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     802.3 と Switched Ethernet
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投稿者 スレッド
yukkin61562
投稿日時: 2010/10/26 22:08
半人前
登録日: 2009/9/14
居住地:
投稿: 27
802.3 と Switched Ethernet
お世話になっております。

無線端末がアクセスポイントを介して有線側の基地局と通信するシナリオを考えています。

GUI上でハブをセットすると、オプションで 802.3 か Switched Ethernet が
選べますが、Switched Ethernetでシミュレーションをすると
問題が起こっています。そもそもこの2つは何が違うのでしょうか?


http://simweb.kke.co.jp/qualnet/forum/modules/newbb/viewtopic.php?topic_id=247&forum=29#forumpost828

フォーラムを検索してみますと、上の回答があったのですが
802.3・・・リピータハブ
Switched Ethernet・・・普通のハブ
という認識でよろしいでしょうか。ネットワークに詳しい知人に聞いたところ、
今の時代リピータハブは用いられておらず、スイッチングハブが一般的だと聞きました。

それでSwitched Ethernetでシミュレーションをしていたのですが、問題が発生しました。


シナリオファイルを添付させていただいたのですが、
ノード1,2,3は有線でハブにつながっており、ノード101はアクセスポイント、
ノード51,52,53は無線端末です。
ノード1と51は互いにVoIPで通信しており、2と52、3と53は飽和トラヒックを
発生しているとします。

これでシミュレーションを行うと、シミュレーション中大量のメモリが消費され(この程度の規模なら問題ありませんが、飽和トラヒックの本数を増やすと4GBでも足りなくなる)、シミュレーション結果を見てみるとノード51、52,53、において遅延が非常に大きくなってしまいます。
これは一体何がおこっているのでしょうか?

Switched Ethernet から802.3に変更すると、このような問題は起こらなくなりました。


そこで以下の質問があります。

1.そもそもシミュレーションでのトポロジの作成はこれで間違っていないでしょうか。
2.802.3とSwitched Ethernetの違いはリピータハブかスイッチングハブかの違いという認識で間違っていないでしょうか。
3.Switched Ethernetで上記のような問題が発生する原因は何でしょうか。(どのような現象が起こっているのでしょうか)
(4.802.3を選択したとき、statファイルでの 802.3 Number of Retransmissionsが大量にカウントされているのですがこれは何でしょうか。)


以上になりますが、よろしくお願いいたします。
3.zip

system.jpg
chackn
投稿日時: 2010/10/27 10:54
常連
登録日: 2005/5/13
居住地: Kanagawa, Japan
投稿: 61
Re: 802.3 と Switched Ethernet
yukkin61562さん


1.そもそもシミュレーションでのトポロジの作成はこれで間違っていないでしょうか。
→間違いないと思います。

2.802.3とSwitched Ethernetの違いはリピータハブかスイッチングハブかの違いという認識で間違っていないでしょうか。
→間違っていません。

3.Switched Ethernetで上記のような問題が発生する原因は何でしょうか。(どのような現象が起こっているのでしょうか)
→問題を再現できませんでした。

添付されたシナリオは802.3のものだと思います。
それを元に自分でSwitched Ethernetのシナリオを作って試してみましたが、メモリ使用量は5.5Mバイト程度で特に増加する様子はありませんでした。遅延も52,53で0.25秒程度です。
私が作ったシナリオを添付します。ついでに画面キャプチャも。
問題のシナリオを添付してもらえれば動かしてみます。

(4.802.3を選択したとき、statファイルでの 802.3 Number of Retransmissionsが大量にカウントされているのですがこれは何でしょうか。)
→802.3はCSMA/CDなのでメディアで衝突(コリジョン)が発生したのではないでしょうか。

3s.zip

3s.png
yukkin61562
投稿日時: 2010/10/27 12:03
半人前
登録日: 2009/9/14
居住地:
投稿: 27
Re: 802.3 と Switched Ethernet
chackn様

明快なお返事ありがとうございます。

ご検証ありがとうございます。3s のシナリオを動かしてみたところ、
確かに問題なく動作しているようです。

そしてアップロードしたシナリオは 802.3 になっていましたか??
今あらためて確認してみたところ、やはり問題が発生しました。
configファイルの257行目に
[ N8-190.0.1.0 ] MAC-PROTOCOL SWITCHED-ETHERNET
との記述があると思います。
同梱のtest.statがシミュレーション結果になっております。


