学生番号
論文題目
はじめに30

Delay Time[s]151000

図 1: ネットワークトポロジ
970

76543040 50 60 70
Send Rate[Mbps]

809060504030203102
100

空間的省電力トラヒックエンジニアリング

205MFile-10s
4MFile-10s
3MFile-10s
2MFile-10s
1MFile-10s

80

Delay Time[s]810

図 2: 背景トラヒックが UDP の場合

5MFile-10s
4MFile-10s
3MFile-10s
2MFile-10s
1MFile-10s

10102030

40 50 60
flow number

708090 1000図 3: TCP の場合 (ver.1)

10203040 50 60 70
TCP flow number

8090 100

図 4: TCP の場合 (ver.2)1

図 1 において，S は送信ノード，D は受信ノード，R はルータとし，送受信ノード間に複数経路が存在するネットワークを想定し，通常経路 (S-D) が低利用の場合は，代替経路 (S-R-D) に迂回して通常経路の省電力化を図る.

32050.9

2500.8シミュレーションモデル

0.7

2000.6cwnd

2File Size:5MB
File Size:4MB
File Size:3MB
File Size:2MB
File Size:1MB

25

Delay Time[s]近年，ブロードバンドサービスの発展・普及に伴いネットワークのトラヒック量は飛躍的に増大している．それに伴いネットワーク機器が増設がされ，消費電力量も増加傾向にあるためネットワーク全体の省電力化が急務となっている．機
器単体では，収容トラヒック量に応じて設定帯域を制限することが有効であるが，ネットワーク全体を考慮した場合，各ノードからのトラヒック量に応じて特定のルータ/リンクに集約/分散する必要がある．
ある送受信ノード間に複数経路が存在する場合，最小ホップ経路が低利用であれば，代替経路に迂回する空間的な省電力トラヒックエンジニアリング (TE) においては，転送経路切り替えの指標が重要となるが，対象トラヒックが TCP の場合，切り替え指標と転送性能の関係が示されていない．
そこで本研究では, 代替経路の利用率や UDP/TCP 収容比率と TCP フロー迂回時の転送性能との関係をシミュレーションにより調査し，TCP の転送フローにおける経路切り替えタイミングを検討する．

altenate path load1

電子情報工学科 (川原研究室)
08232076
氏名
福田 成美
空間的省電力 TE における TCP フローの性能評価に関する研究

0.5

ver.2-mainver.2-backgroundver.1-mainver.1-background

150

0.4
1000.30.2
0.1

TCP:ver.1
TCP:ver.2
UDP

50

0NS-2(Network-Simulation Ver.2) を用いてシミュレーショ
1234540 40.5 41 41.5 42 42.5 43 43.5 44File Size[Mbyte]
Time[s]ンを行う．図 1 のようなネットワークトポロジにおいて，代
図 5: 切り替えタイミング
図 6: cwnd の変化
替経路中の R-D 間に背景トラヒックが流れていることを想定する．ここで，S-R，R-D，S-D 間の各リンクの帯域幅は 5.2 背景トラヒックが TCP の場合
1. 大容量ファイル転送 (ver.1)
100[Mbps]，リンク遅延は 10[msec] とする．
フロー数を 0〜100 とした時の転送性能を図 3 に示す．
送信ノードからの TCP フローは一定間隔でファイルを送送信ファイルサイズが 2[Mbyte] の時フロー数 9 本で，信し，バージョンは Tahoe とする．以降これを主フローとし，代替経路の背景トラヒックが，主フロー迂回時の転送性
5[Mbyte] の時フロー数 10 本で許容とする 1.1 倍を超能に及ぼす影響を調査する．
えることが確認できる．
以下に背景トラヒックの設定を示す．
2. 主フローと同傾向 (ver.2)• UDP
10[s] 間隔でファイル転送する場合にフロー数を 0〜100転送レートの変更により，代替経路の利用率と主フローとした時の転送性能を図 4 に示す．送信ファイルサイの転送性能の関係を調査する．
ズが 2[Mbyte] の時，許容値を満たすフロー数が 56 本
• TCPであるのに対し，5[Mbyte] の時は 23 本である．この転送フロー数の変更により，以下の二つのシナリオにように送信ファイルサイズが大きくなるにつれ，許容おいて代替経路の利用率と転送性能の関係を調査する．
値を満たすフロー数が少なくなることが確認できる．
1. 大容量ファイル転送 (ver.1)
5.3 経路切り替えタイミングの調査
全ての TCP フローが，シミュレーション開始かここで，収容可能な TCP フロー数を R-D 間でのリンク利ら主フローの転送が終わるまで継続している場合 用率に換算し，経路切り替え可能な利用率とファイルサイズを想定する．の関係を図 5 に示す．背景トラヒックが UDP の場合，ファイルサイズに関わらず利用率 0.93 が切り替え指標となる．そ2. 主フローと同傾向 (ver.2)
全ての TCP フローが主フローと同じファイルサ れに対し TCP の場合，図 5 において 1[Mbyte] の時，ver.1
では許容値を満たす利用率が UDP の場合より高く，ver.2 でイズ/間隔である場合を想定する．
は低い．
図 6 は代替経路のフロー数が許容値を満たす時，主フロー
4 評価指標において 1[Mbyte] のファイルを 1 つ転送する間の背景トラ主フローの転送終了時間として，送信元がファイルを転送 ヒック (ver.1/2-background) と主フロー (ver.1/2-main) の開始した時刻からそのファイルの最後のパケットの ack を送 ウィンドウサイズの時間変化を示している．図 6 より ver.1
信元が受信する時刻までの時間と定義する．主フローを 100 では，ver.1-background の各フローは少しずつウィンドウサファイル発生させそれぞれにおいて上記のフロー転送終了時 イズが増加するため，ver.1-main はファイル転送を終えるま間を算出し，平均値を示す．
でウィンドウサイズの増加を維持し，許容の利用率が高くな
また，転送性能評価における判断基準として，背景トラ る．それに対し，ver.2 では ver.2-background の急激なウィ
ヒック 0 の場合のフロー転送終了時間の 1.1 倍以上を転送性 ンドウサイズの増加により，ver.2-main はウィンドウサイズ能低下と仮定する．
が変動して，1 ファイルの転送時間が長くなり許容利用率が低くなる．
05

結果と考察

5.1 背景トラヒックが UDP の場合
6 まとめ
背景トラヒックの UDP の転送レートを 0〜99[Mbps] とし本研究では，空間的省電力 TE を用いるために TCP フローた場合の主フローの転送性能を図 2 に示す．送信ファイルサ 迂回時の転送性能評価を行うことで，TCP フローにおけるイズに関わらず転送レートが 93[Mbps] で終了時間の許容値 経路切り替えタイミングの検討を行った．この結果より，送1.1 倍を超え，以降は急激に増加する．これは 93[Mbps] 以降 信ファイルサイズ，迂回経路の利用率や UDP/TCP 収容比で，主フローにロスが発生し，その再送によるものである． 率をもとに経路切り替えの指標を示した．
C4-5