無線網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制機(jī)制設(shè)計與建模研究.pdf

1、多跳無線網(wǎng)絡(luò)是由一系列可移動的無線終端通過自組織組網(wǎng)的方式構(gòu)成的。該網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間通過多跳轉(zhuǎn)發(fā)的方式來擴(kuò)大無線通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍,從而建立長距離連接,因而具有一定的靈活性?，F(xiàn)有的多跳無線網(wǎng)絡(luò)中的擁塞控制任務(wù)主要依靠傳輸控制協(xié)議(TCP)的擁塞控制機(jī)制完成。傳統(tǒng)的TCP擁塞技術(shù)針對Internet等廣域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境而設(shè)計,很難滿足多跳無線網(wǎng)絡(luò)低帶寬、拓?fù)鋭討B(tài)變化、節(jié)點(diǎn)間接入信道競爭等網(wǎng)絡(luò)條件的要求,在網(wǎng)絡(luò)利用率等方面表現(xiàn)出嚴(yán)重的性能問題。隨著多

2、跳無線網(wǎng)絡(luò)在軍事作戰(zhàn)、搶險救災(zāi)、車載通信等領(lǐng)域的部署和應(yīng)用,TCP擁塞控制已經(jīng)成為制約全球多跳無線通信的一大性能瓶頸。改進(jìn)現(xiàn)有TCP擁塞控制機(jī)制,使其能夠滿足多跳網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的需要,已經(jīng)成為當(dāng)前緊急場合應(yīng)用時所要解決的首要問題之一。本文旨在研究能夠適用于多跳無線網(wǎng)絡(luò)的TCP擁塞控制機(jī)制,通過對現(xiàn)有模型進(jìn)行改進(jìn),并設(shè)計出一種跨層TCP擁塞控制協(xié)議,主要貢獻(xiàn)如下:
　　(1)對TCP在無線網(wǎng)絡(luò)中飽和吞吐量的建模難點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)缺

3、乏快速恢復(fù)狀態(tài)的模型,沒有考慮在一個傳輸往返時間內(nèi)多個數(shù)據(jù)報文段丟失造成擁塞窗口多次減小,導(dǎo)致快速恢復(fù)結(jié)束后擁塞窗口降低的問題,而且沒有考慮超時機(jī)制后的慢啟動狀態(tài)。因此,本文以產(chǎn)生數(shù)據(jù)報文段丟失的不同標(biāo)志事件為依據(jù),分析擁塞窗口與丟包概率以及傳輸往返時間之間的關(guān)系,并在TCP Reno飽和吞吐量模型中引入快速恢復(fù)狀態(tài)。仿真結(jié)果證明,本文提出的改進(jìn)模型可以更加有效地估計擁塞窗口值,從而準(zhǔn)確地得出TCP Reno協(xié)議的飽和吞吐量。
　

4、　(2)根據(jù)對傳統(tǒng)的TCP擁塞控制算法應(yīng)用于多跳無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的分析,發(fā)現(xiàn)媒質(zhì)訪問控制層(MAC)的信道競爭問題:隱終端和暴露終端問題造成某些節(jié)點(diǎn)長期競爭不到信道,引起某些業(yè)務(wù)流餓死以及數(shù)據(jù)流流內(nèi)和流間干擾使得數(shù)據(jù)分組擁塞在網(wǎng)絡(luò)層隊(duì)列中,并隨著 MAC層競爭的加劇而嚴(yán)重。同時指出TCP擁塞窗口的過激增長機(jī)制也是影響TCP性能的主要原因。在上述分析的基礎(chǔ)上,提出了一種MAC-TCP聯(lián)合設(shè)計的跨層擁塞控制機(jī)制,對MAC層控制幀進(jìn)行擴(kuò)展,使其