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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

研究課題

研究課題/領域番号 20K11786
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分60060:情報ネットワーク関連
研究機関福島大学

研究代表者

内海 哲史  福島大学, 共生システム理工学類, 准教授 (60605971)

研究分担者 長谷川 剛  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (00294009)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード輻輳制御アルゴリズム / BBR / CUBIC / 性能評価 / インターネット / バッファブロート / 解析モデル / スループット / 公平性 / バッファリング遅延 / Bufferbloat / 輻輳制御
研究開始時の研究の概要

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インターネット輻輳(ふくそう)制御手法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。従来のインターネット輻輳制御手法では用いられていないネットワーク計測手法を活用し、数学的理論に基づいて輻輳状態を正確に推定する。その結果を、新たな輻輳制御手法へ応用する。提案手法の有効性を数学的に保証すると共に、コンピュータシミュレーション及び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う。

研究成果の概要

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した。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した。その結果を、新たな輻輳制御アルゴリズムへ応用した。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。また、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、研究を進めた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。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言える。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たと考える。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] インターネットにおけるふくそう制御アルゴリズム2023

    • 著者名/発表者名
      内海哲史
    • 雑誌名

      電子情報通信学会通信ソサイエティマガジンB-plus

      巻: 65

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] A New Congestion-Based Congestion Control for Low Latency and Low Packet Drop Rate2023

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Utsumi, Go Hasegawa
    • 学会等名
      2023 Fourteenth International Conference on Ubiquitous and Future Networks (ICUFN)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improving Inter-Protocol Fairness Based on Estimated Behavior of Competing Flows2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Utsumi, Go Hasegawa
    • 学会等名
      International Federation for Information Processing (IFIP) Networking 2022 Conference
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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)2022

    • 著者名/発表者名
      内海 哲史
    • 学会等名
      電子情報通信学会 (IEICE)/ネットワークシステム研究会(NS)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Refining Calculation Algorithm for Packet Pacing Rate of BBR2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Utsumi, Go Hasegawa
    • 学会等名
      IEEE ComSoc International Communications Quality and Reliability Workshop
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高スループット及び低遅延を実現するためのBBRの送信レート算出アルゴリズムの提案2020

    • 著者名/発表者名
      内海 哲史、長谷川 剛
    • 学会等名
      電子情報通信学会 情報ネットワーク研究会(IN) / インターネットアーキテクチャ研究会(IA)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 福島大学理工学群共生システム理工学類 内海研究室

    • URL

      https://sss.fukushima-u.ac.jp/~u-satoshi/

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 共生システム理工学類 数理・情報科学コース 内海 哲史 准教授

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=PU7fTEbI8gE

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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