2001 Fiscal Year Annual Research Report

インターネット情報流の輻輳における臨界ゆらぎと複雑系制御方法の開発

Research Project

Project/Area Number	13831010
Research Institution	Future University-Hakodate
Principal Investigator	高安美佐子公立はこだて未来大学, システム情報科学部, 助教授 (20296776)
Keywords	インターネット / 情報流 / 相転移 / 1／fゆらぎ / TCP／IP / イーサネット / 臨界点 / 転送効率
Research Abstract	現実のインターネット情報流において観測されている、渋滞・非渋滞の相転移現象、及びに、臨界点におけるいくつかの特徴的なべき乗則を解明するため、仮想的にできるだけ単純化されたコンピュータネットワークを想定し、数値シミュレーションによって特性を詳しく調べた。 2つの端末がイーサネットケーブルで接合したコンピュータネットワークのシミュレーションにおいて、渋滞・非渋滞の相転移が観測され、渋滞相においては流量が振動する特徴的な性質を見出した。ちょうど臨界点では、1/fゆらぎの性質が観測された。また、その原因が、パケット同士が衝突したときの再衝突を回避するためのバックオフのアルゴリズムにあることを解明し、衝突時の待ち時間を衝突の回数の指数関数によって決めていることが重要であることを見出した。また、中央に1つのルータがあり、そこから3つのルータが接続されているようなミニマルなネットワークモデルにおけるTCPのシミュレーションをNSシミュレータによって実行し、単純化された系で相転移の特性を解明した。その結果、周囲の3つのルータが等方的にパケット転送に寄与するような場合に、相転移点において1/fの特性が見られることがわかった。しかし、周囲の3つのルータでのパケット送信が非対称な設定の場合や、周囲に2つしかルータがない場合でのシミュレーションでは、相転移は起こるものの、1/fとは異なる特性が現れた。従って、3体以上からの等方的な相互作用がTCPを用いたネットワークにおける1/fゆらぎの発生に重要であることが解明できた。インターネットの情報流にみられる相転移現象の臨界点において、最も情報の転送効率がよいという従来からの私の主張は、これらのシミュレーションにおいても確認できており、今回の臨界点の特性に関する発見は、より効率的な情報転送アルゴリズムの開発のための基礎となる成果である。

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] K.Fukuda, M.Takayasu, H.Takayasu: "Self-similar traffic originating in the transport layer"Proceedings of Communication Networks and Distributed Systems : Modelings and simulation conference (CNDS 2001), Society for Computer Simulations. 55-60 (2001)
[Publications] 竹島由晃, 福田健介, 高安秀樹, 高安美佐子: "コンピュータシミュレーションによるCSMA/CDアクセス方式ネットワークトラフィックの統計物理学的解析"電気情報通信学会論文誌B. 5月. 1-9 (2001)
[Publications] M.Takayasu, H.Takayasu, M.P.Okazaki: "Basic Statistical Properties of High Resolution Foreign Exchange Data"Proceedings of "Empirical Science of Financial Fluctuations" in Tokyo (edited by H.Takayasu, Springer, 2001). 18-26 (2001)
[Publications] Takayuki Mizuno, Makoto Katori, Hideki Takayasu, Misako Takayasu: "Statistical laws in the income of Japanese companies"Proceedings of "Empirical Science of Financial Fluctuations" in Tokyo (edited by H.Takayasu, Springer, 2001). 321-330 (2001)
[Publications] T.Ohira, N.Sazuka, K.Marumo, T.Shimizu, M.Takayasu, H.Takayasu: "Predictability of currency market exchange"Physica A. (to appear). (2002)
[Publications] T.Mizuno, M.Takayasu, H.Takayasu: "The mechanism of double exponential growth in hyper-inflation"Physica A. (to appear). (2002)
[Publications] 高安秀樹, 高安美佐子: "エコノフィジックス"日本経済新聞社. 203 (2001)

2001 Fiscal Year Annual Research Report

インターネット情報流の輻輳における臨界ゆらぎと複雑系制御方法の開発

Principal Investigator

高安 美佐子 公立はこだて未来大学, システム情報科学部, 助教授 (20296776)

Research Products

[Publications] K.Fukuda, M.Takayasu, H.Takayasu: "Self-similar traffic originating in the transport layer"Proceedings of Communication Networks and Distributed Systems : Modelings and simulation conference (CNDS 2001), Society for Computer Simulations. 55-60 (2001)

[Publications] 竹島由晃, 福田健介, 高安秀樹, 高安美佐子: "コンピュータシミュレーションによるCSMA/CDアクセス方式ネットワークトラフィックの統計物理学的解析"電気情報通信学会論文誌B. 5月. 1-9 (2001)

[Publications] M.Takayasu, H.Takayasu, M.P.Okazaki: "Basic Statistical Properties of High Resolution Foreign Exchange Data"Proceedings of "Empirical Science of Financial Fluctuations" in Tokyo (edited by H.Takayasu, Springer, 2001). 18-26 (2001)

[Publications] Takayuki Mizuno, Makoto Katori, Hideki Takayasu, Misako Takayasu: "Statistical laws in the income of Japanese companies"Proceedings of "Empirical Science of Financial Fluctuations" in Tokyo (edited by H.Takayasu, Springer, 2001). 321-330 (2001)

[Publications] T.Ohira, N.Sazuka, K.Marumo, T.Shimizu, M.Takayasu, H.Takayasu: "Predictability of currency market exchange"Physica A. (to appear). (2002)

[Publications] T.Mizuno, M.Takayasu, H.Takayasu: "The mechanism of double exponential growth in hyper-inflation"Physica A. (to appear). (2002)

[Publications] 高安秀樹, 高安美佐子: "エコノフィジックス"日本経済新聞社. 203 (2001)

高安美佐子公立はこだて未来大学, システム情報科学部, 助教授 (20296776)