基于可用帶寬估計的擁塞控制算法研究.pdf

1、TCP是當(dāng)前Internet上廣泛使用的傳輸層協(xié)議，它是面向于連接的，提供了穩(wěn)定的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，其擁塞控制機(jī)制是確保正?？煽康膫鬏敂?shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。然而，在有線網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)較好的TCP擁塞控制機(jī)制，在高誤碼率、低帶寬、非對稱鏈路、長時延的有線/無線混合異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，面臨著巨大挑戰(zhàn)，性能急劇下降。因此本文通過詳細(xì)地分析網(wǎng)絡(luò)性能下降的原因，結(jié)合可用帶寬估計算法，提出了基于可用帶寬估計的改進(jìn)擁塞控制機(jī)制，以期提高網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率以及網(wǎng)絡(luò)吞

2、吐量。主要完成的研究工作和研究成果如下：
　　1、融合TCP Westwood算法和TCPW RE算法的優(yōu)點，改進(jìn)了可用帶寬估計算法。一方面利用鏈路盈余指數(shù)獲取網(wǎng)絡(luò)實時狀態(tài)來更加準(zhǔn)確地估計可用帶寬；另一方面針對非對稱鏈路以及反向流存在的問題，通過在確認(rèn)包中加入時間戳提取ACK確認(rèn)包的發(fā)送時刻來計算時間間隔以避免反向鏈路造成的影響，從而提高估計準(zhǔn)確度。
　　2、TCP Westwood算法繼承了TCP擁塞控制機(jī)制中的擁塞避免機(jī)

3、制，以盲目線性增長模式增加擁塞窗口大小，會導(dǎo)致?lián)砣l繁發(fā)生致使帶寬利用率下降，本文對其擁塞避免機(jī)制進(jìn)行了改進(jìn)，利用反映擁塞程度的帶寬變化因子來動態(tài)合理的調(diào)整擁塞窗口增加，延長TCP連接處于接近鏈路最大容量的時間使連接達(dá)到穩(wěn)定高吞吐量。
　　3、改進(jìn)了快速重傳快速恢復(fù)機(jī)制，由于TCP Westwood算法遇到數(shù)據(jù)包丟失時一致將慢啟動閥值設(shè)置為可用帶寬與最小往返時延乘積，并沒有分析數(shù)據(jù)包丟失的原因是由擁塞導(dǎo)致還是隨機(jī)誤碼導(dǎo)致的，使得慢

4、啟動閥值設(shè)置不準(zhǔn)確，本文通過利用瓶頸鏈路緩沖隊列長度來分析丟包原因，更加合理的設(shè)置慢啟動閥值，并且針對同一窗口多包丟失情況，修改了快速恢復(fù)機(jī)制，收到部分ACK確認(rèn)包不退出快速恢復(fù)而繼續(xù)重傳之后的數(shù)據(jù)包，有效地提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
　　4、將上述方法整合為TCP_NewBR擁塞控制算法，并應(yīng)用在廣泛使用于嵌入式系統(tǒng)中的LwIP協(xié)議棧中，由于LwIP協(xié)議棧仍然沿用傳統(tǒng)的Reno擁塞控制機(jī)制，因此本文將在 LwIP協(xié)議棧中實現(xiàn)了基于可用帶