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TCP/IP over ATM over ADSL通信におけるATMトラヒック制御方式

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1999年度日本オペレーションズ・リサーチ学会 秋季研究発表会

1−E−6

TCP/IPoverATMoverADSL通信におけるATMトラヒック制御方式

川原亮一 KAWAHARARyoichi

斎藤洋 SAlTOHiroshi

4.シミュレーション

3章での2つのABR制御がADSLの変動に対し有効に 動作してTCPスループットを維持できるかを評価する. 比較として,ATMで何ら制御を行わない場合(以下, No−COntrOlと呼ぶ)も併せて評価する. [モデル]図lにおいて,ADSLにATMコネクションを 介してTCPコネクションが2本張られている.下り ADSL牌域は変動周期Td毎に8Mbpsとl.5Mbpsの間で 一様分布に従って変動し,上りADSL帯域は周期Tu毎 に1.024Mbpsと128kbpsの間で変動する.Tu,Tdを0.OIs から10sまで振らせて様々な周期変動がABR制御に与 える影響を評価する.広域網を模擬するため,下りト ラヒック送信端末−ATU−C間距離を10,000kmとし,一 方ATU−R一上りトラヒック送信端末間距離=10mとす る.ATU−R,ATU−Cバッファサイズ=]024cells,binaryで の幅摸検出しきい値=256cellsとする,No−COntrOlは下り (上り)方向に8Mbps(l.024Mbps)でセルを送出する. [条件]上り方向へのみファイル転送する場合(条件1), 下り方向のみファイル転送する場合(条件2),上り 方向ヘファイル転送するコネクションと下り方向ヘ ファイル転送するコネクションが混在する場合(条件 3),の3条件を模擬する.各送信端末は無限に大き なファイルの転送を行う. [結果および考察] 条件1のときのTCPスループットを図2に示す.ABR はADSLの牌域変動に応じて端末の送信レートを制御 して,ATU−Rでのバッファ溢れを防いで高スループッ トが維持できた.しかし,ERは短周期変動時にはスル ープットが低下してしまう.Tu=0.01sの時のATU−Rへ の入力レートをみると(図3),ERはADSL帯域を使い切 れていない.これは,ERは牌域の変動に過敏に反応し て送信レートを一旦小さく設定してしまうと,RMセ ルの送出頻度も小さくなってしまい,ADSLの辟域が 大きくなっている状態をなかなか検出できないから である.これに対しbinaryは,バッファ内セル数が編 棒検出しきい値を超えるまでADSLの牌域の小さい状 態が継続しない限り,その変動に反応しないため,短 周期変動に対しロバストに高スループットを維持で きる.No−COntrOlは,短周期変動はバッファで吸収し, 長周期変動はTCPフロー制御によりある程度スループ ットを維持できるが,その中間のTu=】sで品質が劣化 してしまう. 条件2のときのTCPスループットを図4に示す.この とき,ERは高スループットを達成できているがbinary はNo−COntrOはりスループットが低下してしまう(図4). NTT情報流通プラットフォーム研究所

NTTサービスインテグレーション基盤研究所

1.はじめに

近年,ADSL(asymmetricdigitalsubscriberline)を用い

たインターネットへの高速アクセスが注目を集めて いる.しかしながら,漏話雑音等の周囲状況の影響に よりADSLで利用可能な牌域は時々刻々と変動するた

め【1】,その変動がTCPレイヤでの性能に影響を与える

可能性がある【2].そこで本稿では,様々なATMトラ

ヒック制御を用いたときのTCPover ATMoverADSL のトラヒック特性について評価する.

2.ネットワークモデル

本稿で扱うモデルを図lに示す.ATU−C(ADSL

transmissionunitatthenetworkeild)はADSLとATM網の

境界に位置し,ATU−R(ADSLtransmissionunitatthe

customerend)はADSLとADSLユーザ端末間に位置し,

各々がADSLの帯域変動に対するシェービング機能を

有するとする.

3.ArMトラヒツク制御方式

ABR(availablebitrate)サービスでは,送信端末が31個

のデータセル送出毎にRM(resourcemanagement)セル

を送出し,受信端末でそれを折り返して制御ループを

確立し,網が巡回するRMセルに網の編棒状況を書き

込んで端末からの送信レートを制御する.本稿ではこ

のフィードバック制御機能を用いて,ADSLの帯域変

動への対応を考える.ATU−R(ATU−C)が上り(下

り)方向のADSL席域変動に応じて巡回するRMセルに

マーキングすることにより,上り(下り)方向へデー

タを送信する端末の送信レートを調節する. [binary制御〕ATU−R(ATU−C)におけるバッファ内セ ル数がしきい値を超えたらRMセル内のC[(COngeStion indication)ビットに]をセットする.送信端末は Cl=l(OrO)の指示に従い,送信レー トを減少(Or増加) する. [ER制御】ATU−R(ATU−C)はRMセル内ER(explicitrate)

フィールドに送信可能レートとして以下を書き込む.

