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2022 年度 実施状況報告書

ネットワークの多様性と競合フローとの親和性を考慮した機械学習による輻輳制御の探究

研究課題

研究課題/領域番号 21KK0202
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)

研究期間 (年度) 2022 – 2024
キーワードBBR / CUBIC / Copa / 非輻輳遅延 / 解析モデル / 機械学習
研究実績の概要

【具体的内容】本研究では、基課題(20K11786: 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)を次のように発展させることを目的とする。
[発展性1] ネットワーク環境の多様性を考慮し、高性能を実現させる。
[発展性2] ボトルネック回線において競合するフローとの親和性を考慮する。
本研究においては、機械学習によるアプローチを取り入れて、これらの発展性を実現することを目的とするが、その前段階として、機械学習をもちいない統計学的アプローチによる方策も検討した。その結果、(研究実績1) 前年度から実施していた研究成果として、輻輳制御アルゴリズムBBRとCUBICによるフローが競合する場合における公平性改善を実現し、IFIP Networking 2022で発表した。また、(研究実績2) オクラホマ大学での研究成果として、非輻輳遅延が発生するようなネットワーク環境下においても、高スループット・低遅延・優れた公平性を実現できる、遅延に基づく輻輳制御アルゴリズムCopaの改善を実現した。さらに、(研究実績3) 機械学習によるアプローチを取り入れることで、Copaフローが、BBRフローまたはCUBICフローとの競合を検出できることと、それらのフローのデータ送信速度を推定できることを確認した。
【意義】機械学習をもちいたアプローチを念頭に、まず、統計学的アプローチにより、ネットワーク多様性と競合フローとの親和性を考慮した輻輳制御アルゴリズムの改善を実現した。機械学習をもちいたアプローチを導入することで、より現実的な状況においても、高スループット・低遅延・優れた公平性を実現できることが期待できる。
【重要性】IFIP Networking 2022で提出した研究論文において、BBRとCUBICによるフローが競合する場合における公平性を最大95.4%改善した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

機械学習をもちいない、統計学的アプローチによるが、ネットワーク多様性と競合フローとの親和性を考慮した輻輳制御アルゴリズムの改善を実現できたため。また、機械学習をもちいたアプローチにも着手し、Copaフローが、BBRフローまたはCUBICフローとの競合を高い精度で検出できること、また、それらのフローのデータ送信速度を高い精度で推定できることを確認できたため。

今後の研究の推進方策

機械学習をもちいたアプローチを本格的に導入することで、より現実的な状況においても、高スループット・低遅延・優れた公平性を実現できる輻輳制御アルゴリズムを提案し、そのアルゴリズムを評価する。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2023 2022

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 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1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 ページ: -

    • 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)
    • 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
    • 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 ネットワークシステム研究会(NS)
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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