硕士论文-TCP_SACK在无线环境中的性能研究与改善.pdf

重庆邮电大学硕士学位论文 论文题目T C P S A C K 在无线环境中的性能研究与改善 题名和副题名 英文题目P e r f o r m a n c eS t u d ya n dI m p r o v e m e n tab out T C P S A C Ki nW i r e l e s sE n v i r o m e m 指导教师 壁纪丝熬援 学科专业通信与篮息系统 论文提交日期2 Q Q 堡垒且论文答辩日期2 Q 立鱼生昼且 论文评阅人 答辩委员会主席蠡盘l 筮姜豳幽垒重兹螳 2 0 0 6 年4月2 0 日 摘要 摘要 随着通信网络技术的发展 无线网络在未来因特网中无疑姆扮演极为重要 的角色 然而作为有线因特网成功的核心组成部分 传输控制协议T C P 由 于设计中潜在的假设对于无线环境来说存在问题 使得传统T C P 无法在无线网 络中良姆运行 现有的T C P 舨本T a h o e R e n o N e w R e n o 翻S A c K 运行在离误码 环境中时 例如无线环境 吞吐量急剧下降 其原因就是现有T C P 版本的拥塞 控制机制无法将误码丢包与拥塞丢包区分开来 而导致不必要地降低发送速率 另外 传统T C P 在遭遇丢包对 亩目将发送窗口减半 也影响了T C P 的性能 出于无线信遵的时变多径衰落的特性以及褰易受突发干扰影响 单鬻口多包丢 失在无线环境里是很常见的 加上传统T C P 无法把误码丢包和拥塞丢包区分开 来 使得当遭遇多包丢失的时候 T C P 在无线环境中的性能急剧恶化 针对上述问题 本文首先对传统T C P 在遭遴单窗口多龟丢失时翁协议行为 进行了研究 然后对各个版本T C P 在无线环境中的性能表现进行了对比分丰斥 同时对基于R T T 的可用带宽估计算法进行了仿真研究 最后提出以T C PS A C K 版 本为基础改进T C P 充分利用S A C K 在单窗口多包丢失时重传恢复算法的优势 在发送端采舟可用带宽l 蠢计寒优化s s t h r e s h 和c w n d 以避免T C P 在丢包时 蠢目将窗口减半 与具有E C N 功能的中间节点结合起来以区分随机误码丢包 和拥塞丢包 根据丢包性质的不同采取不同的重传恢复策略 本文中的仿真显示出T C P 的改进方案是可行的 并且仿真结粟也诞明T C P 的 性能确实得到了改善 囝对也显示了改遴舨T C P 与其它版本T C P 流保持了较好 的公平性和友好性 关键词 无线网络 T C P 误码率 多包丢失 可用带宽估计 E C N 摘要 A b s t r a c t W i t ht h ed e v e l o p m e n to f t e c h n o l o g yi nc o m m u n i c a t i o nn e t w o r k s w i r e l e s sn e t w o r k sw i l lp l a y i m p o r t a n tr o l ei nf u t u r ei n t e m e t w o r k s W h i l e a so n eo ft h ec o r ep a r to fw i r en e t w o r k so p e r a t e d s u c c e s s f u l l y t h eT r a n s m i s s i o nC o n t r o lP r o t o c o l i t sp e r f o r m a n c ei sd e t e r i o r a t e dv e r y m u c hi nw i r e l e s se n v i r o n m e n tb e c a u s et h a tt h e r ei s s o m e t h i n gw r o n g i t ht h e p o t e n t i a lh y p o t h e s i si nT C Pd e s i g n T h ee x i s t i n gv e r s i o n so fT C P l i k eT a h o e R e n o N e w R e n oa n dS A C K e x p e r i e n c eh e a v yt h r o u g h p u td e g r a d a t i o no v