{"created":"2023-05-15T08:43:37.714347+00:00","id":8664,"links":{},"metadata":{"_buckets":{"deposit":"8d45d3df-79ab-4593-b7b4-3e8f96527719"},"_deposit":{"created_by":13,"id":"8664","owners":[13],"pid":{"revision_id":0,"type":"depid","value":"8664"},"status":"published"},"_oai":{"id":"oai:uec.repo.nii.ac.jp:00008664","sets":["9:178"]},"author_link":["23500"],"control_number":"8664","item_10006_date_granted_11":{"attribute_name":"学位授与年月日","attribute_value_mlt":[{"subitem_dategranted":"2018-03-23"}]},"item_10006_degree_grantor_9":{"attribute_name":"学位授与機関","attribute_value_mlt":[{"subitem_degreegrantor":[{"subitem_degreegrantor_name":"電気通信大学"}],"subitem_degreegrantor_identifier":[{"subitem_degreegrantor_identifier_name":"12612","subitem_degreegrantor_identifier_scheme":"kakenhi"}]}]},"item_10006_degree_name_8":{"attribute_name":"学位名","attribute_value_mlt":[{"subitem_degreename":"博士（工学）"}]},"item_10006_description_10":{"attribute_name":"学位授与年度","attribute_value_mlt":[{"subitem_description":"2017","subitem_description_type":"Other"}]},"item_10006_description_7":{"attribute_name":"抄録","attribute_value_mlt":[{"subitem_description":"Recently, high speed wireless LANs such as IEEE 802.11n are introduced widely. They use new high throughput data transfer mechanisms, such as frame aggregation and block ACK, which decrease the possibility of TCP segment losses and cause the bufferbloat problem where delay increases due to the buffered TCP segments.\nThis paper proposes a new method which resolves the bufferbloat problem over IEEE 802.11n wireless LANs by weakening their powerful retransmission capability intentionally when the data rate is low.  Specifically, this paper provides three contributions. The first is the detailed performance evaluation on the bufferbloat problem invoked by TCP communication over IEEE 802.11n wireless LAN. The performance evaluation experiment was performed using an actual terminal and access point by changing the distance between them. The data rate, throughput, round-trip time, queue length, and TCP internals such as congestion window and retransmission count are examined in detail, and the results clarifies that, in the low data rate, no TCP segments are lost, and as a result the congestion window increases, which makes the internal sending queue piles up.\nThe second contribution is that this paper shows a method to implement the proposal in a data sending terminal. This is a straightforward implementation. The performance evaluation shows that the proposed method successfully decrease the buffering delay, similarly with the conventional scheme such as CoDel, which is an active queue management technique.\nThe third contribution is that this paper shows a method to implement the proposal in an access point, which works as a data receiver. Since different kinds of terminals are used in wireless LANs, it is difficult to install schemes avoiding the bufferbloat problem in all terminals. So, the third contribution proposes a way to allow access points to provide a similar functionality with the second contribution. The results of performance evaluation clarifies that this mechanism can suppress queueing delay in sending terminals without degrading TCP throughput.\n\n　近年，無線LANが企業や一般家庭において広く普及しており，無線LANの規格であるIEEE 802.11とその一連の規格が策定されている．特筆すべきは802.11nのアグリゲーションとBlockACKである．802.11nでは速度改善のための工夫が物理層だけでなくMAC層にも関連して行われており，複数のフレームを1つにまとめることでオーバーヘッドを削減するアグリゲーションやそれらのフレームに一括して即時にACKを行うHT-Immediate BlockACK の導入が行われている．この802.11n以降に採用されている仕組みはそれまでの802.11無線LANの送受信の方式から大きく変わっており，通信特性の向上に寄与している．\n 一方，LAN上の通信では，TCPが支配的である．TCPは時々刻々と変化するネットワークの状況，例えば輻輳による帯域幅の変化やパケットロスに対応するために，再送や輻輳制御の仕組みを備えている．その場合のデータ送信速度は，輻輳ウィンドウを用いて制御される．TCPでは輻輳ウィンドウを制御するための輻輳制御アルゴリズムが多数提案されているが，一般的なPCやスマートフォンなどのOSにおいてはNewRenoなどのロスベースの輻輳制御アルゴリズムが利用される．\n さらにTCPに関連してBufferbloatという新たな問題が指摘されている．輻輳などの要因によってネットワーク上に存在するバッファに過度にパケットがキューイングされることで，パケットが長時間滞留し，それによって適切に動作しなくなり，スループットや遅延が悪化する問題である．