バッファリング遅延ゼロ・100％リンク利用率を達成する理想的な輻輳制御の追求

追求理想的拥塞控制，实现零缓冲延迟和100%的链路利用率

• 批准号: 20K11786
• 负责人: 内海 哲史
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Fukushima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K11786/
• 关键词: BBR; CUBIC; 輻輳制御アルゴリズム; バッファブロート; バッファリング遅延; スループット; 公平性; インターネット; Bufferbloat; 輻輳制御

【具体的内容】本研究では、遅延時間が小さく、100％の回線利用率を達成する理想的な輻輳制御アルゴリズムを実現することを目的とする。具体的には、バッファブロートと呼ばれる、遅延時間が数秒クラスに増大する輻輳問題に着目する。従来の輻輳制御アルゴリズムでは用いられていないネットワーク計測手法を活用し、数学的裏付けのある正確な輻輳状態推定方法を提案する。その結果を、新たな輻輳制御アルゴリズムへ応用する。提案手法の有効性を数学的に保証すると共に、実ネットワーク環境下での実験により実用性の検証を行った。2020年度までは、我々の提案するアルゴリズム（提案アルゴリズム）の性能評価がシミュレーション実験にとどまっていたが、実機実験による性能評価を実施できるように、2021年度と2022年度中に提案アルゴリズムのオペレーティングシステム(OS)への実装も進め、2022年度に、実機実験による性能評価を実施した。また、2021年度に実施した、従来型の輻輳制御アルゴリズムであるCUBICと遅延を抑える輻輳制御アルゴリズムであるBBRとの競合時における公平性の改善についての研究について、2022年度中に論文が国際会議に採択され、研究発表を行った。【意義】提案アルゴリズムの実機での実現し、その性能を評価した。その結果、Google社が2016年に発表した遅延を抑える輻輳制御アルゴリズムであるBBRの性能（バッファリング遅延とフロー間の公平性）を大幅に改善できることを確認した。【重要性】提案アルゴリズムが実機でも高性能を実現できることを確認したことで、BBRよりも小さいバッファリング遅延・100%に近い回線利用率、フロー間の優れた公平性を達成する手段を実現したといえる。また、従来型の輻輳制御アルゴリズムとの公平性を改善する手法を発表したことで、BBRや提案アルゴリズムの普及に貢献できると考える。

[详细] 本研究的目的是实现一种理想的拥塞控制算法，以低延迟时间实现 100% 的线路利用率。具体来说，我们关注称为缓冲区膨胀的拥塞问题，其中延迟时间增加到几秒。我们通过利用传统拥塞控制算法中未使用的网络测量技术，提出了一种具有数学支持的精确拥塞状态估计方法。结果将应用于新的拥塞控制算法。除了在数学上保证该方法的有效性外，我们还通过真实网络环境中的实验验证了其实用性。到2020财年为止，我们提出的算法（提议算法）的性能评估仅限于模拟实验，我们还在将系统实施到操作系统（OS）中，并将在财政年度通过实际机器实验进行性能评估。 2022 年。此外，2021年在与传统拥塞控制算法CUBIC和减少延迟的拥塞控制算法BBR竞争时提高公平性的研究将在2022年的国际会议上发表。提出了研究成果。 [意义]我们在实际机器上实现了所提出的算法并评估了其性能。结果证实，Google 于 2016 年发布的一种抑制延迟的拥塞控制算法 BBR 的性能（缓冲延迟和流之间的公平性）可以得到显着提高。 【意义】通过确认所提出的算法能够在真机上实现高性能，我们实现了一种能够实现比BBR更低的缓冲延迟、接近100%的线路利用率以及流之间优异的公平性的手段。我们还相信，通过提出一种提高传统拥塞控制算法公平性的方法，我们可以为 BBR 和所提出的算法的传播做出贡献。

项目成果

輻輳制御アルゴリズムと解析モデルと公平性（あるいは親和性）

拥塞控制算法、分析模型和公平性（或亲和性）

• 发表时间: 2022
• 作者: 小田 知央;廣川 優;近藤 宇智朗;嶋吉 隆夫;笠原 義晃;内海 哲史
• 通讯作者: 内海 哲史

Refining Calculation Algorithm for Packet Pacing Rate of BBR

BBR数据包调步率的细化计算算法

• 发表时间: 2021
• 作者: Satoshi Utsumi;Go Hasegawa
• 通讯作者: Go Hasegawa

Improving Inter-Protocol Fairness Based on Estimated Behavior of Competing Flows

基于竞争流的估计行为提高协议间公平性

• 发表时间: 2022
• 作者: Satoshi Utsumi;Go Hasegawa
• 通讯作者: Go Hasegawa

福島大学理工学群共生システム理工学類 内海研究室

福岛大学理工学院、共生系统理工学院、内海研究室

インターネットにおけるふくそう制御アルゴリズム

互联网中的拥塞控制算法

• 发表时间: 2023
• 期刊: 電子情報通信学会通信ソサイエティマガジンB-plus
• 作者: 野間崎晃文;河野英太郎;角田良明;内海哲史
• 通讯作者: 内海哲史