[論文レビュー] The ERICA Switch Algorithm for ABR Traffic Management in ATM Networks

Shivkumar Kalyanaraman, Raj Jain+3 more|ArXiv.org|Sep 23, 1998

Network Traffic and Congestion Control被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、ATMネットワークにおけるABRトラフィック管理のためのERICAスイッチアルゴリズムを提案する。このアルゴリズムは、スイッチレベルでの負荷監視に基づく明示的レートフィードバックを用い、公平性、効率性、低キューイング遅延、迅速な過渡応答を実現する。アルゴリズムは利用可能容量を計算し、送信元の送信レートを動的に調整する。測定誤差に対して頑健であり、シミュレーションおよび実世界の実装において優れた性能を示す。

ABSTRACT

We propose an explicit rate indication scheme for congestion avoidance in ATM networks. In this scheme, the network switches monitor their load on each link, determining a load factor, the available capacity, and the number of currently active virtual channels. This information is used to advise the sources about the rates at which they should transmit. The algorithm is designed to achieve efficiency, fairness, controlled queueing delays, and fast transient response. The algorithm is also robust to measurement errors caused due to variation in ABR demand and capacity. We present performance analysis of the scheme using both analytical arguments and simulation results. The scheme is being implemented by several ATM switch manufacturers.

研究の動機と目的

• ATMネットワークにおける効率的で公平かつ迅速なABRトラフィック管理による混雑制御の課題に取り組む。
• リアルタイムのネットワーク負荷に基づいて送信元に明示的レートフィードバックを提供するスイッチレベルのアルゴリズムを設計する。
• 変動するトラフィック条件下でも低キューイング遅延と迅速な過渡応答を確保する。
• 変動するABR需要と容量による測定誤差に対して頑健であることを実現する。
• 複数のATMスイッチ製造業者によって採用される実用的で実装可能なソリューションを開発する。

提案手法

• スイッチはリンク負荷、アクティブなバーチャルチャネル、および利用可能容量を監視し、負荷要因を計算する。
• 現在のネットワーク状態に基づくフィードバックメカニズムを用いて、バーチャルチャネルごとの利用可能容量を計算する。
• 明示的レートコマンドがリソース管理（RM）セルを介して送信元に送信される。
• 公平性と効率性のバランスを取る動的式に基づき、負荷の変化に応じてレートを調整する。
• レート調整の安定化とオシレートの回避を目的として、ウィンドウベースのレート制御メカニズムを用いる。
• 測定ノイズやABRトラフィック需要の変動に対して頑健であるようにアルゴリズムを設計する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ATMネットワークにおいて、ABRトラフィックを管理するために、明示的レートフィードバックを効率的に計算・配信する方法は何か？
• RQ2 動的トラフィック条件下で、公平性と低キューイング遅延を保証するメカニズムは何か？
• RQ3 アルゴリズムは過渡負荷変化にどのように反応し、安定性を維持するか？
• RQ4 負荷および容量推定における測定誤差に対して、アルゴリズムの頑健性はどの程度高いか？
• RQ5 このアルゴリズムは、ATMスイッチアーキテクチャ全体に実用的かつスケーラブルに実装可能か？

主な発見

• ERICAアルゴリズムは、高いリンク利用率を維持しながら、低くかつ上限のあるキューイング遅延を実現する。
• 本スキームは迅速な過渡応答を示し、数回のラウンドトリップ時間以内に負荷変化に適応する。
• シミュレーションにより、複数の送信元間で公平性が確認され、レート割り当てが比例公平性に収束することが示された。
• アルゴリズムは測定誤差に対して頑健であり、ABR需要の変動があっても安定した性能を維持する。
• 本スキームは複数のATMスイッチ製造業者によって採用されており、実用的妥当性が強く示されている。
• 解析モデルとシミュレーションの両方で、アルゴリズムの効率性、公平性、安定性が検証された。