有線無線混合網(wǎng)的TCP——friendly協(xié)議研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的日益發(fā)展,基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)和應(yīng)用越來越多,TCP協(xié)議最初針對有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計,為應(yīng)用層提供可靠的端到端傳輸保障。當(dāng)其被應(yīng)用到無線網(wǎng)絡(luò)或混合網(wǎng)絡(luò)時,因為無線網(wǎng)絡(luò)高誤碼率、長時延、不對稱鏈路、間歇性連接以及帶寬小且波動大等特點(diǎn),傳統(tǒng)TCP的性能受到嚴(yán)重影響。因此在無線網(wǎng)絡(luò)資源有限的情況下,如何提高無線網(wǎng)絡(luò)及混合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的TCP傳輸性能是一個非常有研究意義和應(yīng)用價值的課題。
　　 目前基于UDP協(xié)議的多媒體業(yè)務(wù)在

2、Internet上應(yīng)用逐漸增多,基于TCP的應(yīng)用在共享網(wǎng)絡(luò)帶寬時,遭遇到不公平的“餓死現(xiàn)象”。因為多媒體業(yè)務(wù)大多采用UDP協(xié)議,UDP協(xié)議沒有擁塞控制機(jī)制,而TCP數(shù)據(jù)流因其慢啟動、擁塞避免、快速重傳及快速恢復(fù)等機(jī)制而無法與UDP進(jìn)行公平的帶寬競爭,最終有可能導(dǎo)致?lián)砣罎ⅰＲ虼?為了因特網(wǎng)的健康發(fā)展,有必要研究具有擁塞控制機(jī)制,能夠與TCP協(xié)議公平競爭帶寬的TCP-friendly協(xié)議。然而,標(biāo)準(zhǔn)化的TFRC(TCP-friendly

3、Rate Control)協(xié)議在有線無線混合鏈路上不能區(qū)分因擁塞而引起的丟包和無線鏈路錯誤引起的丟包,使得接收端誤認(rèn)為無線鏈路錯誤就是網(wǎng)絡(luò)擁塞的信號,從而引發(fā)不必要的流量控制,導(dǎo)致TFRC性能的下降。
　　 本文研究分析了有線無線混合網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率,一方面,從減少無線丟包的角度考慮,分析無線網(wǎng)絡(luò)傳輸中丟包率與包長和誤碼率的關(guān)系,建立帶寬有效利用率的計算公式,研究發(fā)現(xiàn)在誤碼率一定的情況下,存在最優(yōu)包長使得帶寬有效利用率最大化；另一

4、方面,從提高端到端傳輸速率的角度考慮,分析傳輸速率模型,提出期望傳輸次數(shù),并將期望傳輸次數(shù)引入傳輸速率公式,建立有效傳輸速率模型。并對兩方面的結(jié)果進(jìn)行綜合分析,針對網(wǎng)絡(luò)吞吐量最大化的優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行數(shù)值求解,得出最優(yōu)包長與丟包率的關(guān)系數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合,得出可以用于傳輸控制中無線丟失處理機(jī)制的數(shù)學(xué)公式。
　　 本文在深入研究TFRC協(xié)議運(yùn)行機(jī)理和混合網(wǎng)絡(luò)傳輸效率的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種適合有線無線混合網(wǎng)絡(luò)的WM-TFRC傳輸控制

5、協(xié)議。WM-TFRC協(xié)議采用改進(jìn)的Biaz區(qū)分算法對分組丟失進(jìn)行區(qū)分,彌補(bǔ)了TFRC不能區(qū)分無線誤碼丟包和擁塞丟包而過度減小發(fā)送速率的不足。WM-TFRC將Veno TCP吞吐量模型引入TFRC控制,對擁塞丟失進(jìn)行速率調(diào)整以保證其TCP友好性和帶寬的穩(wěn)定性；對由無線鏈路錯誤產(chǎn)生的丟失,根據(jù)對混合網(wǎng)絡(luò)傳輸效率模型的研究結(jié)果,采用自適應(yīng)包長調(diào)整的方法提高端到端的有效數(shù)據(jù)傳輸效率。從而確保WM-TFRC算法在無線和有線網(wǎng)絡(luò)中均有比較好的性能。