（様式 20）成果報告書

TSUBAME 共同利用 平成 24 年度 学術利用 成果報告書

利用課題名 ユーザ間対等受付制御における大規模数値計算
英文：Large-scale numerical computation for equality based flow admission control
利用課題責任者
Sumiko Miyata
所属
Kanagawa University
邦文抄録（300 字程度）
帯域の異なる通信を同一網に収容する際，全ユーザの網収容により得られる満足を最大化（トータル呼損率を最小化） する新しい受付制御方式を提案し，これまでに待ち行列理論における即時待時混合方式の理論式を用いて有効性を示している． この受付制御は，全てのユーザが，自由に帯域などを要求する利己的なユーザであることを仮定していた． しかし，実ネットワークにおいては，他のユーザのために自分の要求を下げる協力的なユーザが存在する可能性がある．このように，協力的なユーザが存在する環境下においては， その協力的なユーザの行動を促す新たな受付制御方式を考察する必要がある． そこで，本稿では，協力的なユーザが存在する場合にも適用できる受付制御法を提案し， 待ち行列理論を用いた解析および TSUBAME を用いた数値計算による提案手法の有効性を示す．
英文抄録（100 words 程度）
We have proposed a novel Call Admission Control (CAC) to maximize total user satisfaction in aheterogeneous traffic network and showed the effectiveness of our CAC by using optimal-thresholdfrom numerical analysis. This CAC assumed that only such selfish users exist in the network. However,
we need to consider the possibility that some cooperative users exist who would agree to reduce hisrequested bandwidth in order to improve another user’s QoS/QoE. Under this assumption, theconventional CAC maynot be optimal control. Moreover, if there are cooperative users in the network,
we need some controls that encourage such user cooperation. However, these “encourage” controls have
not yet have proposed. Therefore in this paper, we propose a novel CAC for cooperative users by using
queueing theory. Moreover, numerical analyses show the effectiveness of our proposed CAC by using
TSUBAME.
Keywords: ５つ程度
Call Admission Control, QoS, reservation control, fairness, heterogeneous traffics, total call blocking rate
背景と目的必要がある．

本研究課題は，様々な要求帯域を持つストリーミ

この最適な閾値を導出するために，本研究課題にング環境において，協力的ユーザおよび利己的ユーおいては、定常状態を仮定し待ち行列理論を用いてザを含むユーザ全員の満足度を向上させるための受解析を行う．しかし，最適な閾値導出のための，定付制御の実現を目的とする．全ユーザ満足度を向上

常状態における状態方程式の解を導出するためには，させるために，基礎検討として，異なる要求帯域(広大規模な行列計算が必要となる．そこで，TSUBAME帯域フローと狭帯域フローの二種類に分類)に対し，を用いた数値計算により，最適な閾値を導出する．

収容時に同じ満足度を得る(対等)と仮定し，広帯域概要フローを 1 本収容しない事で，狭帯域フローを複数一般に，受付制御では，新規のフロー到着時に，収容可能とする受付制御方式を提案する．具体的に可用帯域が そのフローを収容させるために十分なは，全ユーザ満足度の最大化と等価である，網内へ帯域であるか判断する．判断した結果，到着フローの広帯域及び狭帯域フロー両者をあわせた呼損となを受け入れ可能である 場合には受け入れ可となるる確率(トータル呼損率)を最小にする受付制御方式

が，残り帯域よりも到着したフローの帯域が大きいを提案する．制御を実現させるためには，制御パラ場合には，受け入れ不可となり，このフローは呼損メータで取りうる閾値に対して最適な値を導出するとなる． 本受付制御では，狭帯域フロー，広域フロ（様式 20）成果報告書
ーいずれも対等なフローとみなす観点の基で，網内このモデルでは，新規フローの到着率はポアソンに流入可能な二種類のフロー数の合計を最大にする

到着，各フローの継続時間(保留時間)は指数分布にことを目的とする． 既存研究での留保制御は，資源従うものとする． しかし，この待ち行列理論を用い効率の向上が目的であったため， 留保する対象は狭たモデルは，定常状態確率の一般解を導出すること帯域フローであったが，本研究の目的では，広帯域ができない．そのため，定常状態確率を導出するたフローを 1 本収容しない(狭帯域のために広帯域をめの閾値を考慮した固有値計算を，TSUBAMEを用いて留保する) ことにより，狭帯域フローを複数収容可行う．数値計算により導出した状態確率を用いて，能となることに着目し，留保する対象を広帯域フロ呼損率を導出する．

ーとする． 本研究において，この広帯域フローのユーザの中には協力的なユーザが存在すると仮定し，この協力的なユーザは状況に応じて， 小さな帯域である狭帯域を要求するものとする．

結果および考察制御パラメータである閾値を変動させた場合の最適なトータル呼損率を示す．また，協力的ユーザのここで，要求帯域にかかわらず収容されたフロー割合δは，0から1まで変動させる．δが0の場合には，のユーザ満足度は一定という仮定により， 網内に収協力的ユーザが全く存在せず，全てのユーザが利己容可能な二種類のフロー数の合計を最大にすること的に振舞うことを意味し， 一方で，δが1の場合には，二種類のフローが棄却される確率の合計(トータは，全てのユーザが協力的ユーザであり，利己的ユル呼損率) を最小にすることと等価である．したがーザは全く存在しないことを意味する．って本方式では，図１のフローチャートに示すようこれまでの研究で，各フローのトラヒック密度のに，新規のフローの受付可否を判断し，トータル呼和は，トータル呼損率に大きな影響を与えるパラメ損率を最小にする. 本提案手法では，新規到着フロータであることが 明らかになっている．そのため，ーの要求帯域幅を ，フローの種類を (は狭本稿の特性解析においても，各フローのトラヒックは広帯域フロー)とする．また，密度の和の値を固定し， 各フローのトラヒック密度は， が到着した時点でのネットワークに収の比率を変動させることで， トータル呼損率を解析

容されているフローの合計帯域， は，網の全帯域する．このグラフより，バッファを加えることによとし，り，トータル呼損率を大きく低減可能であることが帯域フロー，は，バッファ容量とする．

わかる．さらに，協力的ユーザが多くなればなるほど，ユーザの待機の許容によるトータル呼損率の低減は，大きくなることも明らかとなった．

図 2. トータル呼損率特性
図 1. フローチャート

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まとめ、今後の課題
本研究では，協力的なユーザが存在する場合の受付制御の提案ならびに評価を行った．受付制御は，待ち行列理論システムによりモデル化して得られた状態方程式を利用して数値解析を行うことで，トラヒック状況に応じた最適なパラメータを導出し，特性評価により提案方式の有効性も示した．
今後は，これらの解析結果をふまえた更なる考察や，全帯域，広帯域フローの帯域幅など，様々なパラメータを変化させた場合の特性解析を行う予定である．また，これらの解析結果をふまえた，より実用的な閾値設定法も考察していく予定である．