无线网络环境中SCTP的性能研究与改进

摘要

近年来，随着互联网的日益普及和无线通信技术的飞速发展，IP网络开始承载更加丰富的网络服务，对传输层的协议提出了更高的要求。IETF于2000年提出SCTP协议，它继承了TCP强大的流量控制、拥塞控制、数据包丢失发现等功能，并具有一些优于TCP的先进机制，如支持多宿、多数据流、无序递交、选择性确认等，能够满足高性能传输的要求，很好地为更大范围的应用服务，将在下一代互联网和移动互联网中得到进一步的发展和广泛的应用。原本为有线网络环境设计的SCTP协议在无线网络环境或异构网络环境中缺少有效的错误检测和错误恢复机制，把所有的丢包简单归结为网络拥塞而盲目采取控制策略，极大地降低了SCTP的性能。因此在无线网络环境下，区分丢包的原因，使得发送端能够对如何调整拥塞窗口作出正确的判断而不是盲目地进行拥塞控制，对于优化SCTP在无线网络环境中的性能有着重要的意义。
　　 本文重点研究了文献[28]提出的拥塞丢包和无线丢包区分机制以及BQM算法，分析了拥塞丢包率是该算法区分的精度的主要影响因素。在此基础上，研究并给出了改进后的ABQM算法以及相关算法，主要包括：
　　 1、ABQM算法的标记间隔依赖于拥塞丢包率的计算，通过研究SCTP的拥塞周期并结合网络状态的时变特征，给出了基于自适应加权平均的拥塞丢包率计算方法，PCL算法。
　　 2、通过分析，将BQM算法中按照模式函数进行丢包区分的方法简化为在连续丢包序列中对out包的搜索，并给出了基于网络状态自适应的ABQM算法。
　　 3、提出了针对ABQM公平性问题的FDQM算法，该算法将路由器将队列中的数据包按照ABQM流和非ABQM流区分为两类，统计ABQM类型流量和非ABQM类型流量的比例，并以该比例作为路由器对ABQM和非ABQM流进行拥塞丢包的丢弃概率的依据。
　　 本文最后，对ABQM及相关算法进行了仿真和分析。对PCL算法进行仿真分析，验证了这种基于加权平均的自适应拥塞丢包率计算方法的正确性；对ABQM的仿真结果表明，该算法较之于BQM算法有较大的性能提高，能够自适应不同拥塞丢包率的网络环境，FDQM算法大大提高了ABQM在多种类型流共存的网络环境中的公平性，同时也验证了PCL算法在ABQM算法中的有效性。