e rc h a n n e l s 硪t l l h i g he r r o rr a t e s u c ha sw i r e l e s sc h a n n e l s T h em a i nr e a s o nf o rt h i sp o o rp e r f o r m a n c e i st h a tt h eT C Pc o n g e s t i o nc o n t r o lm e c h a n i s mc a n n o td i s t i n g u i s hb e t w e e np a c k e t l o s s e so c c u r r i n gr a n d o m l yi nw i r e l e s sc h a n n e l sa n dt h o s ed u et on e t w o r kc o n g e s t i o n t h e r e f o r ei tr e d u c e st h et r a n s m i s s i o nr a t ee v e nw h e nn o tn e c e s s a r y I na d d i t i o n w h e n p a c k e tl o s s e so c c u r i n g t r a d i t i o n a lT C Pw o u l dh a l v et h ec u r r e n tw i n d o wb l i n d l y i t a l s oa f f e c tt h ep e r f o r m a n c eo fT C P M a n yp a c k e t sc o u l db el o s ti nas i n g l e t r a n s m i s s i o nw i n d o w t h i sp h e n o m e n o ni su s u a l l yo b s e r v e di nw i r e l e s sc h a n n e l s b e c a u s eo f t h ec h a r a c t e r i s t i co f t i m ev a r i e t ya n dm u l t i p a t hd e g r a d a t i o n a n dt h ei m p a c t d u et ob u r s ti n t e r f e r e n c e F u r t h e r m o r e t h et r a d i t i o n a lT C PC a n td i s t i n g u i s hb e t w e e n t h er a n d o ml o s s e sd u et oh i g hB E Ra n dt h e l o s s e sd u et oc o n g e s t i o n T h e p e r f o r m a n c eo fT C P i nw i r e l e s se n v i r o n m e n tw o u l db ed e t e r i o r a t e dv e r ym u c hw h e n i ts u f f e r e df r o mm u l t i p a c k e t sl o s s e si nas i n g l et r a n s m i s s i o nw i n d o w I no r d e rt os o l v et h o s eq u e s t i o nm e n t i o n e da b o v e t h i sp a p e rd i s c u s s e st h e b e h a v i o ro ft r a d i t i o n a lT C Pw h e nm u l t i p a c k e t sl o s s e si nas i n g l et r a n s m i s s i o n w i n d o wf i r s t t h e na n a l y z e st h ep e r f o r m a n c eo fa l lT C Pv e r s i o n si nw i r e l e s s e n v i r o n m e n t a n da tt h es f