[論文レビュー] Characterization of P2P IPTV Traffic: Scaling Analysis

Thomas Silverston, Olivier Fourmaux+1 more|ArXiv.org|Apr 24, 2007

Peer-to-Peer Network Technologies参考文献 6被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、2006年FIFAワールドカップ期におけるウェーブレットに基づく解析を用いて、P2P IPTVトラフィックのマルチスケール特性を提示している。TCPトラフィックは周期的であるのに対し、UDPトラフィックは長距離自己相似性を示す。本研究では、シグナルトラフィックがダウンロードトラフィックに顕著な影響を及ぼすが、アップロードに及ぼす影響は小さいことが判明した。また、アップロードとダウンロードのトラフィックは異なるスケーリング特性を示しており、P2P IPTVシステムの正確なシミュレーションには双方向的で詳細なトラフィックモデリングが不可欠である。

ABSTRACT

P2P IPTV applications arise on the Internet and will be massively used in the future. It is expected that P2P IPTV will contribute to increase the overall Internet traffic. In this context, it is important to measure the impact of P2P IPTV on the networks and to characterize this traffic. Dur- ing the 2006 FIFA World Cup, we performed an extensive measurement campaign. We measured network traffic generated by broadcasting soc- cer games by the most popular P2P IPTV applications, namely PPLive, PPStream, SOPCast and TVAnts. From the collected data, we charac- terized the P2P IPTV traffic structure at different time scales by using wavelet based transform method. To the best of our knowledge, this is the first work, which presents a complete multiscale analysis of the P2P IPTV traffic. Our results show that the scaling properties of the TCP traffic present periodic behavior whereas the UDP traffic is stationary and lead to long- range depedency characteristics. For all the applications, the download traffic has different characteristics than the upload traffic. The signaling traffic has a significant impact on the download traffic but it has negligible impact on the upload. Both sides of the traffic and its granularity has to be taken into account to design accurate P2P IPTV traffic models.

研究の動機と目的

• 主要なライブイベント中に複数の時間スケールでP2P IPTVトラフィックのスケーリング行動を特徴付けること。
• P2P IPTVシステムにおけるシグナルトラフィックがアップロードおよびダウンロードトラフィックに与える影響を理解すること。
• PPLive、PPStream、SOPCast、TVAntsといったTCPベースおよびUDPベースのP2P IPTVアプリケーションのトラフィック特性を比較すること。
• トラフィックの粒度および双方向トラフィック特性が、P2P IPTVの合成トラフィックモデルの正確性に与える影響を調査すること。
• P2P IPTVシステムにおけるネットワークプロビジョニング、QoS管理、スケーラブルアーキテクチャ設計のための知見を提供すること。

提案手法

• 2006年FIFAワールドカップ期に大規模な測定キャンペーンを実施し、4つの主要なP2P IPTVアプリケーションからのトラフィックを収集した。
• ウェーブレットに基づく変換手法を用いて、複数の時間スケールでのトラフィック構造を分析し、マルチスケール特徴付けを可能にした。
• エネルギースペクトル解析を用いて、TCPトラフィックの周期的行動とUDPトラフィックの定常性を検出した。
• 定常性テストを実施し、UDPトラフィックにおける長距離自己相似性（LRD）とそのネットワーク行動への影響を評価した。
• 集計トラフィックと上位フローのトラフィックを比較し、モデリングの正確性に与えるトラフィックの粒度の役割を評価した。
• シグナルトラフィックを別個に分析し、アップロードとダウンロードのトラフィック特性に与える影響を定量的に評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 P2P IPTVにおけるTCPおよびUDPトラフィックのスケーリング特性は、複数の時間スケールでどのように異なるか？
• RQ2 P2P IPTVシステムにおけるシグナルトラフィックは、アップロードおよびダウンロードトラフィックにどのような影響を及えるか？
• RQ3 P2P IPTVアプリケーションにおいて、アップロードとダウンロードのトラフィックがどの程度異なる統計的行動を示すか？
• RQ4 トラフィックの粒度は、P2P IPTVトラフィックモデルの正確性にどのように影響するか？
• RQ5 UDPベースのP2P IPTVトラフィックにおける長距離自己相似性が、ネットワークQoSおよびスケーラビリティに与える影響は何か？

主な発見

• TCPベースのP2P IPTVアプリケーションは、トラフィックに周期的行動を示し、5.12秒（j=8）の時間スケールに明確なエネルギーのピークを示しており、5秒周期を示している。
• UDPベースのP2P IPTVアプリケーションは、アップロードおよびダウンロード両方のトラフィックで定常的でない、予測困難なトラフィックパターンを示す長距離自己相似性（LRD）を示している。
• シグナルトラフィックはダウンロードトラフィックのスケーリング特性に顕著な影響を及ぼすが、アップロードトラフィックにはほとんど影響しないことから、トラフィック制御メカニズムにおける非対称性が浮き彫りになった。
• P2P IPTVシステムのダウンロードトラフィックはアップロードトラフィックと異なるスケーリング特性を示しており、両方向を別々にモデリングする必要がある。
• P2P IPTVシステムの集計トラフィックは、上位の個別フローのトラフィックと同一のスケーリング行動を示さないため、モデリングにおいてトラフィックの粒度を考慮しないと不正確なシミュレーション結果が得られることを示している。
• 非弾性動画ストリーミングにUDPが使用されることによりLRDが生じ、予測困難なネットワーク状態が生じるため、QoSの提供が複雑化し、UDPがリアルタイムトラフィックに本質的に適しているという仮定に疑問が呈される。