基于IEEE802.11无线Ad Hoc网络TCP性能的分析与改进

摘要

论文讨论与研究IEEE 802.11 MAC 协议应用于无线Ad Hoe 网络时TCP协议存在的问题。在分析了IEEE 802.11 MAC信道接入协议的机制的基础上，在对几个特殊网络构架通信性能分析的基础上，探讨其对传统传输协议 TCP 带来的问题。论文最后提出一种在无线Ad Hoe下提升 TCP 吞吐量的协议。 论文通分析了802.11 网络协议媒质访问和物理层的特性，包括 RTS/CTS 应答机制解决单跳WLAN中存在的隐终端问题的原理。探讨了IEEE 802.11 网络中存在多跳扩展隐终端问题，指出网络负载过大是引起多跳扩展隐终端问题的主要原因。通过分析MAC层与路由层、TCP 层间的相互影响，从而进一步突出提高TCP传输性能的方案。 在此之上，论文综述了 TCP 协议应用于IEEE 802.11 多跳Ad Hoc网络时存在的问题，及其改善性能的方案，同时提出了一种新型的改进协作方案。该方案通过三个方面控制算法的改进来提高 TCP 在无线Ad Hoc网络中的整体性能。其一是改进 TCP 估算网络拥塞性能的机制，其二是改进ACK的回复发送策略，其三是通过控制TCP发送步伐来减低网络中的突发传送。这些改进利用了802.11Ad Hoe 网络特有的信道特性，在仿真过程中发现对TCP的传输效率有很大的提升。

目录

论文说明：图表目录

声明

论文摘要

第1章绪论

1.1研究背景

1.2研究意义

1.3研究内容

1.4章节内容和安排

第2章无线网络及802.11协议简述

2.1无线网络的系列标准

2.2 IEEE 802.11的媒质接入层

2.2.1载波侦听和网络分配向量NAV

2.3 802.11协议的帧结构分析

2.4分布式协调功能DCF

2.5 RTS/CTS接入方式

2.6隐终端、显终端问题及其解决

2.6.1隐藏终端问题

2.6.2暴露终端问题

2.7多跳网络中的包中继

2.8无线路由

第3章无线Ad Hoc网络的TCP性能分析

3.1 TCP 工作机制及主要算法

3.1.1 TCP协议概览(连接的建立，和ACK机制)

3.1.2 Slow Start机制

3.1.3 TCP的拥塞控制

3.2 TCP拥塞控制算法的发展

3.2.1 TCP Tahoe

3.2.2 TCP Delayed ACK

3.2.3 TCP Reno

3.2.4 TCP New Reno

3.2.5 TCP SACK

3.2.6 TCP Vegas

3.3无线Ad Hoc网络中影响TCP性能的因素

3.3.1高丢包率对TCP性能的影响

3.3.2数据自我竞争对性能的影响

3.3.3 TCP的拥塞控制算法对性能的影响

3.3.4 TCP在无线网络中的传输性能

3.4无线网络TCP研究现状

3.4.1分段连接

3.4.2中间节点缓存方案

3.4.3跨层方案

3.4.4端到端方案

3.4.5 TCP Westwood

3.4.6 TCP Veno

第4章TCP-RA算法的设计及性能仿真

4.1算法改进的动机

4.2 TCP-RA的基本框架

4.3仿真环境与过程

4.3.1 Ns2网络仿真环境

4.3.2 Ns2的仿真过程及组件使用

4.4改进的拥塞探测机制

4.5 TCP的ACK机制的改进

4.6控制TCP突发业务

4.7 TCP-RA的传输性能仿真

4.8 TCP-RA的传输和公平性能分析

第5章总结与展望

参考文献

附录

致谢