l i l et i m es i m u l a t e st h ea l g o r i t h mo fa v a i l a b l eb a n d w i d t h e s t i m a t i o no v e r 盯 A tl a s t w ep r o p o s eam o d i f i c a t i o no v e rT C P S A C Kv e r s i o n Q t a k ea d v a n t a g eo fr e t r a n s m i s s i o na n dr e s t o r a t i o ni nS A C Kv e r s i o nw h e nT C P e n c o u n t e r e dm u l t i p a c k e t sl o s s e si nas i n g l et r a n s m i s s i o nw i n d o w o p t i m i z e s s s t h r e s ha n dc w n db ya d o p t i n ga v a i l a b l eb a n d w i d t he s t i m a t i o na ts e n d e rt oa v o i d i n g r e d u c t i o no fh a l g w i n d o wb l i n d l y c o o p e r a t e sw i t ht h em i d d l en o d e 弼mt h e f u n c t i o no fE C Nt od i s t i n g u i s ht h ec h a r a c t e r i s t i co fp a c k e tl o s s e s t h e na d o p tt h e d i f f e r e n tr e t n m s m i s s i o na n dr e s t o r a t i o np o l i c yb a s eo n j u d g e m e n t T h es i m u l a t i o n si nt h i sp a p e rs h o wt h a tt h em o d i f i c a t i o no f T C Pi sf e a s i b l e a n d t h ep e r f o r m a n c eo fT C Pi si m p r o v e da c t u a l l y a n dt h ee x p e r i m e n t ss h o wt h a tt h e T C Po v e rm o d i f i c a t i o nm a i n t a i n st h ef a i ra n df r i e n d l yb e h a v i o rt oO 也e rT C Pf l o w 摘要 K e y w o r d s w i r e l e s sn e t w o r k s T C P B E R m u l t i p a c k e t sl o s s e s a v a i l a b l e b a n d w i d t he s t i m a t i o n E C N I I I 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得 蘸疆究成粟 撵我鼹知 豫了文孛特鬟熊戳标注稻黢落静逮方癸 论文中不魍 含其他人已经发表或撰写过的磺究成裂 也不包含为获得运送越电盍堂或 其他教育辊构的学位戴证书褥使用过鹩材料 与我一同工俸的同志对本研究所 做豹经餐雯献堙已奁论文孛傺了明礴兹说羁并表示落意 学位谂文作卷签名 斟晚 熬字隰娜 年钼堋 学位论文版权使用授权书 本学位论文箨者完全了解耋送熬垒塞堂蠢关僳馨 使弱学位论文瓣 规定 有权保留并向阑家有关部门或机构送变论文的复印件和磁擞 允许论文 被套瓣嚣整瓣 本人授投鍪送整照鲞堂可疆将学霞论文懿全凝蓑罄分窍 容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩印绒扫描等复制乎段保存 汇 编学穗论文 保密的学位论文在解密后适用本授权粥 学 作一 稿晗 导臌旁事参 签字f i i l 期 2 口 笨 月f 强 签字鹾瓣 妒舌年 