基于TCPW的無線網(wǎng)絡TCP改進算法研究.pdf

1、傳輸控制協(xié)議(TCP)被廣泛應用于有線網(wǎng)絡中。作為傳輸層協(xié)議，它提供端到端的可靠傳輸服務，被公認為是有線網(wǎng)絡中一種很有效的傳輸層解決方案。擁塞控制是TCP協(xié)議研究的一個熱門領(lǐng)域。在傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡中，擁塞被作為丟包發(fā)生的主要原因，TCP正是基于這種假設而工作的。相比之下，無線網(wǎng)絡由于具有高誤碼率以及其它方面的特點，也會因此發(fā)生丟包，網(wǎng)絡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

2、制，這將極大地影響TCP在無線網(wǎng)絡中的性能。因此，研究無線網(wǎng)絡中的TCP擁塞控制機制具有很強的現(xiàn)實意義。 目前，已經(jīng)有許多關(guān)于提高無線網(wǎng)絡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，發(fā)送端在檢測到丟包時利用帶寬估計值BWE來動態(tài)修改擁塞窗口cwnd與慢啟動閥值ssthresh。因為這種方式在慢啟動與擁塞避免階段的窗口增長方式與傳統(tǒng)TCP相同，而在遇到丟包時根

3、據(jù)當前網(wǎng)絡狀況來修改cwnd和ssthresh，因此這種方式又被稱為加性增加/適應性減少(AIAD)，這與傳統(tǒng)TCP在碰到丟包時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的改進算法。算法一主要研究TCP算法的快速重傳與快速恢復階段，提出一種新的基于網(wǎng)絡穩(wěn)定性的帶寬估計方法。其核心思想在于利用相鄰帶寬樣本之間的差值來估計當前網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，將其作為網(wǎng)絡穩(wěn)定性因子。在得到一定數(shù)量的因子后計算出最大值

4、，通過當前因子與最大因子之間的比值來動態(tài)設定帶寬估計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值來調(diào)節(jié)cwnd和ssthresh. 算法二主要研究TCP算法的慢啟動與擁塞避免階段。該算法使用TCPW帶寬估計思想來動態(tài)修改慢啟動階段的慢啟動閥值，這樣有助于避免TCP算法使用固定的預設值ssthresh來結(jié)束慢啟動階段而引起的問題。如果ssthresh設得過高，會引起擁塞窗口cwnd持續(xù)長時間的指數(shù)級增長，發(fā)送端在后期會在短

5、時間內(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設得過低，則慢啟動將很快結(jié)束而進入擁塞避免階段，這又將導致帶寬的浪費。從以上分析來看，采用帶寬估計的思想來動態(tài)修改慢啟動閥值將有助于提高帶寬的利用效率。 本文的仿真實驗環(huán)境基于無線/有線混合網(wǎng)絡，通過仿真實驗驗證算法的性能，結(jié)果表明兩個算法在一定程度上提高了TCP在無線網(wǎng)絡上的吞吐量。另外，本文對算法一的公平性與友好性也做了仿真驗證，并通過與其它TCP算法的計