ところで気になったのですが「Hub→Switched Ethernet」と「Switch」はどう違うのでしょうか?
「Hub→Switched Ethernet」がスイッチングハブという認識で間違ってないとのことですが、
Switch はまた違うものになるのでしょうか。

chackn
投稿日時: 2010/10/27 19:36
常連
登録日: 2005/5/13
居住地: Kanagawa, Japan
投稿: 61
Re: 802.3 と Switched Ethernet
yukkin61562さん

シナリオ確認しました。確かにおっしゃるとおりの設定になっていました。失礼しました。
そこでマニュアルを読み返してみて発見しました。
(参照"QualNet 5.0.2Multimedia and Enterprise Model Library")

(1)SWITCHモデルとSWITCHED-ETHERNETモデルは別モデルとして存在する。
(2)前者は"2.1 Detailed Switch Model"に、
(3)後者は"2.2 Switched Ethernet"に記述されている。

これまでSWITCHのモデルが二つあるなんて気がついていませんでした。
私が使ったのは"Detailed"の方。yukkin61562さんのは"Switched Ethernet"の方です。

シナリオをRunしてみるとメモリ消費量がじわじわと増加しますね。
どうやら後者のモデルにメモリリークがありそうです。
yukkin61562
投稿日時: 2010/10/31 15:16
半人前
登録日: 2009/9/14
居住地:
投稿: 27
Re: 802.3 と Switched Ethernet
chackn様

お返事ありがとうございます。

やはりおかしいですよね。メモリ使用量の増加はもちろん、遅延が
あまりにも大きすぎる気がします。

自分もSWITCHモデルが2つあるとは思っていませんでした。
"Detailed"のモデルの方も、マニュアルを読んで少し研究してみたいと思います。

これがバグならば改善されると良いのですが。

ありがとうございました。
forum_support
投稿日時: 2010/11/1 15:52
モデレータ
登録日: 2005/5/17
居住地: 東京都中野区中央4-5-3 ?構造計画研究所
投稿: 322
Re: 802.3 と Switched Ethernet
サポート担当です。
現象を確認いたしました。

・Switched Ethernetにおけるメモリリークの問題
開発元に報告し、改善を要求しております。

・Switched Ethernetにおける遅延時間の問題
現在調査中です。

進展がありましたら、都度ご報告いたします。
以上、よろしくお願いいたします。
forum_support
投稿日時: 2010/11/5 21:09
モデレータ
登録日: 2005/5/17
居住地: 東京都中野区中央4-5-3 ?構造計画研究所
投稿: 322
Re: 802.3 と Switched Ethernet
サポート担当です。

開発元より、BugFixが送られて参りました。
今回の修正を適用後、yukkin61562さん添付のシナリオを実行した所、
メモリ使用量:約7M
遅延時間:約0.075s
となり、正常に動作していると考えられます。

以下の手順でリビルドを行い、ご確認ください。
(1)添付の'mac_switched_ethernet.cpp'を
%QUALNET_HOME%\libraries\multimedia_enterprise\src
に上書きコピー
(2)nmake clean
(3)nmake

以上、よろしくお願いいたします。

mac_switched_ethernet.cpp
yukkin61562
投稿日時: 2010/11/7 20:38
半人前
登録日: 2009/9/14
居住地:
投稿: 27
Re: 802.3 と Switched Ethernet
サポート担当様

ありがとうございます。

さっそく今回のBugfixを適用したところ、メモリが異常に消費される現象
および遅延が大きくなる現象は改善されました。

しかし、本トピックの最初にアップロードさせていただきました
3.config を実行したところ、ノード52ではスループットがある程度出ているのに対し、
ノード53においてスループットが全然出ていないことが分かりました。

Bugfix適用前の実行結果は、3.zip 内のtest.statで、ノード52,53は
同程度のスループットが出ています。

Bugfixを適用したあとの実行結果のstatファイルを添付しました。
特にノード52と53ではPrecedenceなどによるランク分けをしていないので、
同程度のスループットが出るはずなのですが…。