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 T C P I P 是一个真正的开放系统协议 最终成为今天流行的因特网的核心协 议 通过因特网 人们能从世界各地获取自己感兴趣的数据或信息 极大地拓展 了人们认识世界和改造世界的范围和能力 但是 传统有线网络的限制 如布线 繁琐 地理障碍 位置固定等 使网络数据共享和计算已远远满足不了人们对现 代通信和现实需求的迫切要求 随着通信网络技术的发展 无线通信和移动计算的需求在持续地增长 无线 网络在未来因特网中无疑将扮演极为重要的角色 和有线网络相比 无线和移动 网络提供了更为便利的通信手段 人们可以随时随地不受限制地得到想要的相关 信息 实现真正包括数据和语音的个人通信 无线局域网 蓝牙 无线本地环 移动通信 A d h o c 网络等无线网络技术极大地推动着无线 有线和移动因特网技 术的发展 T C P 是目前因特网上的传输层控制协议 有效保障了端到端数据传输的可靠 性 传统的T C P 是为有线网络而设计的 它的成功在于有线环境中的拥塞控制机 制 慢启动 拥塞避免 快速重传和快速恢复 能够良好地动态侦测网络容量 保证竞争流之间的较公平资源分配 它侦测分组丢失的方法是监测重复A c K s 数 量和重传时钟 R T O 超时 当重复A C K s 数量达到一个门限 一般为3 或R T O 超时 就认为发生了数据分组丢失 丢失的原因归结为网络中发生了拥塞 从而 启动重传和拥塞控制机制 保障数据的可靠传输和避免网络的拥塞崩溃 和无线链路相比 有线网络延迟和差错概率相对很小 T C P 可以把所有的分 组丢失都视为网络拥塞造成的 因此 可以采取降低发送速率的方法减轻网络负 担 即使分组丢失是由于链路误码引起的 传统T C P 把每一个分组丢失做为网络 发生拥塞信号的策略 也不会对T C P 的性能造成很大的影响 而在无线环境中 原因多种多样的分组丢失可能经常发生 如随机误码丢包 随机干扰等 突发 误码丢包 信道衰落 持续严重频繁的干扰 切换导致的短暂丢包 网络拥塞 丢包等 自然条件和周围的建筑物可能引起的干扰 蜂窝无线网络中的切换等都 会引起分组丢失和延迟 很多无线网络也表现了带宽不对称的特性 如卫星的上 下行链路等 因此当T C P I P 协议应用于无线环境时 无线网络的特殊性会对 T C P I P 协议体系提出许多新的要求 如在数据链路层 由于无线链路的高误码 率 低带宽和安全性差而需要新的差错控制 压缩和链路加密等技术 为了支持 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 主机的移动性而提出移动I P 协议 传统T C P 协议关于数据包丢失的原因假设不 再成立 因此改进传统的T C P 以适应无线 有线和移动网络环境将是未来因特网 技术的关键问题之一 已经有各种无线环境中改进T C P 性能的解决方案 包括链路层 网络层 传 输层和层间互动的方案或策略 但是都还有待进一步的研究 分析和拓展 目前的主要研究领域有 1 移动通信网2 G 2 5 G 和3 G 上的T C P 性能研究I H 随着移动通信技 术的进步 通过移动终端上网的需求推动着这方面的研究和开发 2 无线 切换的T C P 性能研究 4 s 在无线通信中 由于位置移动引起的切换会导致 数据的突发丢失 解决切换问题是无线T C P 必须解决的关键技术之一 3 A d h o c 网络的T C P 性能研究 9 1 3 1 在救灾 军事 或通信暂时不能覆盖 成 本或客观条件限制 的场合 采用A d h o e 网络能提供迅速的数据访问 但 是A d h o c 网络频繁变化的拓扑和有限的终端能源等特性决定了现有T C P 无 法在这种网络中不加修改地运行 4 卫星链路上T C P 性能研究 1 4 1 6 1 卫星 网络是实现全球通信的骨干 但是它的链路带宽不对称性 很大的延迟带宽 乘积等特性恶化了传统T C P 的性能 无线T c P 改进机制的研究主要包括 1 区分丢包类型 对链路差错导致的丢包和因网络拥塞导致的丢包进 行区分 从而采取不同的恢复和控制措施 t T t 8 3 2 选择恰当的T C P 应答方 式 改进T C P 闭环控制性能 1 9 z o l 3 改进链路层的数据传输保障技术 如 A R Q F E C 等 来提高T C P 性能 2 l 捌 4 实现无线链路和有线链路的分离 在不同链路上运行不同的传输控制协议 乏5 5 