オンラインノード数の変動を考慮したP2P実時間通信サービスの性能解析

摘要

近年，Session Initiation Protocol（SIP）ベースのインターネット電話に代わる電話サービスとして，Peerto-Peer（P2P）技術に基づいたユーザ管理機構をもつSkypeが注目を集めている．Skypeではユーザ情報はユーザノードから選ばれたスーパーノードによって管理されており，ユーザノード数に応じてその数を動的に増減させることで負荷の分散を図っている．本稿では，このユーザ管理機構に着目し，呼設定処理に対するP2P型動的負荷分散機構の有効性を解析的に検証する．具体的には，一般ユーザの参加を非斉時ポアソン過程でモデル化し，ユーザノード数の満たす状態確率微分方程式に対してStationary Peakedness Approximation法によって時間依存の状態確率を計算する．数値例より，P2P型のユーザ管理方式を用いたサービスでは，能力の高い中央サーバを用いた場合のクライアントサーバ型方式に匹敵し，初期設定時間の観点から見て安定したQoSの保証が実現できることが示された．%Skype is a peer-to-peer (P2P) based Internet telephony and has attracted considerable attention as an alternative to voice over IP (VoIP) services based on the session initiation protocol (SIP). In the Skype network, user information for call establishments is managed by super nodes which are chosen from among all ordinary end-user nodes. The significant characteristic of the Skype network is a load-balancing feature such that the load shared by super nodes is dynamically distributed according to the number of super nodes. In this paper, we analyze the performance of this type of the P2P based dynamic load distribution systems. In our analytical model, new nodes join the network forming a nonstationary Poisson process, and the number of online nodes are analyzed with non-stationary Markov chain. We derive the system of difference-differential equations for the probability distribution of the number of online nodes to compute performance measures using the stationary peakedness approximation method. Numerical examples show that the user information management system based on P2P can keep the quality of service (QoS) more stable than client-server systems with a centralized server of high performance.