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Fujitsu

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本技术介绍参考了以下链接
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2014年12月24日


适用于不同性质通信网络的广域网加速技术
达到传统技术的2倍速度,提高了用户体验

株式会社富士通研究所(注1)(以下简称,富士通研究所)开发了以下技术。

开发背景

目前,很多通信应用都在使用TCP(Transport Control Protocol)通信协议作为标准。然而,通过广域网(WAN),例如在进行国际TCP通信时,会出现因丢包、往返时间长(Round Trip Time; RTT)等造成功能下降的问题。因此,通常将被称为WAN加速设备的机器配置在WAN的两端,通过将TCP协议替换为高速协议,改善性能低下的问题。

在传统装置中,配置了面向远距离传输的高速协议1,面向丢包的高速协议2,以及面向近距离传输的高速协议3。根据网络和应用软件的特性,自动选择性能最高的通信协议(图1)。


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图1 传统的WAN加速技术

课题

近年来伴随着云技术的普及,LTE等高速无线通信得到普及,在各种场所通过移动设备使用云服务的情况增多。WAN加速设备更多被用于由移动网络、城市内网、城市间网络以及国际网络等不同性质网络构成的WAN(图2)。

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图2 传统结构

将传统的WAN加速设备配置到各网络边界,在选择了各设备间与其特性相符的高速协议进行大规模文件传输时,吞吐量有所提高。但另一方面,在处理较小数据时,如虚拟桌面等交互式通信应用中,由于每次处理数据的传输时间极短,反而由于在各设备中的中转延迟出现了数据传输时间变长的问题。

开发的技术

富士通研究所开发出了,将多个WAN加速设备分散配置在广域网中,并配合通信应用的特性和各设备间的网络特性,自动选择最合适的通信协议以及与之相应的网络区间的技术。

通过以下步骤,控制分散的WAN加速设备(图3):

1. 为了选择高速协议以响应不同特性的各个网络,将WAN加速设备分散配置在网络的边界。

2. 在各WAN加速设备中,将更换协议所需的中转延迟时间,各设备间的网络特性,以及表示通信目标应用的端口号,和基于中转数据监视器推断的通信应用传输的数据大小,发送给控制器。

3. 控制器基于设备间网络特性推断高速协议,并计算各高速协议的通信性能。根据中转延迟时间以及计算所得的通信性能,确定最佳逻辑区间,和适用于该区间的高速协议,该区间使得传输预估的数据大小时所需时间最少。

因此,例如图3中的(A)在大规模文件传输中,各设备中的中转延迟与传输文件时间相比,程度低到可以忽视,因此为提高各设备间的吞吐量需增加区间数。另一方面,(B)在交互式通信中,为了使各设备中的中转延迟总和变小,需使一部分WAN加速设备无效,减少区间数量。


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图3 分散型WAN加速技术


效果

将此次开发的技术集成于软件中,与NII(注2)一起,在学术信息网络的SINET4(注3)和基于无线局域网服务的eduroam(注4)上,进行了性能评测(图4)。在日本和北美之间的通信上,实现了根据通信应用程序和各设备间的通信环境质量,动态选择最佳高速协议以及与之相应的区间。在文件传输过程中选择多区间划分,将速度提高约2倍。而在交互式通信中分为无丢包和有丢包两种情况。在无丢包情况下,选择与传统技术同样的区间划分,实现了性能没有下降的数据传输。在丢包较多的情况下,选择多区间划分,使得可以从距离客户终端尽量近的WAN加速设备上进行重发,实现了比传统技术所需时间更短的的数据传输(图5)。

通过引进本技术,使两个不同大陆间人们可以实现对同一个3D CAD绘图进行更加高效的合作。

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图4 使用SINET4的评价检验


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图5 高速化的效果


今后

富士通研究所目标在2015年实现分散型WAN加速技术的实用化。另外,通过将本技术应用于通信设备功能虚拟化技术NFV(Network Functions Virtualization)(注5),与防火墙、缓存、负载平衡器等各种通信功能合作,可提供更为精细的通信服务。为此,今后将研究如何将本技术用于NFV。

注释

注1 株式会社富士通研究所:

社长 佐相秀幸

总公司所在地 日本神奈川县川崎市

注2 NII:

National Institute of Informatics的缩写

大学共同利用机关法人 信息・系统研究机构 国立信息学研究所

所长 喜连川优

注3 SINET4:

国立信息学研究所(National Institute of Informatics、NII)运营的学术信息网络。有超过802所大学、研究机关等使用。

注4 eduroam:

国立信息学研究所(National Institute of Informatics、NII)提供的无线LAN服务。实现了大学等校区无线LAN的相互使用。

注5 NFV:

通过通用服务器,实现网络设备功能的软件处理,一种用云代替网络设备的组织结构。