不对称链路上运行T C P 的 研究1 琏功 6 根据带宽估计改进T C P 性能的研究嘲 7 基于速率调整T C P 发送的机制网 8 改进T C P 基本参数的设置 如初始窗E l 实现T C P 的性 能优化等 这些研究的目的是改进传输控制协议 使其能适应今天越来越具有异构性的 网络结构 基本核心思想是针对无线链路的特性 综合考虑丢包的多样性和复杂 性 减少数据重传 充分利用网络资源 保障无线 有线混台网络中端到端的可 靠数据传输 1 2 论文内容及结构 本论文的研究目标是分析和仿真传统T C P 在遭遇一个窗口内多包丢失时的 行为表现 分析相关参数在无线环境中对T C P 的影响 进而提出改进无线T C P 性 能的实现方案 通过使用O P N E T 仿真平台考察T C P 性能的实现 在不同误码环境 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 下重复测试不同T C P 改进版本 了解他们在无线环境中的适应性 目的是考察和 分析在高误码率无线环境中如何提高T C P 的性能 在仿真分析传统T C P 在无线环境中的性能基础上 提出以T C P S A C K 版本为基 础 在发送端采用可用带宽估计算法 并与具有E C N 功能的中间节点结合起来 以进一步提升T C P 在无线网络中的性能 论文内容安排如下 第一章主要介绍无线T C P 研究的背景 现状和本论文的 目标 第二章阐述无线网络环境及其特性 对无线网络技术和无线网络拓扑做了 大致的介绍 并详细描述了无线网络环境的特性 第三章详细分析传输控制协议 T C P 并且对各种版本的T C P 做了简介 同时阐述了T C P 在无线环境中存在的问 题 改善无线T C P 需要满足的具体要求以及改善无线T C P 可能需要的额外技术等 等 第四章讨论仿真工具和仿真分析几个T C P 版本在遭遇多包丢失时的性能表 现 同时对传统T C P 在无线环境中的性能进行了对比分析 第五章对T C P 可用带 宽估计算法进行研究 提出了基于R T T 的可用带宽估计算法并对其有效性进行了 仿真分析 第六章提出以T C P S A C K 为基础的改进方案 并加以仿真验证 第七 章结束语 重庆邮电大学硕士论文第二章无线网络环境及其特性 2 1 无线网络 第二章无线网络环境及其特性 无线网络主要分为两种 带固定设施的网络和无固定设施的移动网络 前 者受到固定网络基础设施的支持 后者无固定的路由器 网络中的节点既是通 信终端 同时也是转发数据包的路由器 如A d h o c 网络 相应的网络技术有无 线个域网 无线局域网 无线广域网 无线城域网和移动A dh o c 网络等 2 1 1 无线网络技术现状 1 无线个域网 无线个域网目前的热点技术是蓝牙协议 它提供1 M b p s 左右的传输速率 理想的连接范围为l O 厘米 1 0 米 通过增大发送电平可以将距离延长至1 0 0 米 特点是近距离 低功耗 简捷协议和低成本 2 无线局域网 目前应用于无线局域网的技术主要有I E E E8 0 2 1 l 系列标准和E T S I 欧洲 电信标准学会 无线局域网H i p e r L d f 系列标准 无线局域网得到广泛应用的技 术是I E E E8 0 2 1 1 系列协议 其中I E E E8 0 2 1 1 使无线信道的峰值速率达到2 M b p s I E E E8 0 2 1 l b 标准 信道峰值速率可达1 1 然后讨论为什么传统TCP协议不适合移动无线网络 并分析移动无线网络中 改善TCP协议的三种典型方法 最后总结出针对移动无线网络TCP协议改进的思路 3 学位论文 奇兰涛 Ad hoc无线网络中TCP公平性的研究 2003 Ad hoc无线网络具有一些有线网络所没有的特性 而由这些特性带来的大量的问题至今为止并没有得到完全解决 从而导致TCP业务在Ad hoc无线网络中 的性能不如在有线网络中那么令人满意 近年来人们已经在提高Ad hoc无线网络中TCP的效率 即提高TCP的吞吐率 上作了大量的工作 而我们将研究的重点放 在TCP公平性方面 我们发现在Ad hoc无线网络中TCP流间存在着严重的不公平性 甚至出现独占信道 channel capture 的现象 同时发现在有线网络中提出的 公平性的定义和公平指数不可直接用于Ad hoc无线网络 为此我们提出了关于Ad hoc无线网络中TCP流的邻居区域最大最小公平性 Neighborhood