1999年度　卒業論文 UDPパケットの最適な送信間隔の検討 早稲田大学理工学部情報学科 G96P026-4　小川裕二.

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1 1999年度　卒業論文 UDPパケットの最適な送信間隔の検討 早稲田大学理工学部情報学科 G96P026-4　小川裕二

2 研究の概要 UDPを使用してデータを送信する際に、 UDPデータグラムの送信間隔がスループットに与える影響
送信データの大きさ毎の、最大スループットを実現する最適な送信間隔

3 理論値を求める (1/4) [仮定] ・データリンクレベルでの送信時間は全体の送信時間に含めない
・送信開始は1つめのデータグラムが送信バッファに書き込まれた時刻とする ・送信バッファに入った瞬間に処理されるものとする

4 理論値を求める (2/4) 送信するデータの大きさ k[byte] UDPデータグラム1個の大きさ n[byte/個]
送信個数 m[個]　( m = k / n ) 送信間隔 itv[sec/個] とすると、 全てのデータを送るまでに 要する時間 t[sec]は t = itv ×( m – 1)　となる

5 理論値を求める (3/4) 受信側の受信速度 S[sec/個] 受信バッファ容量 BUFF[byte]
受信バッファに入る個数 b[個] (b = BUFF / n) 送信開始からx[sec]経過時、 受信バッファにある個数 b(x)[個]は b(x) = x/itv – x/S　となる

6 理論値を求める (4/4) 送信時間が最小になるのは x = t で、 受信バッファを使い切ってる時だから、 代入して、
送信間隔とデータサイズの関係式 itv = {1 – BUFF / ( k – n )}×S を得る。 だから、送り終わった時に、受信バッファが詰まってるようにしとけば、 見かけ上、送信が早く終わった(スループットがいい)となる。

7 実験方法(1/2) ・受信速度、受信バッファ容量を固定 ・送信するデータサイズを決める 送信間隔を徐々に増やし、
受信バッファが溢れなくなる値を最適な送信間隔として計測する。 受信バッファの上限は41600 byte

8 実験方法(2/2) 実験 受信速度 [sec/個] 受信バッファ容量[byte] １ 0.10 41600 ２ 1.00 ３ 31200 ４
20800 ５ 10400 ６ 0.50

9 実験結果 (実験1) データグラムの大きさ [byte] itv [sec] 42688 0.01 57408 0.03 72128
0.04 86848 0.05 101568 0.06 116288 0.07 131008 145728

10 結果のグラフ (実験1)

11 実験結果 (実験2) データグラムの大きさ [byte] itv [sec] 42688 0.06 57408 0.30 72128
0.44 86848 0.54 101568 0.59 116288 0.62 131008 0.69 145728 0.72

12 結果のグラフ (実験2)

13 実験結果 (実験3) データグラムの大きさ [byte] itv [sec] 42688 0.31 57408 0.48 72128
0.59 86848 0.66 101568 0.71 116288 0.75 131008 0.72 145728

14 結果のグラフ (実験3)

15 実験結果 (実験4) データグラムの大きさ [byte] itv [sec] 27968 0.31 42688 0.55 57408
0.66 72128 0.73 86848 0.78 101568 0.81 116288 0.83 131008 0.85 145728 0.86

16 結果のグラフ (実験4)

17 実験結果 (実験5) 13248 0.33 27968 0.31 42688 0.55 57408 0.66 72128 0.73 86848 0.78 101568 0.81 116288 0.83 131008 0.85 145728 0.86

18 結果のグラフ (実験5)

19 実験結果 (実験6) データグラムの大きさ [byte] itv [sec] 42688 0.10 57408 0.15 72128
0.22 86848 0.27 101568 0.30 116288 0.32 131008 0.34 145728 0.36

20 結果のグラフ (実験6)

21 結論 ・UDPによるデータ送信において、送信するデータの大きさと送信間隔は、前述の理論式で示すことができる。
・データの送信にかかる時間は、受信側の処理能力に依存する。

22 今後の課題 　この実験における時間の測定は、ユーザレベルでの測定であり、また、データリンクレベルでの伝送時間を無視してるので、これによる誤差が生じる。 これらの問題を考慮した理論式の確立と実験を行う必要がある。