基于跨层优化设计的无线网络TCP协议的研究

摘要

许多人认为无线上网是未来的潮流，因为无线网络可以实现无所不在的、低成本的网络互联。随着无线技术的发展，在宽带骨干网中，无线网络成为了一个可能的选择。因此，研究人员着手研究无线网络技术的发展和应用。
　　但当前的传输控制协议是针对有线网络环境设计的，在有线网络中工作的较好。而无线网络中的差错检测、差错控制、拥塞控制、能耗都与有线网络不同，将这些协议直接应用到无线网络中具有许多的局限性。因此研究有线/无线混合网络中的传输控制协议是一个热点。
　　本文首先研究了无线网络TCP协议的演进，介绍了TCP Reno、TCP SACK、WXCP、TCP Westwood四种协议，并仿真比较了TCP Reno与TCP Westwood的网络性能。结果显示，TCP Westwood协议在无线环境的节点运动场景中性能较优。然后在介绍跨层优化的TCP模型的基础上，对协议栈的跨层优化原理、方法、不足进行了研究，并详细描述了四种显式反馈机制ECN、XCP、VCP、MLCP，比较了它们的异同。在此基础之上本文结合端到端的TCP Westwood协议与通用的跨层优化TCP模型，利用MAC层的重传次数作为拥塞度量信息，跨层传递到TCP层，实现了TCP层与MAC层的联合优化设计，并称该协议为TCPW-CE（TCPW with cross-layer ECN）。
　　为了分析TCPW-CE的网络性能，使用了仿真软件NS2对单TCP流、双TCP流、TCP流和UDP流共存的三种场景进行了模拟。模拟结果显示在单TCP流的节点运动的场景以及TCP流和UDP流共存的场景中TCPW-CE协议提高了吞吐量，在双TCP流的场景中该协议提高了公平性。

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第一章 绪论

§1.1 课题的背景及意义

§1.2课题的主要工作

§1.3论文的结构安排

第二章 无线网络TCP协议演进

§2.1 无线网络概述

§2.2 TCP协议的演进

§2.3 TCPW与 TCP Reno性能分析

§2.4 本章小结

第三章 跨层优化的TCP模型

§3.1协议栈跨层优化设计概述

§3.2 跨层优化的TCP模型

§3.3无线网络中的跨层显式反馈机制

§3.4 本章小结

第四章 MAC层拥塞测度的研究

§4.1 IEEE 802.11的数据链路层

§4.2 TCP层和MAC层的相互关系

§4.3 MAC层测度与拥塞程度的相关性分析

§4.4 本章小结

第五章 TCPW-CE及其性能分析

§5.1 TCPW 协议的不足

§5.2 基于重传次数的跨层优化的实现

§5.3 TCPW-CE协议的性能分析

§5.4 本章小结

第六章 结束语

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间的主要研究成果