状態予測制御を用いたコンピュータネットワークの輻輳制御に関する研究

E-3 状態予測制御を用いたコンピュータネットワークの輻輳制御に関する研究電気電子システム工学科０００８０４０９２４　５８番入鹿山　博

はじめに　 • 研究の背景 • ネットワークの混雑（輻輳）が問題 • AQM（Active Queue Management）の提案 • 研究の目的 • TCP/AQMネットワークに対する制御系設計 • 本発表 • TCP/AQMネットワーク • 状態予測制御による制御系設計 • ns-2によるシミュレーション

TCP/AQMネットワーク　減少　廃棄　強制的なパケット廃棄　輻輳回避　受信ホスト送信ホストルータルータ ACK 受信ホスト送信ホスト Fig. 1 TCP/AQM ネットワーク

制御目的　 controller [packets] 制御目的１．輻輳を起こさない（　　　　　　 [packets]）２．キューサイズを（　　　　　　[packets] に）保持送信ホスト [packets] 受信ホストルータ送信ホスト Fig. 2 制御目的

TCP/AQM ネットワークモデル　 (1) (2) [packets] 状態方程式 [packets] [packets/s] Fig. 2 TCP/AQM ネットワークモデル

コントローラ設計　入力むだ時間を考慮パケットの廃棄確率目標値とのずれ • 最適レギュレータ問題コントローラの設計ウィンドウサイズ、キューサイズ • 状態予測制御

輻輳制御コントローラ　コントローラネットワーク TCP/AQM ネットワークサーボ補償器オブザーバ状態予測制御 Fig. 3 コントローラのブロック図

シミュレーション (ns-2) 輻輳の回避 • コントローラの検証 80 20 16 60 [packets] [packets] 12 40 8 q W 20 4 0 0 0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 time [s] time [s] Fig. 4 ns-2 によるシミュレーション結果

おわりに　今回の発表 • TCP/AQM ネットワーク • 状態予測制御による制御系設計 • ns-2 によるシミュレーション今後の課題 • 実機への適用

付録　線形化モデル ネットワーク TCP/AQM network linear model controller ルータ状態方程式

TCP ネットワーク 減少廃棄バッファあふれ検出輻輳回避送信ホスト受信ホストルータルータ ACK 受信ホスト送信ホスト Fig. 5 TCPネットワーク

SIMULINK ブロック図 Fig. 7 輻輳制御機構

TCP/AQM ネットワークモデル [packets] [packets/s] : 平均ウィンドウサイズ [packets] : キューサイズ [packets], : リンク容量 [packets/s] : 伝播遅延 [s] : ラウンドトリップタイム [s], ノード : 送信ノード数 : パケット廃棄率, [packets] 受信ノードノード１・・・中間ノード

モデルとコントローラ (1) (2) 状態方程式 TCP/AQM ネットワーク controller Fig. 2　モデルとコントローラ

backup [packets] ネットワークパラメータ [packets/s] [s] ＬＱＩ制御によるサーボ系の構成 [packets] 送信ホスト受信ホストルータ送信ホスト

モデルと状態予測制御 (1) (2) ルータ controller 状態方程式状態予測制御補助変数：むだ時間のないシステム入力むだ時間システム

80 70 60 50 [packets] 40 q 30 20 10 0 0 50 100 150 200 250 300 time [s]

状態予測制御を用いたコンピュータネットワーク の輻輳制御に関する研究