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Modellierung und Design von AIMD-gesteuerten Kommunikationsnetzwerken

Leitung: Prof. Dr. Fabian Wirth
Bearbeiter:
Projektförderung: Science Foundation Ireland
Projektpartner: Prof. Dr. A. Berman, Technion, Israel
Prof. Dr. Douglas Leith, Hamilton Institute, NUI Maynooth, Irland
Dr. Robert Shorten, Hamilton Institute, NUI Maynooth, Irland
Laufzeit: 01.09.2003 - 31.08.2006
Bild des Projekts Modellierung und Design von AIMD-gesteuerten Kommunikationsnetzwerken Zum jetzigen Zeitpunkt wird ein Großteil des Datentransfers über das Internet mithilfe des Transfer Control Protocol (TCP) abgewickelt. Während dieses Protokoll für die jetzige Internetgeneration eine zufriedenstellende Netzauslastung und auch Fairness zwischen den einzelnen Benutzern garantiert, ist es nicht geeignet, eine annehmbare Auslastung für zukünftige Hochgeschwindigkeitsnetzwerke zu gewährleisten. TCP ist ein Prototyp eines AIMD-Verfahrens (Additive Increase Multiplicative Decrease). Jede datenversendende Quelle schickt Datenpakete in den Kanal und erwartet für jedes dieser Pakete eine Bestätigung des Empfängers. Solange alle erwarteten Bestätigungen erhalten werden, erhöht die Quelle die Anzahl der unbestätigten Datenpakete, die sich im Datenkanal befinden, um einen additiven Parameter. Erhält sie für ein Datenpaket keine Bestätigung, so wird die Anzahl der Pakete im Kanal um einen multiplikativen Parameter gesenkt. Zum jetzigen Zeitpunkt sind diese Parameter auf allen Rechnern auf festgelegte Konstanten eingestellt.
kommunikationsnetzwerke kommunikationsnetzwerke
In diesem Projekt wurde ein Modell für die Dynamik konkurrierender TCP-Flüsse entwickelt, das auf Methoden der diskreten linearen Inklusionen fußt, und in dessen Rahmen Methoden aus der Theorie positiver dynamischer Systeme anwendbar sind. Im Falle synchronisierter Netzwerke, bei denen alle Quellen bei den gleichen Staus im Netzwerk Datenpakete verlieren, kann so eine elegante Beschreibung der Dynamik von TCP-Netzwerken angegeben werden. Unter der realistischeren Annahme, dass das Beobachten eines Staus durch eine Quelle ein Markov-Ereignis ist, wurden Stabilitäts- und Fairness-Resultate gezeigt. Diese bieten zum einen eine theoretische Erklärung für die Effizienz von TCP in der gegenwärtigen Internetgeneration. Weiter können die Ergebnisse als Grundlage zur Entwicklung moderner TCP-Algorithmen verwendet werden. So ist geplant, Verfahren für die adaptive Anpassung der AIMD-Parameter zu entwickeln, so dass zum einen ein rückwärtskompatibles, TCP- freundliches Protokoll entsteht, das auf der anderen Seite eine bessere Auslastung von Netzwerken mit großen Bandbreiten gewährleisten kann. Weitere Anwendungen sind im Bereich der drahtlosen Datenübertragung geplant, für die das gegenwärtige TCP schon heute keine zufriedenstellende Lösung bietet.