高误码环境下对TFMCC性能的改进研究

摘要

多播传输是一种应用前景广阔的网络传输技术，它可以大大提高网络通信中一对多的传输速率。多播技术可应用于内容分发、流媒体、网络游戏、视频会议和远程教育等，但仅凭网络层的多播支持不能满足这些应用的需求，因此构筑于IP多播基础上的多播传输层协议得到了广泛的关注。然而，缺乏一个有效的拥塞控制算法的多播传输层协议可能会造成网络的拥塞崩溃而不能得到广泛的应用。 本文探讨了目前Internet上的组播拥塞控制技术。在当前主流的多播拥塞控制算法中，TFMCC是基于单速率的，它具有公平性好和稳定性强的优点，适合于TCP友好的多媒体传输。然而，TFMCC在传输实时流媒体时会导致链路振荡，针对此问题，本文提出了改进算法ETFMCC。ETFMCC在TFMCC的基础上采用基于动态AIMD的TCP友好流控算法和LDA算法，对发送端的速率调整步长进行了平滑，克服链路振荡，并且具有最低发送速率的保证，从而使得视频流应用能够维持在最低容忍程度，保持其可用性。NS2仿真结果表明，该算法能更好地解决链路振荡问题、满足协议的公平性和TCP友好性。 尽管ETFMCC协议在有线网络中具有良好的性能，但是如果把TFMCC协议直接应用于具有较高误码率的无线网络中，其性能将大大下降，出现吞吐量大幅降低和发送速率抖动性增大等问题。为此，本文在ETFMCC的基础上提出了一种高误码信道上的对丢失事件的统计算法ETFMCC Veno，以增强TFMCC协议在无线传输上的适应性。该改进算法使用网络测量区分随机错误和拥塞丢失，当丢失事件的统计量不超过丢失阈值时，链路状况通常允许组播会话保持原有的传输速率，算法阻止TFMCC进行拥塞退避，这避免了传输性能的下降。而在系统处于稳态时（长期没有丢包），算法通过调整历史丢失事件间隔对当前网络丢包率的影响，来解决因ETFMCC算法本身所引入的对突发丢包情况过大而造成的发送速率抖动大问题，在进一步平缓发送速率的同时，做到与TCP流公平的分享带宽。该算法仅在接收端实现，保持了TFMCC原有的可扩展性和自适应性。 本文通过NS2仿真平台进行了改进方法的性能验证。仿真实验结果验证了改进的TFMCC在高误码的信道下，有较平稳的发送速率和较高的吞吐量，同时保证了其可扩展性。本文最后给出了将来的研究方向。