ER=1ADSL帯域l/iATMコネクション数l

送信端末は,送信レート=ERと設定する. −100− © 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

(2)

ERは目標レートへと迅速に制御できるのに対し, binaryは単純なON−OFF制御のため,ATU−Cと送信端末 間の制御遅延が大きい場合に席域の変動に追従でき ないからである. 条件3においてTu=1s,Td=3sとしたときの上りおよ び下り方向のTCPスループットは図5のようになった. この条件は,条件】,2と異なり,上り(下り)方向のト ラヒックが下り(上り)方向のTCPスループットに影 響を与える.No−COntrOlが下り方向においてスループ ットが低下し七しまうのは,ATU−Cでのデータ損失お よびATU−Rでの下りデータ転送に対する確認応答 (Ack)損失のためである.(TCPではAckがある時間内 に返ってこないと網内でデータ損失が生じたと判断 して再送を行う.)それに対し,ERはデータおよび Ack損失を防ぐことにより下り方向にて高スループッ トを維持できている.一方binaryにおいても,データ およびAck損失を防いでいるにもかかわらず ̄Fりのス ル∵プットが低い..これは,bi■naryのRTT(roundtrip tjme)がERのそれに比べて非常に大きくなっているか らである.(TCPではAckがなかなか返ってこないと 次のデータ転送を行えなくなってしまい,その結果帯 域を使い切れない.)binaryのRTTが大きくなる理由 は,binaryはバッファ内セル数をしきい値の周りで上 げ下げして制御するため,ATU−Rでのキューイング遅 延が生じるためである.それに対し,ERはキューイン グ遅延を生じずにすばやくAckを下りデータ送信端末 に返すことができ,下り方向で高スループットを維持 できる. 上り方向ではERが最もスループットが低い.それは, 上り方向へAckとRMセルしか送信しないコネクショ ンに対して,上り方向にデータ転送を行っているそれ と同じ帯域を割り当ててしまうからである.その結果, 上り方向の席域を使い切れない.それに対して,binary はバッファ内セル数がしきい値を超えるまで送信レ ートを大きくするので,上り方向甲帯域を有効に利用 して,高スループットを維持できる. 以上より,短周期変動に対してはbinaryが,制御遅 延が大きいときの僻域変動にはERが有効であること が分かった.また,上りおよび下り方向のファイル転

送が混在する場合は,下り方向に関してはATU−Rでキ

ューイング遅延を生じないERが,上り方向に関しては 帯域を有効利用できるbinaryが有効であることが分か った・. 5.おわりに ADSL解域の変動に対応可能なATMトラヒッタ制御 方式について検討した.今後は,いずれの条件下にお いても有効な制御アルゴリズムについて検討する. 謝辞 シミュレータ作成に辺りご協力頂いたNTT情 報流通プラットフォーム研究所の石塚美加研究主任 に深謝します. 参考文献【り村瀬他,■■xDSLの甲状と技術課題,−一倍 学技掛N98−165・[2]N.Girouxet.al,Hand]ingPhysical RateChangesinADSLandOtherTechnologleS,theATM Forumcontribution98−0825. −一口ーーNo−COntrdl+binary …0・・・ER ︵空強国㌣型輿酎︶ モご∵上、K 00 ′人U 4 0 0 0 0.01 0.1 1 ]OTu[s】 図2 上り方向TCPスループット ー binary…・・…・ER ・・・ADSL帯域 ︻sdq∑〓トユ主宰 00 0 ′0 4 2 0 0 0 0 20 .21 22 23 24時間【s] 図3 入力レ「トの振る舞い ”Tl−−No−COntrOl+binary・・・0”・ ER ︵空要出㌣型輿酎︶ エトトーミK 0.O1 0.1 1 図イ下り方向TCPスループット 10 Td[s] 葦No−COntrOllLER嵩l・binary ︵聖粟国P型輿酎︶ エト≠1ミK O O 00 ′人U 4 2 0 0 0 Upstream Downst†eam 図5条件3でのTCPスループット −101− © 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

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