IPv6経路制御ヘッダを利用したマルチパス通信の実装ー経路競合を考慮した優先制御ー

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(1)情報処理学会第 74 回全国大会. 5W-9. IPv6 経路制御ヘッダを利用したマルチパス通信の実装 -経路競合を考慮した優先制御可児. 友邦†. 岐阜大学工学部†. 1. 田中. 岐阜大学大学院工学研究科‡. はじめに. 本研究室では, 近年増加している大容量コンテンツの通信に対し, 通信速度の向上とネットワーク資源の負荷軽減を目的として, IPv6 経路制御ヘッダを用いたマルチパス通信について検討を重ねてきた. ここでは 2 経路以上の経路を同時に使用して送信する通信をマルチパス通信と呼んでいる. これまでに, 経由する中継ルータを指定する IPv6 経路制御ヘッダを利用して最適経路以外の通信経路を作成し, マルチパス通信を実装した [1]. そして, 複数の経路を同時に用いることで局所的な輻輳を回避し, 通信速度の改善が可能である事を示した. また各経路を区別せずに送信を行う独立送信方式に比べ, 最適経路を優先的に使用する優先送信方式はネットワークの負荷軽減の面で優位であることを示した [2]. 本研究では,通信端末がネットワークに接続するリンクの本数を 1 本と想定している. よって部分的に同じデータリンクを含むため, 2 つのデータリンクで同時に輻輳が検知された時, 各経路独立に輻輳が発生している場合と,受信ノード側に存在する同一データリンクにおいて輻輳が発生している場合が考えられる. 本稿では,各々の場合において適切な輻輳制御が行えるような輻輳制御機構の改良と性能を評価した.. 2. 昌二‡ 原山美知子†. 提案手法. 2.1 経路競合を考慮した優先制御本方式の前提として，IPv6 経路制御ヘッダを処理するノードがネットワーク上に点在しており，送信ノードは中継ノードを指定して通信す. Implimentation of Multi-path routing with IPv6 routing option -priority control in consideration of path conflictionTomokuni Kani†, Akiji Tanaka‡, Michiko Harayama† †Faculty of Engineering, Gifu University ‡Graduate School of Engineering, Gifu University. ることができるものとする．また，動的経路制御によって決定される経路を主経路，指定された中継ノードを経由する経路を副経路と呼ぶ．主経路と副経路で輻輳発生が同時に確認された場合において各経路が同じ様に輻輳に対処すると, 同一データリンクにおいて輻輳が発生する経路競合への対処が優先制御とならない問題があった. 本研究では主経路と副経路で輻輳発生が同時に確認された場合において, 先に副経路の送信帯域を大きく減少させることで経路競合の場合においても優先制御となるような輻輳制御機構の改良を提案する. 2.2 単純移動平均を用いた NIC 実効帯域計測 NIC の実効帯域よりも, 各通信路の送信帯域が大きい状態で輻輳が発生した場合は, 送信帯域が過剰な状態である. このような輻輳の発生を抑えるために, NIC の実効帯域近傍に送信帯域を抑制する必要がある. よって合計受信帯域に単純移動平均を行って, 平均値の変動が微小となった時点で平均値を NIC の実効帯域とする計測方法を提案する.. 3. 実験. Intel Pentium4 を搭載した PC11 台を 100BASE-TX で繋ぎ，図１に示すような実験ネットワークを構築した．実験ネットワークにおける, 送信端末と受信端末間のルータの数が最も少ない経路を主経路とした. 輻輳を発生させるため主経路にクロストラフィックを流入させ, 輻輳発生時の輻輳制御アルゴリズムの挙動を確認した. 本研究の実験プログラムは，他の輻輳制御アルゴリズムの干渉を避けるため, 送信プロトコルとして UDP を用いた. 受信ノードは送信ノードから送られてきたパケットを一定個数受け取ると, その受信にかかった時間を通知し，送信ノードは帯域制御を行う．送信帯域の急激な増加で輻輳を発生させないように, 主経路と副経路共に 2Mbps 単位で増加させた.. 3-245. Copyright 2012 Information Processing Society of Japan. All Rights Reserved..

(2) パケットロス率. 情報処理学会第 74 回全国大会. 図 1. 実験ネットワーク概要. 0.015 0.014 0.013 0.012 0.011 0.01 0.009 0.008 0.007 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001 0 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 実験回数. 図 2 に各経路の通信トラフィックの時間変化を示す. 0-2.6sec と 7.6-12sec の間 100Mbps のクロストラフィックを発生させた. 時刻 0sec に送信開始すると,主経路のトラフィックはクロストラフィックのためほとんど増加せず, 副経路のトラフィックが徐々に増加してほぼ 90Mbps に達した. 2.6sec を過ぎると, 主経路にクロストラフィックが流入しなくなるため, 主経路のトラフィックが徐々に増加してほぼ 100Mbps に達し, 反対に副経路のトラフィックが徐々に減少した. 7.6sec を過ぎると再び主経路へのクロストラフィックの流入が始まり, 2.6sec までと同様のトラフィックの変化をした. 図 3 に実験回数に対するパケットロス率の推移を示す. 11 回の実験におけるパケットロス率の平均は 1.23%である. インターネット上のパケットロス率の平均値である 2%と比べると, この値は十分に低い水準を達成できているといえる.. 図 3. 4. まとめ. 本研究では経路競合を考慮した輻輳制御アルゴリズムの提案を行った. 輻輳状態を変化させて実験し, 輻輳の変化に対してパケットロス率を低く抑えながら送信量の制御が行われていることを確認した. 参考文献 [1] 谷尻和貴, 田中昌二 , 原山美知子, “IPv6 経路制御ヘッダを用いたマルチパス通信方式 : スロースタートアルゴリズムの導入,” 電子情報通信学会総合大会講演論文. 集 2011 年_通信(2), pp.555(2011).. 200. [2] 山田真貴, 田中昌二 , 原山美知子, “IPv6 経路制御ヘッダを利用したマルチパスデータ通信の実装,” 情報処理通信学会第 72 回. 180 160. 140. 送信帯域 [ Mbps ]. 実験回数に対するパケットロス率の推移. 全国大会講演論文集 , vol.3, pp.363364(2010).. 120. 100. [3] Akiji Tanaka, “ Effects of Length and Number of Paths on Simultaneous Multipath Communication., ” 2011 IEEE/IPSJ. 80 60 40. International Symposium on Applications and the Internet, pp.214-217(2011).. 20 0 0. 1. 2. 3 4 main. 5. 6 sub. 7. 8 traffic. 9. 10. 11. 12. 時間 [ s ]. 図 2. クロストラフィックの変化に対する通信帯域の変化. 3-246. Copyright 2012 Information Processing Society of Japan. All Rights Reserved..

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