MaxMin Fairness 的定义 及相应的公平指数 与Ad hoc无线网络中公平性相关的因素有许多 其中最重要的两个因素是 空间复用约束特性以及空间位置相关性 这两 个因素也是Ad hoc无线网络独具的特性 因此在我们给出的上述定义中充分考虑了这两个因素 此外 我们还从传输层的角度 分析了Ad hoc无线网络中TCP流 不公平性的原因 并提出了一种网络层的解决方案 NRED机制 在NRED机制中我们将一个节点及其干扰节点看成一个邻居区域 并认为邻居区域所有节点的 队列形成了邻居区域的分布式队列 同时 我们将有线网络中RED队列管理机制扩展到分布式邻居区域队列上 通过提前检测拥塞 通知邻居节点 并按照一个流 占用信道带宽的比例丢包 来提高TCP的公平性 而且这种机制是在网络层实现的 不必对MAC层协议进行修改 仿真实验证明NRED机制可以极大的提高Ad hoc无 线网络中TCP的公平性 当然这种公平性的提高是以吞吐量的下降为代价的 文中也简要解释了吞吐量下降的原因 4 学位论文 屠昊 无线网络中TCP拥塞控制机制的研究与实现 2006 TCP协议是因特网上使用最为广泛的协议 它为用户提供了可靠的 健壮的端到端数据通信服务 其中TCP拥塞控制机制一直是保证因特网正常运行的关 键技术之一 但是传统的TCP拥塞控制机制已经无法适应链路质量较差的无线网络环境 因为TCP最初是按照有线网络来设计的 在有线网络中网络拥塞基本 上是分组丢失的唯一原因 因此TCP假设所有丢包是由网络拥塞引起 相比之下 无线网络具有较高的传输误码率 容易因传输出错而引起分组丢失 因此 网络拥塞不再是数据丢失的唯一原因 如果继续沿用传统的TCP拥塞控制机制 就会造成传输速率的不必要降低 结果导致网络性能严重下降 因此在无线 网络下如何有效改进TCP性能自然成了一项非常重要的网络研究课题 本文提出了一种基于自适应带宽估计的拥塞控制算法 Adaptive Bandwidth EstimationCongestion control ABEC 该算法根据TCP确认报文返回信息 来估计当前网络的实际可用带宽 在丢包时不盲目降低拥塞窗口 而是根据当前可用带宽来设置拥塞窗口 从而提高TCP吞吐量和网络利用率 改进TCP在无 线网络下的性能 该算法相比以前算法有三个方面的重要改进 通过判断报文丢失的原因来选择合适的采样间隔时间 在丢失原因可能为网络拥塞时 增加取样间隔时间 以避免Westwood带宽估计偏高的问题 提高新算法和传统TCP算法之间的公平性 在丢失原因可能为传输出错时 缩短间隔时间 以尽量提高网络的利用 率 根据网络状态自适应选择TCP的带宽估计响应程度 如网络抖动较剧烈 则尽量降低响应速度 保持TCP的稳定 如网络可用带宽发生永久变化 则提高 TCP的响应速度 迅速适应这种新的变化 保证带宽估计的准确性 通过观察往返时延的变化来探测网络中路由的变化 带宽估计类算法需要准确获知端到 端的最小往返时延 而路由的改变会使计算到的最小往返时延失效 导致带宽估计值偏低 因此本文通过观察往返时延的变化来判断路由是否发生变化 如 发生变化 则更新最小往返时延 提高带宽估计的准确性 本文通过NS2仿真软件对ABEC算法进行了大量的实验 在各种不同网络环境中观察它的性能 并和其他的拥塞控制算法进行比较 仿真实验结果表明 ABEC算法不但能有效提高TCP在无线网络中的吞吐量和链路利用率 同时也能保证它在有线网络中和传统TCP的公平性 解决了Westwood带宽估计偏高 RE算法在无线网络中吞吐量偏低等问题 并且能够避免确认报文压缩 路由改变等特殊网络环境带来的影响 最后我们在Linux系统上将ABEC算法实现为一个内核模块 通过内核模块我们能够实时的切换Linux系统上的拥塞控制机制 实现后我们又在实际网络中 对其进行了测试 无线网络中的传输性能和有线网络中与传统TCP之间的公平性 结果表明 ABEC算法能够在保证有线网络中和传统TCP保持公平的前提下充 分利用无线网络中的链路资源 这个结果也是ABEC算法设计的出发点 本文的工作对于TCP拥塞控制机制的研究有着重要的意义 ABEC算法除了性能优越 公平性好之外 只需修改TCP的发送端 可部署性强 因此有应用到 现实网络中的实际意义和进一步研究的借鉴价值 5 期刊论文 徐昌彪 隆克平 杨士中 无线网络下一种改进的TCP拥塞控制机制TCP RD 通信学报2003 24 3 本文探讨了无线网络下误码丢包对TCP性能的影响 认为短期内误码丢包严重时 