有线/无线混合网络显式反馈拥塞控制协议的研究

摘要

随着网络技术的飞速发展和接入性能的提高,互联主干网向着高带宽长延时(High Bandwidth-Delay Product Networks)等特性发展,高速无线接入使得有线/无线异构型网络越来越普及。在这种网络环境下,传统的拥塞控制协议己显示出诸多不适应,如带宽利用率低下、流量抖动频繁、公平性差、排队延时不断增长等。基于显式拥塞通告(ECN)的传输控制协议(TCP)利用网络内部路由器主动参与拥塞控制以辅助端主机调控发送速率,这使得基于显式反馈的拥塞控制协议相对于传统的TCP协议能更加精准地控制网络行为,避免拥塞。
　　 本文首先介绍了近几年传输控制协议发展及研究成果,着重研究在有线网络及包含一跳无线的有线/无线混合网络环境下显式反馈拥塞控制协议。通过NS2网络仿真实验分析网络中的传输延时、瓶颈链路带宽、路由器缓存大小及流的条数等网络参数对协议性能的影响,主要是对有线网络的显式反馈协议XCP(eXplicit ControlProtocol)以及针对一跳无线接入的有线/无线混合网络而提出的XCP-B(eXplicit Control Protocol Blind)协议进行较为全面地分析和评价,指出不同协议研究的侧重点及现有协议所存在的问题。在总结前人工作的基础上,结合IEEE802.11无线网络的传输特性,提出一种基于ECN机制适用于有线/无线混合网络的快速传输控制协议ARROW-WTCP(AcceleRate tRansmission towards OptimalWindow size TCP for Wireless network),通过网络内部的路由器和源端主机联动而形成一个闭环反馈控制系统,将适用于有线网络的分布式拥塞控制协议ARROW-TCP扩展到无线网络中,获得高稳定性,公平性,快速收敛性以及高信道利用率。仿真实验表明,即使在动态的无线网络环境中,ARROW-WTCP在稳定性、收敛性、公平性以及带宽利用率较之XCP-B性能更优。最后对所做的研究工作进行总结,阐述了在高速有线、多跳无线网络环境下显式反馈拥塞控制协议所存在的问题及进一步的研究思路。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状及问题的提出

1.3 显式反馈协议研究内容及性能指标

1.4 本文的主要工作

1.5 论文组织

第二章 显式反馈协议研究

2.1 拥塞控制协议的发展

2.2 显式反馈协议的研究

2.2.1 有线网络显式反馈协议及存在问题

2.2.2 仿真测试结果与性能分析

2.3 本章小结

第三章 无线网络环境下的显式反馈协议

3.1 无线局域网概述

3.2 TCP在无线网络中的问题

3.3 无线网络环境下显式反馈协议的研究

3.4 XCP-B性能分析

3.4.1 模拟环境和参数配置

3.4.2 实验场景和性能分析

3.5 本章小结

第四章 一种基于显式反馈有线／无线混合网络下快速拥塞控制协议

4.1 概述

4.2 ARROW-WTCP协议设计

4.2.1 ARROW-TCP协议

4.2.2 ARROW-WTCP协议

4.3 理论分析

4.4 模拟仿真与结果分析

4.5 本章小结

第五章 结束语

5.1 研究工作总结与主要创新点

5.2 进一步的研究工作

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要的研究成果