TCP友好擁塞控制研究.pdf

1、隨著多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，可視電話、遠(yuǎn)程教育、視頻會議等流媒體應(yīng)用逐漸發(fā)展成為Internet的主要業(yè)務(wù)。但面對流媒體應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，Internet并不能為其提供良好的傳輸環(huán)境，造成流媒體傳輸時數(shù)據(jù)包大的延遲和丟失，導(dǎo)致流媒體播放時不清晰、不同步、播放停頓等質(zhì)量問題。網(wǎng)絡(luò)工作者研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生上述問題的主要原因是流媒體應(yīng)用使用的傳輸協(xié)議缺乏比較有效的擁塞控制機制，使其傳輸時的數(shù)據(jù)流既不能滿足流媒體傳輸?shù)囊螅植荒芎推渌鼣?shù)據(jù)流

2、特別是TCP流公平共享帶寬。因此，針對流媒體應(yīng)用提出的TCP友好擁塞控制是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究的一個熱點。 比較近些年提出的TCP友好擁塞控制機制，可以得知由Floyd等人提出的TFRC是較為優(yōu)秀的。TFRC使用丟失事件率判斷網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況，改進了其它機制檢測到單個丟包就急劇減少發(fā)送速率的缺陷，因此它的發(fā)送速率比較平穩(wěn)，更適合流媒體傳輸使用。另外，因為它使用TCP的吞吐量公式對發(fā)送速率進行調(diào)整，所以獲得了更好的TCP友好性，能和TC

3、P流較為公平的共享帶寬。但隨著對TFRC研究的深入，研究者發(fā)現(xiàn)它不能滿足流媒體傳輸時具有最低傳輸速率的要求，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生輕微擁塞時會引起無效傳輸。因此，有人提出了TFRC的改進機制TC-TFRC。該機制強制流媒體在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生輕微擁塞時按最低傳輸速率發(fā)送數(shù)據(jù)，并且還使用“可容忍暫態(tài)計時器”技術(shù)限制TC-TFRC在擁塞時按最低傳輸速率發(fā)送數(shù)據(jù)的時間，保持了TC-TFRC的TCP友好性。實驗結(jié)果表明TC-TFRC能解決TFRC存在的問題。

4、 可我們對TC-TFRC的進一步研究發(fā)現(xiàn)，該機制的“可容忍暫態(tài)計時器”和發(fā)送速率調(diào)整方式還存在不足，導(dǎo)致使用TC-TFRC時出現(xiàn)了在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生嚴(yán)重?fù)砣那闆r下多發(fā)數(shù)據(jù)、在傳輸過程中多占用空閑帶寬、緩沖區(qū)溢出等問題。因此，本文提出ETFRC針對TC-TFRC的不足進行改進，主要的工作包括以下兩方面： 1. 改進TC-TFRC“可容忍暫態(tài)計時器”的計時時間的設(shè)置方式。因為TC-TFRC將“可容忍暫態(tài)計時器”的計時時間設(shè)置為經(jīng)過多次實驗

5、得到的一個值，并沒有考慮網(wǎng)絡(luò)擁塞程度的影響，從而造成TC-TFRC在網(wǎng)絡(luò)擁塞比較嚴(yán)重的情況下會過多的發(fā)送數(shù)據(jù)，進一步惡化網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況。因此，我們認(rèn)為“可容忍暫態(tài)計時器”的計時時間必須和當(dāng)時的網(wǎng)絡(luò)狀況有關(guān)，網(wǎng)絡(luò)擁塞越嚴(yán)重，計時時間就要越短。在此思想的指導(dǎo)下，本文提出通過引入速率差來判斷網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況并以此動態(tài)設(shè)置“可容忍暫態(tài)計時器”的計時時間。實驗結(jié)果表明改進后的控制機制能解決TC-TFRC固定時間設(shè)置方式帶來的多發(fā)送數(shù)據(jù)的問題，在網(wǎng)絡(luò)擁塞

6、越嚴(yán)重的情況下改進效果越好，有利于網(wǎng)絡(luò)擁塞的解決。 2．改進TC-TFRC發(fā)送速率的調(diào)整方式。接收端緩沖區(qū)是流媒體實現(xiàn)的關(guān)鍵因素，但TC-TFRC沒有考慮流媒體傳輸過程中發(fā)送速率對接收端緩沖區(qū)的影響，導(dǎo)致其在保證TCP友好性的前提下盲目的增長發(fā)送速率，由此造成緩沖區(qū)溢出、占用過多的帶寬等問題。因此，本文提出在接收端加入緩沖區(qū)監(jiān)控，并實時給發(fā)送端反饋緩沖區(qū)狀態(tài)，使發(fā)送端在傳輸過程中根據(jù)接收端反饋的緩沖區(qū)狀態(tài)和檢測到的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)調(diào)整發(fā)