可以通过数据发送速率的降低来有效避免不必要的误码丢包 从而提高数 据发送的可靠性 减少移动主机不必要的能源消耗和系统的额外开销 基于此 本文提出了一种改进的TCP拥塞控制机制TCP RD 此机制实现简单 系统额外开销 小 既能有效提高数据发送的可靠性 又不会过多降低系统吞吐量和加大系统时延 6 学位论文 邓颖姝 无线网络中TCP性能的改进方案 2009 TCP协议为因特网上的用户提供了可靠的 健壮的端到端数据通信服务 其中的TCP拥塞控制机制更是保证因特网正常运行的关键技术 无线网络中分组 丢失和延迟通常是由于链路误码 本地重传或切换等原因造成的 传统的TCP把所有的分组丢失简单归因于网络拥塞策略的盲目性严重恶化了无线网络环境 中TCP的性能 造成网络带宽的浪费和利用率低 鉴于传统TCP的基本假设在无线环境下不再适用 如何提高TCP在无线网络中的性能变成为目前研究的热点 问题 论文首先对TCP协议的相关工作做了简要介绍 然后 深入研究了TCP在无线移动网络中的性能问题 并介绍了当前几种常用的TCP性能改进方案 包括 端到端 分段连接 链路层的解决方案 对它们的优点 缺点和尚待解决的问题进行了综合的分析评价 之后详细介绍了ADHOC方案的思想 在借鉴了 ADHOC的某些设计思路的基础上 提出一种新的基于端到端TCP改进方案 新方案可以区分拥塞 链路差错和路由更新三种状态 其判别主要在TCP目的端进 行 并随时将判别的状态和检测到的事件通过数据包的ACK反馈给源端 从而使TCP源端采取相应的措施 以有效地提高TCP在无线网络中的性能 论文采用网络仿真工具Network Simulator NS 2 对新方案的执行效果进行仿真 并将它与TCP NewReno TCP ELFN和ADHOC进行比较 实验结果验证了 本论文提出的改进方案的正确性和有效性 通过对不同的移动拓扑环境下的仿真结果进行分析 确认了改进方案在无线网络环境下与传统TCP协议相比有很 大的性能提高 而与其他现存的改进方案比较 由于本论文提出的改进方案是基于端到端状态检测 不需要中间节点的配合 并简化了算法的计算复杂度 使得其更易于实现 7 期刊论文 陈作田 周金芳 陈抗生 CHEN Zuo tian ZHOU Jin fang CHEN Kang sheng 无线网络TCP协议纯端到端解 决方案研究 计算机应用2005 25 7 针对无线环境中误码率偏高的特点 着重讨论改善TCP协议性能的方案 并重点研究了纯端到端解决方案中的两种典型TCP协议 TCPW和TCP Real协议 纯端 到端解决方案保持了TCP协议端到端的语义 通过不同误码率下传输性能的仿真 表明两种协议在无线环境下性能均明显优于其他TCP协议 8 学位论文 黄浩 基于TCPW的无线网络TCP改进算法研究 2008 传输控制协议 TCP 被广泛应用于有线网络中 作为传输层协议 它提供端到端的可靠传输服务 被公认为是有线网络中一种很有效的传输层解决方案 拥塞控制是TCP协议研究的一个热门领域 在传统的有线网络中 拥塞被作为丢包发生的主要原因 TCP正是基于这种假设而工作的 相比之下 无线网络 由于具有高误码率以及其它方面的特点 也会因此发生丢包 网络拥塞不再是丢包的主要原因 而TCP又不具备区分丢包原因的能力 完全遵循加性增加 乘 性减少 AIMD 的机制 这将极大地影响TCP在无线网络中的性能 因此 研究无线网络中的TCP拥塞控制机制具有很强的现实意义 目前 已经有许多关于提高无线网络TCP性能的的研究成果 本论文研究其中一种算法 TCP Westwood TCPW TCPW的核心思想是带宽估计 发送端在检 测到丢包时利用带宽估计值BWE来动态修改拥塞窗口cwnd与慢启动阀值ssthresh 因为这种方式在慢启动与拥塞避免阶段的窗口增长方式与传统TCP相同 而 在遇到丢包时根据当前网络状况来修改cwnd和ssthresh 因此这种方式又被称为加性增加 适应性减少 AIAD 这与传统TCP在碰到丢包时的处理方式有很大 的区别 使得带宽利用率得到极大提高 本文提出两种基于TCPW的改进算法 算法一主要研究TCP算法的快速重传与快速恢复阶段 提出一种新的基于网络稳定性的带宽估计方法 其核心思想 在于利用相邻带宽样本之间的差值来估计当前网络的稳定性 将其作为网络稳定性因子 在得到一定数量的因子后计算出最大值 通过当前因子与最大因子 之间的比值来动态设定带宽估计中使用的低通滤波器权值 在发生拥塞以后利用带宽估计值来调节cwnd和ssthresh 算