SDNにおけるデータプレーン要素の拡張によるアプリケーション特化型QoS制御手法

Abstract

我々は，Software Defined Networking(SDN)のデータプレーン要素に，QoS制御を行うネットワーク機能をソフトウェアによって拡張し，アプリケーション毎に柔軟なQoS制御を行う機構を提案している．
本研究では，新規のQoS制御手法として，WFQによる優先制御を行うアルゴリズムと，キュー容量の動的変更を行うことでパケットロスを抑えるDynamic Queue Controlのアルゴリズムを組み合わせることで，指定したデータフローに対して輻輳時のパケットロスと遅延を抑える方式を提案する．
この提案手法を，SDNにおける集中制御手法により複数のネットワークノードに適用し，協調動作をさせることで，既存手法よりも効果的にパケットロスと到着遅延を軽減するQoS制御を実現する．
本提案手法を，小規模なネットワーク上で，ユースケースの1つである動画ストリーミング配信を用いて評価を行うと，パケットの到着率は最大で60$%$向上し，パケットの到着時間も最大30秒改善されるという結果が得られる．この結果から，規模の大きいネットワークにおいても，提案手法によるQoS制御を複数のネットワークノード上で協調的に行うことで，輻輳時のパケットロスと遅延を削減可能であると考えられる．

We have proposed a mechanism for extending data plane elements in software-defined networking (SDN) to enable a network function for QoS control by per-application.
In this paper, we propose a new method for suppressing packet loss and reducing delay in network congestion by combining Weighted Fair Queueing (WFQ) and Dynamic Queue Control (DQC), our proposed algorithm for adjusting queue capacity dynamically for a given flow.
Our proposed method performs logically centralized QoS control using SDN architecture on multiple network nodes through newly defined south-bound interface (SBI).
Our evaluation shows that for a video streaming application, one of the use cases, the proposed method increases the arrival rate of packets by up to 60 percent, and reduces the latency in packet arrival by about 30 seconds on average. This result indicates that our method of extending data-plane for defining new QoS algorithms, e.g., combining WFQ and DQC and operating on multiple network nodes using SDN architecture enables efficient QoS control of a given flow for reducing packet loss and delay.