1 / 16

ループ整形による TCP/AQM ネットワーク に対する制御系設計

E-9. ループ整形による TCP/AQM ネットワーク に対する制御系設計. システム制御研究室. 藤田 常利. パケット. 廃棄. キューが満たされる. パケット廃棄. キューが満たされる前に 積極的に廃棄. ウィンドウサイズの減少. はじめに. 研究の背景. ・ TCP によるデータ転送方式だけではバーストに対応できない. AQM （Active Queue Management） の提案. 送信ホスト. 受信ホスト. ルータ. 受信ホスト. 送信ホスト. q. w. ACK. 送信ホスト. ルータ. 受信ホスト.

cyrus-livingston
Download Presentation

ループ整形による TCP/AQM ネットワーク に対する制御系設計

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. E-9 ループ整形による TCP/AQM ネットワーク に対する制御系設計 システム制御研究室 藤田 常利

  2. パケット 廃棄 キューが満たされる パケット廃棄 キューが満たされる前に 積極的に廃棄 ウィンドウサイズの減少 • はじめに 研究の背景 ・ TCP によるデータ転送方式だけではバーストに対応できない AQM （Active Queue Management） の提案 送信ホスト 受信ホスト ルータ 受信ホスト 送信ホスト

  3. q w ACK 送信ホスト ルータ 受信ホスト パケットを積極的に廃棄 AQM q w ACK 送信ホスト ルータ 受信ホスト p AQM Fig. 2: TCP/AQM のブロック図 Fig. 1: TCP のブロック図

  4. 研究の目的 TCP/AQM ネットワークに対する制御系設計 発表の流れ ・ TCP/AQM ネットワーク数学的モデル ・ ループ整形による制御系設計 ・ SIMULINK によるシミュレーション ・ ns-2(Network Simulator version 2) による検証

  5. 送信ホスト 1 (1) ・・・・・ C [packets/s] (2) ルータ 受信ホスト 送信ホスト N • TCP/AQM ネットワーク数学的モデル Fig. 3: ネットワーク概略図

  6. (3) (4) -60 -80 を除く -100 Magnitude [dB] -120 -140 -160 -180 Fig. 5: 設計用モデル -200 Frequency [rad/s] • モデリング (1), (2) 式を動作点近傍で線形化 Fig. 4: 線形化モデル Fig. 6: 高周波成分

  7. （ [packets] ） ネットワークパラメータ 80 [packets/s] 60 Magnitude [dB] 40 [s] 20 0 0 -90 -180 Phase [deg] -270 -360 GM [dB] Frequency [rad/s] Fig. 7: 制御対象 PM [deg] • 制御系設計（１） 制御目的 キューサイズを目標値 [packets] に収束させる 遅延を考慮

  8. 送信ホスト数 N を40 増加 600 500 40 400 20 0 300 -20 Magnitude [dB] -40 200 -60 q [packets] -80 0 100 -90 0 0 10 20 30 40 50 -180 Phase [deg] -270 -1 0 1 2 10 10 10 10 -360 Time [s] Frequency [rad/s] = 1.0 • 制御系設計（２） (5) Fig. 8: 開ループ伝達関数 Fig. 9: キューサイズ q （PI） PM = 109.83 [deg] GM = 12.836 [dB] [rad/s]

  9. 600 500 400 600 300 q [packets] 500 200 400 100 300 q [packets] 0 0 10 20 30 40 50 Time [s] 200 100 0 0 10 20 30 40 50 Time [s] Fig. 10: キューサイズ q （PI） Fig 11: キューサイズ q （RED） • シミュレータによる検証 （1） Time = 20 [s] で送信ホスト数 N を 40 増加

  10. シミュレータによる検証 （2） AQM 用いることで, パケット廃棄数が半分程度になる. 25000 20000 TCP RED 廃棄数 [packets] 15000 10000 5000 PI 0 0 10 20 30 40 50 Time [s] Fig. 12: パケット廃棄数

  11. おわりに 今回の発表 ・ TCP/AQM ネットワーク数学的モデル ・ ループ整形による制御系設計 ・ SIMULINK によるシミュレーション ・ ns-2 による検証 今後の課題 ・ 実際のネットワークでの検証

  12. 80 40 60 20 40 0 -20 Magnitude [dB] 20 -40 0 -60 0 -80 0 -90 -90 -180 定常特性 : 低周波域の開ループゲインを大きくとる -180 -270 [rad/s] Phase [deg] -360 -270 速応性 : ゲイン交差周波数 をできるだけ高くする -1 0 1 2 10 10 10 10 -360 減衰特性 : 位相余裕 PM を十分に確保する Frequency [rad/s] 遅延を含むシステム • 付録 開ループゲイン線図の整形 Magnitude [dB] Phase [deg] Frequency [rad/s] Fig. 1: 制御対象 Fig. 2: 開ループ伝達関数

  13. イーサネット規格 100 Base 1480 [bytes] を用いる , パケットサイズ [Mbps] [packets/s] [bytes/s] [s] www.yahoo.com までの平均ラウンドトリップタイムを用いる キューサイズが大きくなるような値を用いる [packets] を考慮して, 適当な値を用いる

  14. node 1 (1) ・・・・・ C [packets/s] : 伝播遅延 [s] (2) router receiver R : ラウンドトリップタイム [s], node N p : パケット廃棄率, N : TCP セッション数 W : 平均ウィンドウサイズ [packets] C : リンク容量 [packets/s] q : キューサイズ [packets], Fig. 4: ネットワーク概略図

  15. p 1. ならば到着パケットのバッファへ格納する. 1 p q 2. ならば以下の確率 を計算し, q 確率 平均化フィルタ で到着パケットを廃棄し パケット廃棄確率 3. ならば到着パケットを廃棄 , とする.

  16. 600 25000 500 20000 TCP RED 400 廃棄数 [packets] 15000 q [packets] 300 10000 200 5000 100 PI 0 0 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 Time [s] Time [s] Fig. 5: キューサイズ q （TCP） Fig. 6: パケット廃棄数

More Related