何かシミュレーション上の操作が間違っていますでしょうか?
よろしくお願い致します。


test_with_bugfix.stat
forum_support
投稿日時: 2010/11/15 13:28
モデレータ
登録日: 2005/5/17
居住地: 東京都中野区中央4-5-3 ?構造計画研究所
投稿: 322
Re: 802.3 と Switched Ethernet
サポート担当です。
返信が遅くなり申し訳ありません。

・Switched EthenetのBugfixにおける特定ノードのスループット低下の問題
現象を確認致しました。
以下、Bugfix前後で値が大きく変わる箇所を抽出しています。

test.stat(BugFix前)

...
 52,               ,[1024], Application,  CBR Server,Throughput (bits/s) = 2522098
...
 53,               , [0],    Physical,      802.11,Signals transmitted = 74318
 53,               , [0],    Physical,      802.11,Signals received and forwarded to MAC = 206571
...
 53,               , [0],         MAC,   802.11MAC,Unicast packets received clearly = 21381
...
 53,               ,    ,     Network,          IP,ipInReceives = 21381
...
 53,               ,[1024], Application,  CBR Server,Throughput (bits/s) = 2517912
...
 101,                      190.0.2.51, [0],     Network,        FIFO,Total Packets Dropped = 775887



test_with_bugfix.stat(BugFix後)

 52,               ,[1024], Application,  CBR Server,Throughput (bits/s) = 4993206
...
 53,               , [0],    Physical,      802.11,Signals transmitted = 52783
 53,               , [0],    Physical,      802.11,Signals received and forwarded to MAC = 231312
...
 53,               , [0],         MAC,   802.11MAC,Unicast packets received clearly = 17
...
 53,               ,    ,     Network,          IP,ipInReceives = 17
...
 53,               ,[1024], Application,  CBR Server,Throughput (bits/s) = 2001
...
 101,                      190.0.2.51, [0],     Network,        FIFO,Total Packets Dropped = 1595816


・53ノードのスループットが低下していますが、
52ノードのスループットはむしろ2倍程度大きく
なっています。
・53ノードのMac層で"Unicas packets received clearly"
の値が現象していることから、Mac層以上の層でロスが発生
していると考えられます。
・また、アクセスポイントである101ノードのNetwork層で
"Total Packets Dropped"の値が2倍程度になっています。

以上の結果を開発元に再度報告致しました。

再度進展がありましたら、都度ご報告いたします。
以上、よろしくお願いいたします。
forum_support
投稿日時: 2010/11/24 13:35
モデレータ
登録日: 2005/5/17
居住地: 東京都中野区中央4-5-3 ?構造計画研究所
投稿: 322
Re: 802.3 と Switched Ethernet
サポート担当です。

開発元より調査報告が送られてまいりましたので、お知らせ致します。

以前添付させていただいたBugFixによって正しい動作が行われないことを
確認したこと、並びにSwitched Ethernetのモデルを改善するとのことです。

そこで次善策として、"Switched Ethernet Model"の代替として"Detailed Switch Model"
を使用することを提案されました。Detailed Switch Modelを用いて作成したシナリオを
添付いたします。

元のシナリオではアプリケーションのパケットがノード101に到達した際に、片方のノード
がスロットを占有し、他のノードではキューが満杯になり、ロスが発生します。そのため、
ロスが発生したノードではスループットが低下していました。

新たに添付したシナリオの変更点は大きく2つです

1) ノード1,2,3及び101の間をHub(Switched Ethernet)の代わりにSwitchデバイスを
使用して、point-to-pointリンクで結ぶ。
2) ノード2->52,ノード3->53のCBRの設定を、


 CBR 2 52 0 1472 0.103MS 0S 300S PRECEDENCE 0
 CBR 3 53 0 1472 0.101MS 23.001MS 300S PRECEDENCE 0

に変更(ノード3->53のCBR送信開始時間を少しずらしています)。

2)の送信時刻をずらした理由は
・ノード2と3のパケット生成/送信時刻が同時であったこと
・送信データレートがWireless Subnetの受信データレートよりも大きいこと
です。

この2点の変更によって、CBRのトラフィック流量が改善されます。

Detailed Switch Modelの詳細につきましては、
QualNet-5.0-MultimediaEnterprise-ModelLibrary.pdfの"2.1 Detailed Switch Model”をご参照ください。

yukkin61562様並びユーザの皆様にはご迷惑をおかけしますが、何卒よろしくお願い致します。

3_switch.zip
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