Research on Congestion Control Mechanism based on MPTCP in Heterogeneous Network

摘要

随着无线通信技术的迅猛发展，无线网络和终端的异构性为终端在异构网络重叠覆盖区域进行并行多径传输服务提供了基础和条件。MPTCP协议作为异构网络进行并行数据传输时使用最为广泛的传输层协议之一，它的拥塞控制机制一直是研究的热点。
　　本文提出了一种新的基于MPTCP协议的协作拥塞控制方案。本方案在拥塞避免阶段，通过对异构网络中各条路径上未被确认的数据包个数建立马尔科夫模型，以此计算出当前网络中各条路径所能传输的最大数据量。当网络的拥塞窗口大于各条路径所能传输的最大数据量中最小值的二倍，则启动协作拥塞控制机制。为了提高慢启动阶段的带宽利用率，该文对TCPW(TCP Westwood)带宽估计算法进行改进，使路径可用带宽的估计更准确，从而提高慢启动阈值设置的合理性。由N S3的仿真结果可知，本方案在保证网络平均吞吐量提高的情况下，能够有效增加网络成功传输数据包的个数,对单位时间内到达数据包个数与处理的数据包个数之比的增大具有良好的适应性。为提高整个异构网络的能量利用率，在Linked Increases算法的基础上提出了一种新的基于能量感知的拥塞控制方案 eaMTCP(energy-aware MPTCP-based content delivery scheme)。本方案依据拥塞窗口增加量与路径能耗量的开方成反比例的原则实时调整拥塞窗口的大小，将高耗能链路中的数据流分流到低耗能的链路。由NS-3的仿真结果可知本方案在保证系统吞吐量基本不变的情况下，能够大幅度提升整个网络的能量利用率，延长移动终端电池的使用寿命。

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第 1章 绪 论

1 .1课题研究的意义

1 .2异构无线网络概述

1 .3传输层多路径传输协议研究

1 .4论文的主要工作及组织结构

第2 章 MPTCP协议及其拥塞控制算法

2.1 MPTCP协议

2.2 MPTCP协议的拥塞控制机制研究

2 .3本章小结

第3 章 基 于 MPTCP协作拥塞控制方案

3 .1系统模型

3 .2基于MPTCP协作拥塞控制方案设计

3 .3本章小结

第 4 章基于能量感知的拥塞控制方案

4 .1端对端能耗测量模型

4 .2基于能量感知的拥塞控制算法

4 .3基于能量感知的并行多径数据传输

4 .4本章总结

第 5章 N S3仿真与实验结果分析

5.1NS3仿真工具

5 .2协作拥塞控制方案的NS3仿真实现

5 .3基于能量感知的拥塞控制方案在N S 3中的仿真实现

5 .4本章小结

第 6章 总 结 与 展 望

6 .1回顾与总结

6 .2后续研究方向展望

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的科研成果