基于跨層設計的無線自組織網(wǎng)絡TCP協(xié)議優(yōu)化的研究.pdf

1、無線自組織網(wǎng)絡是由一組同時具有收發(fā)功能的移動或者固定終端組成的多跳網(wǎng)絡系統(tǒng)，其無需固定基礎設施的支持，易于部署，且契合了用戶對無線通信靈活和可移動的需求，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)作為提供可靠服務的經(jīng)典傳輸層協(xié)議而應用于無線自組網(wǎng)，然而，嚴重的競爭沖突、無線隨機錯誤和頻繁的路由失敗都嚴重地影響著TCP的性能以及基于TCP的應用。因此，關(guān)注無線

2、自組網(wǎng)上TCP的性能優(yōu)化有著很強的現(xiàn)實意義。盡管已有不少針對這方面的研究，但無線自組網(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主要通過控制發(fā)送窗口和超時重傳時間(Retransmission Time-Out，RTO)來適應實際網(wǎng)絡狀態(tài)的變化，本文將分別從這兩個角度出發(fā)，利用跨層設計的思想，研究出相應的性能優(yōu)化策略:
　　第一，設計一種基于跨層反饋的容量使用情況指示的窗口調(diào)節(jié)機制。在基于IEEE802

3、.11的無線自組織網(wǎng)絡中，競爭與干擾引起的丟包總是會早于隊列溢出，削減了緩存對容量的貢獻，因而傳統(tǒng)的TCP會輕易注入過量的數(shù)據(jù)，從而導致較低的吞吐率。本文首先關(guān)注網(wǎng)絡注入流量與所獲吞吐量之間關(guān)系，從中分析出競爭對最優(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題是競爭的主要表現(xiàn)形式，隱藏終端的出現(xiàn)實際上是網(wǎng)絡過載的早期征兆，然而鏈路層機制的規(guī)避，使得TCP繼續(xù)增加窗口而超過實際的網(wǎng)絡容量。基于上述分析，本文提出了兩

4、個有效的度量來表征連接容量的使用情況，并進一步提出了基于此的新的窗口調(diào)節(jié)機制，在充分利用網(wǎng)絡資源的同時，也防止窗口過調(diào)所帶來的性能下降問題。
　　第二，設計一種基于跨層反饋的競爭偵測的TCP重傳定時機制。在無線自組織網(wǎng)絡中，網(wǎng)絡環(huán)境的動態(tài)變化，使得往返時延（Round-Trip Time，RTT）波動得十分劇烈，RTT值可能已經(jīng)無法代表實際的網(wǎng)絡情況，造成傳統(tǒng)只基于RTT樣本且每個樣本被賦予相同權(quán)重的RTO估計的不準確。本文首先通