) of all VCs through the link. The number of round-trips depends upon the the switch algorithm used. With our ERICA [erica-final] switch algorithm, we find that the buffering required is independent of the number of TCP sources. We substantiate our arguments with simulation results.

研究の動機と目的

• ATMの利用可能ビットレート（ABR）サービスにおけるTCP/IPトラフィックのバッファサイズ要件を、セル損失ゼロを達成するために特定すること。
• RTT やTCPソース数などのネットワークパラメータの変化に伴うバッファ要件のスケーリング特性を分析すること。
• ERICAスイッチアルゴリズムが、さまざまなトラフィック状態下でもバッファ要件を最小限に抑える有効性を評価すること。
• TCPトラフィックを伴うABRネットワークにおける効率的なバッファ割り当ての理論的およびシミュレーション的基盤を提供すること。

提案手法

• 著者らは、TCPトラフィック下でのABRスイッチにおけるバッファ要件をモデル化し、バッファサイズの主な決定要因としてRTTに注目している。
• フィードバックを用いて送信レートを調整するERICA（フィードバックベースのレート制御による早期ランダムセル破棄）スイッチアルゴリズムの動作を分析している。
• 解析により、バッファサイズが、リンクを通るすべての仮想回路（VC）における最大RTTに依存することを導出している。
• 理論的モデルの妥当性を検証するために、異なるTCPソース数におけるバッファ使用状況を比較するシミュレーションフレームワークを用いている。
• ERICAにおけるフィードバックベースのレート制御により、バッファの占有量がソース数に依存せず、常に有界に保たれることを保証している。
• モデルは、フィードバックとレート適応が理想的であると仮定しており、セル損失は事前のレート低減によって防止されている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ABRネットワークにおけるTCPトラフィックを扱う際、バッファサイズと往復時間（RTT）の関係は何か？
• RQ2 TCPソース数の増加が、ABRスイッチにおけるバッファ要件にどのように影響するか？
• RQ3 フィードバックベースのスイッチアルゴリズム（例：ERICA）は、バッファサイズをTCPソース数に依存させないか？
• RQ4 ABRサービスにおけるTCPトラフィックを想定した場合、セル損失ゼロを保証するための最大バッファサイズは何か？
• RQ5 ERICAアルゴリズムは、さまざまなトラフィック負荷とRTTに対応して、どのように安定したバッファ占有量を維持するか？

主な発見

• ABRスイッチにおけるバッファサイズは、リンクを通るすべての仮想回路の最大RTTに比例するが、ソース数には依存しない。
• ERICAアルゴリズムを用いることで、バッファ要件がTCPソース数に依存しなくなり、スケーラブルなバッファ使用が可能になる。
• シミュレーション結果により、ERICAは高負荷時でも低バッファ占有を維持し、セル損失ゼロを達成することが確認された。
• 必要な最大バッファサイズは有界で予測可能であり、ソース数とは無関係にRTTにのみ比例して増加する。
• ERICAにおけるフィードバックメカニズムにより、混雑が発生する前に送信元レートを調整することで、バッファオーバーフローが効果的に防止される。
• 理論的モデルとシミュレーションの両方から、ERICAは最小限のバッファ領域で安定した性能を発揮することが示された。