[論文レビュー] Worst Case Buffer Requirements For Tcp Over ABR

Bobby Vandalore, Shivkumar Kalyanaraman+3 more|ArXiv.org|Sep 22, 1998

Network Traffic and Congestion Control参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、TCPトラフィックがATMの利用可能ビットレート（ABR）サービスを介して送信される場合の最悪ケースにおけるバッファ要件を分析しており、複数のTCPソースが、コンgestionウィンドウと許可セルレート（ACR）が高くなる状況で同時に大規模なバーストを送信する状況に注目している。解析的モデリングとシミュレーションを用いて、ERICA+スイッチアルゴリズムが極端な条件下でもキュー長とバッファ使用量を効果的に制御し、ABRネットワークにおける安定したパフォーマンスを確保できることを示している。

ABSTRACT

ATM (asynchronous transfer mode) is the technology chosen for the Broadband Integrated Services Digital Network (B-ISDN). The ATM ABR (available bit rate) service can be used to transport ``best-effort'' traffic. In this paper, we extend our earlier work on the buffer requirements problem for TCP over ABR. Here, a worst case scenario is generated such that TCP sources send a burst of data at the time when the sources have large congestion windows and the ACRs (allowed cell rates) for ABR are high. We find that ABR using the ERICA+ switch algorithm can control the maximum queue lengths (hence the buffer requirements) even for the worst case. We present analytical arguments for the expected queue length and simulation results for different number of sources values and parameter values.

研究の動機と目的

• ATM ABRネットワークにおける最悪ケースのトラフィック条件下でのTCPトラフィックのバッファ要件を評価すること。
• 大きなTCPコンステレーションウィンドウと高いACRが、キューの過剰な蓄積を引き起こすシナリオを特定すること。
• ERICA+スイッチアルゴリズムがキュー長とバッファ使用量を制御する効果性を評価すること。
• 極端な負荷下でのバッファ安定性について、解析的およびシミュレーションベースの検証を提供すること。

提案手法

• 高コンステレーションウィンドウおよび高ACR条件下でのTCP動作をモデル化し、最悪ケースのトラフィックバーストをシミュレートすること。
• 先行研究におけるバッファ要件の拡張として、ABRネットワークにおけるキュー長ダイナミクスの形式的分析を実施すること。
• ABRスイッチでERICA+レートベースのコンステレーション制御アルゴリズムを適用し、セル送信レートを制御すること。
• さまざまなソースおよびパラメータ設定下での期待キュー長を予測するための解析的導出を実施すること。
• 理論的結果の妥当性を検証するため、異なるTCPソース数とACR設定を用いたシミュレーションを実施すること。
• 異なるパラメータ値におけるキュー長パフォーマンスを比較し、ERICA+のストレス下でのロバストネスを評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 最悪ケースのバースト条件下におけるATM ABR上でのTCPトラフィックの最大バッファ要件は何か？
• RQ2 複数のTCPソースが同時にバーストを送信する状況で、ERICA+アルゴリズムはキュー長をどのように制御するか？
• RQ3 TCPコンステレーションウィンドウのサイズ、ACR、およびABRネットワークにおけるキューの蓄積との関係は何か？
• RQ4 解析的モデルは、TCPトラフィックを伴うABRネットワークにおける最悪ケースキュー長を正確に予測できるか？
• RQ5 異なる数のソースとACR値は、極端な負荷下でのバッファ安定性にどのように影響するか？

主な発見

• 大きなTCPコンステレーションウィンドウと高いACRが併存する最悪ケースでは、キューの蓄積が顕著に増加するが、ERICA+アルゴリズムがその増加を効果的に制限している。
• 解析的モデルは、さまざまなソースおよびパラメータの組み合わせ下での期待キュー長を正確に予測している。
• シミュレーションにより、ERICA+が極端なバースト条件下でもキュー長を有界に保っていることが確認された。
• TCPソース数やACR設定が異なる場合でも、バッファ要件は管理可能で予測可能である。
• ERICA+アルゴリズムはキュー長の制御においてロバストであり、ABRネットワークにおける安定したパフォーマンスを確保している。
• 本研究は、ABRにERICA+を適用することで、最悪ケースでも過剰なバッファ要件を伴わずにTCPトラフィックをサポートできることを確認した。