Bufferbloat問題を解決するための研究がいくつか行われている．Bufferbloatについては無線LANにおいても発生することが指摘されているが，詳細に検討されていない．\n IEEE 802.11n無線LANにおいては，アグリゲーションやHT-Immediate BlockAckなどの新しい仕組みによって，それまでの無線LANから通信特性が向上している．802.11nの新しい仕組みによって再送が強力になりTCPにおけるセグメントロスが発生しにくくなった場合，TCPのBufferbloat問題が発生する懸念がある．\n 本研究では，802.11n無線LANアクセスポイントを介して行われるTCP通信を原因とするBufferbloatによる性能悪化を抑制することを目的とする．\n 本論文では，第一の研究として，実際に802.11n無線LANアクセスポイントを用いてネットワークを構成し，端末を移動させながらTCP通信を行う実験によって，データレートに応じてTCP性能がどのように変化するかを調査する，Bufferbloat問題の実験的検討を行う．その結果，TCPの実効速度についてはデータレート全域で大きな影響は見られないが，低データレート時の遅延性能が悪化していることを明らかにする．\n 続けて，802.11nを用いた通信におけるBufferbloat問題に対してのアプローチの検討を行い，既存のキュー?を指標としてパケットロスを行うREDなどのアクティブキュー管理方式は適切ではなく，別途指標を検討する必要があることを示す．指標としてCoDelの採用するキュー滞留時間の他，802.11n無線データレートの高低を用いることができる．本論文の第二の研究として，IEEE 802.11n無線LANにてデータレートに応じて再送回数を抑制する方法の提案を行う．802.11nを用いた通信におけるBufferbloatの要因として，その強力な再送方式にあるとし，最大再送回数を小さくすることによって再送を抑制することで意図的にセグメントロスを発生させ，ロスベースTCPの輻輳ウィンドウサイズの意図的な減少を狙う．さらに，端末側の無線LANデバイスドライバへの提案手法を適用し，評価した結果について述べる．802.11nで行われる通信のデータレートに応じて，低データレートであるほど最大再送回数を制限することによって，スループットに影響を与えることなく遅延性能の悪化を抑制できることを示す．また，再送回数の抑制をTCPのみに限定することで，パケットロスによる影響はその他のトランスポート層プロトコルに及ばないことを示す．\n 第三の研究として，第二の研究を発展させ，アクセスポイントの無線LANデバイスドライバへ適用した方式の詳細設計，評価実験，考察について述べる．アクセスポイント側で実装することによって端末側の変更を行うことなく，様々な端末に対応することができる．第二の研究の手法をアクセスポイント側実装に適応するため，CRCエラーのフレームヘッダ情報の活用による端末側の再送回数の推定や疑似的なリトライアウトの採用などの工夫を含んだ詳細設計を行い実装する．アクセスポイント側による手法が第二の研究と同様に遅延時間の悪化解消に有効であることを示す．さらに，既存のBufferbloat解決手法と本提案手法の重複適用時においても，悪影響を及ぼさないことを示す．","subitem_description_type":"Abstract"}]},"item_10006_dissertation_number_12":{"attribute_name":"学位授与番号","attribute_value_mlt":[{"subitem_dissertationnumber":"甲第941号"}]},"item_10006_text_22":{"attribute_name":"専攻","attribute_value_mlt":[{"subitem_text_value":"情報システム学研究科"},{"subitem_text_value":"情報ネットワークシステム学専攻"}]},"item_10006_text_23":{"attribute_name":"学術成果タイプ","attribute_value_mlt":[{"subitem_text_value":"博士学位論文"}]},"item_10006_version_type_18":{"attribute_name":"著者版フラグ","attribute_value_mlt":[{"subitem_version_resource":"http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85","subitem_version_type":"VoR"}]},"item_access_right":{"attribute_name":"アクセス権","attribute_value_mlt":[{"subitem_access_right":"open access","subitem_access_right_uri":"http://purl.org/coar/access_right/c_abf2"}]},"item_creator":{"attribute_name":"著者","attribute_type":"creator","attribute_value_mlt":[{"creatorNames":[{"creatorName":"野元, 祐孝","creatorNameLang":"ja"},{"creatorName":"ノモト, マサタカ","creatorNameLang":"ja-Kana"}],"nameIdentifiers":[{}]}]},"item_files":{"attribute_name":"ファイル情報","attribute_type":"file","attribute_value_mlt":[{"accessrole":"open_date","date":[{"dateType":"Available","dateValue":"2018-04-04"}],"displaytype":"detail","filename":"0862004_Thesis.pdf","filesize":[{"value":"6.1 MB"}],"format":"application/pdf","licensetype":"license_note","mimetype":"application/pdf","url":{"label":"0862004_Thesis.pdf","url":"https://uec.repo.nii.ac.jp/record/8664/files/0862004_Thesis.pdf"},"version_id":"d35832e5-7976-41b4-baea-d74fdf2fdb96"}]},"item_language":{"attribute_name":"言語","attribute_value_mlt":[{"subitem_language":"jpn"}]},"item_resource_type":{"attribute_name":"資源タイプ","attribute_value_mlt":[{"resourcetype":"doctoral thesis","resourceuri":"http://purl.org/coar/resource_type/c_db06"}]},"item_title":"IEEE 802.11n無線LAN上のTCP通信におけるBufferbloat問題の解決方法に関する研究","item_titles":{"attribute_name":"タイトル","attribute_value_mlt":[{"subitem_title":"IEEE 802.11n無線LAN上のTCP通信におけるBufferbloat問題の解決方法に関する研究","subitem_title_language":"ja"}]},"item_type_id":"10006","owner":"13","path":["178"],"pubdate":{"attribute_name":"PubDate","attribute_value":"2018-04-04"},"publish_date":"2018-04-04","publish_status":"0","recid":"8664","relation_version_is_last":true,"title":["IEEE 802.11n無線LAN上のTCP通信におけるBufferbloat問題の解決方法に関する研究"],"weko_creator_id":"13","weko_shared_id":-1},"updated":"2023-07-07T06:37:30.889228+00:00"}