基于跨層設(shè)計(jì)的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)TCP協(xié)議優(yōu)化的研究.pdf

1、無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)是由一組同時(shí)具有收發(fā)功能的移動(dòng)或者固定終端組成的多跳網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其無(wú)需固定基礎(chǔ)設(shè)施的支持，易于部署，且契合了用戶對(duì)無(wú)線通信靈活和可移動(dòng)的需求，因而得到了廣泛的研究和發(fā)展。
　　傳輸控制協(xié)議(Transmission Control Protocol，TCP)作為提供可靠服務(wù)的經(jīng)典傳輸層協(xié)議而應(yīng)用于無(wú)線自組網(wǎng)，然而，嚴(yán)重的競(jìng)爭(zhēng)沖突、無(wú)線隨機(jī)錯(cuò)誤和頻繁的路由失敗都嚴(yán)重地影響著TCP的性能以及基于TCP的應(yīng)用。因此，關(guān)注無(wú)線

2、自組網(wǎng)上TCP的性能優(yōu)化有著很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。盡管已有不少針對(duì)這方面的研究，但無(wú)線自組網(wǎng)上的TCP仍面臨很多挑戰(zhàn)，值得更加深入的研究和思考。
　　TCP主要通過(guò)控制發(fā)送窗口和超時(shí)重傳時(shí)間(Retransmission Time-Out，RTO)來(lái)適應(yīng)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，本文將分別從這兩個(gè)角度出發(fā)，利用跨層設(shè)計(jì)的思想，研究出相應(yīng)的性能優(yōu)化策略:
　　第一，設(shè)計(jì)一種基于跨層反饋的容量使用情況指示的窗口調(diào)節(jié)機(jī)制。在基于IEEE802

3、.11的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中，競(jìng)爭(zhēng)與干擾引起的丟包總是會(huì)早于隊(duì)列溢出，削減了緩存對(duì)容量的貢獻(xiàn)，因而傳統(tǒng)的TCP會(huì)輕易注入過(guò)量的數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致較低的吞吐率。本文首先關(guān)注網(wǎng)絡(luò)注入流量與所獲吞吐量之間關(guān)系，從中分析出競(jìng)爭(zhēng)對(duì)最優(yōu)性能獲得的影響以及信道占用與容量消耗的同步關(guān)系。其次揭示隱藏終端問(wèn)題是競(jìng)爭(zhēng)的主要表現(xiàn)形式，隱藏終端的出現(xiàn)實(shí)際上是網(wǎng)絡(luò)過(guò)載的早期征兆，然而鏈路層機(jī)制的規(guī)避，使得TCP繼續(xù)增加窗口而超過(guò)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)容量。基于上述分析，本文提出了兩

4、個(gè)有效的度量來(lái)表征連接容量的使用情況，并進(jìn)一步提出了基于此的新的窗口調(diào)節(jié)機(jī)制，在充分利用網(wǎng)絡(luò)資源的同時(shí)，也防止窗口過(guò)調(diào)所帶來(lái)的性能下降問(wèn)題。
　　第二，設(shè)計(jì)一種基于跨層反饋的競(jìng)爭(zhēng)偵測(cè)的TCP重傳定時(shí)機(jī)制。在無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化，使得往返時(shí)延（Round-Trip Time，RTT）波動(dòng)得十分劇烈，RTT值可能已經(jīng)無(wú)法代表實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)情況，造成傳統(tǒng)只基于RTT樣本且每個(gè)樣本被賦予相同權(quán)重的RTO估計(jì)的不準(zhǔn)確。本文首先通