基于TCPW的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)TCP改進(jìn)算法研究.pdf

1、傳輸控制協(xié)議(TCP)被廣泛應(yīng)用于有線網(wǎng)絡(luò)中。作為傳輸層協(xié)議，它提供端到端的可靠傳輸服務(wù)，被公認(rèn)為是有線網(wǎng)絡(luò)中一種很有效的傳輸層解決方案。擁塞控制是TCP協(xié)議研究的一個(gè)熱門領(lǐng)域。在傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)中，擁塞被作為丟包發(fā)生的主要原因，TCP正是基于這種假設(shè)而工作的。相比之下，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)由于具有高誤碼率以及其它方面的特點(diǎn)，也會(huì)因此發(fā)生丟包，網(wǎng)絡(luò)擁塞不再是丟包的主要原因，而TCP又不具備區(qū)分丟包原因的能力，完全遵循加性增加/乘性減少(AIMD)的機(jī)

2、制，這將極大地影響TCP在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的性能。因此，研究無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的TCP擁塞控制機(jī)制具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。 目前，已經(jīng)有許多關(guān)于提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)TCP性能的的研究成果，本論文研究其中一種算法-TCP Westwood(TCPW)。TCPW的核心思想是帶寬估計(jì)，發(fā)送端在檢測(cè)到丟包時(shí)利用帶寬估計(jì)值BWE來(lái)動(dòng)態(tài)修改擁塞窗口cwnd與慢啟動(dòng)閥值ssthresh。因?yàn)檫@種方式在慢啟動(dòng)與擁塞避免階段的窗口增長(zhǎng)方式與傳統(tǒng)TCP相同，而在遇到丟包時(shí)根

3、據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況來(lái)修改cwnd和ssthresh，因此這種方式又被稱為加性增加/適應(yīng)性減少(AIAD)，這與傳統(tǒng)TCP在碰到丟包時(shí)的處理方式有很大的區(qū)別，使得帶寬利用率得到極大提高。 本文提出兩種基于TCPW的改進(jìn)算法。算法一主要研究TCP算法的快速重傳與快速恢復(fù)階段，提出一種新的基于網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的帶寬估計(jì)方法。其核心思想在于利用相鄰帶寬樣本之間的差值來(lái)估計(jì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，將其作為網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性因子。在得到一定數(shù)量的因子后計(jì)算出最大值

4、，通過(guò)當(dāng)前因子與最大因子之間的比值來(lái)動(dòng)態(tài)設(shè)定帶寬估計(jì)中使用的低通濾波器權(quán)值。在發(fā)生擁塞以后利用帶寬估計(jì)值來(lái)調(diào)節(jié)cwnd和ssthresh. 算法二主要研究TCP算法的慢啟動(dòng)與擁塞避免階段。該算法使用TCPW帶寬估計(jì)思想來(lái)動(dòng)態(tài)修改慢啟動(dòng)階段的慢啟動(dòng)閥值，這樣有助于避免TCP算法使用固定的預(yù)設(shè)值ssthresh來(lái)結(jié)束慢啟動(dòng)階段而引起的問(wèn)題。如果ssthresh設(shè)得過(guò)高，會(huì)引起擁塞窗口cwnd持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，發(fā)送端在后期會(huì)在短

5、時(shí)間內(nèi)發(fā)送許多分組，從而造成瓶頸鏈路不必要的丟包；如果ssthresh設(shè)得過(guò)低，則慢啟動(dòng)將很快結(jié)束而進(jìn)入擁塞避免階段，這又將導(dǎo)致帶寬的浪費(fèi)。從以上分析來(lái)看，采用帶寬估計(jì)的思想來(lái)動(dòng)態(tài)修改慢啟動(dòng)閥值將有助于提高帶寬的利用效率。 本文的仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境基于無(wú)線/有線混合網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證算法的性能，結(jié)果表明兩個(gè)算法在一定程度上提高了TCP在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上的吞吐量。另外，本文對(duì)算法一的公平性與友好性也做了仿真驗(yàn)證，并通過(guò)與其它TCP算法的計(jì)