無線移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中TCP的性能研究.pdf

1、傳輸控制協(xié)議TCP是最重要的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之一，但TCP協(xié)議在無線移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中性能較差，如吞吐率較低，穩(wěn)定性和公平性較差，有安全隱患等。這是無線移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中特有的問題造成的，如傳輸通道的易錯(cuò)性和丟包率、媒體介質(zhì)層的競(jìng)爭(zhēng)和沖突、節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性、網(wǎng)絡(luò)擁塞和安全問題等。當(dāng)前無線移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中TCP的改進(jìn)算法通常針對(duì)某個(gè)問題，尚無一種適用較廣泛的方案?？紤]到異構(gòu)環(huán)境的應(yīng)用需求，保持端到端語義的TCP增強(qiáng)方案應(yīng)做為研究的重

2、點(diǎn)。 為解決TCP在多跳無線網(wǎng)絡(luò)中吞吐率的性能下降問題，可采用一種端到端的組合方案TCP-CD，即限制發(fā)送窗口最大值和使用延遲確認(rèn)機(jī)制，并建議發(fā)送窗口限制為2個(gè)最大發(fā)送包為宜。模擬實(shí)驗(yàn)表明，TCP-CD優(yōu)于使用單一方案?？紤]到路由協(xié)議和移動(dòng)模型對(duì)TCP性能的影響，為解決TCP在移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)中的吞吐率的性能降低問題，可采用TCP-CDR方案，即在TCP-CD基礎(chǔ)上增加TCP最大重傳重試時(shí)間的限制。在多種移動(dòng)模型中如隨機(jī)移動(dòng)（Ran

3、dom Waypoint）和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)（Social Network）模型中與當(dāng)前的方案，如FeW、TCP-AP進(jìn)行比較。模擬實(shí)驗(yàn)表明，TCP-CDR中均優(yōu)于其他方案。 對(duì)于TCP在多跳無線網(wǎng)絡(luò)中的穩(wěn)定性問題，分析發(fā)現(xiàn)TCP在經(jīng)過多跳網(wǎng)絡(luò)路徑傳輸時(shí)，往往會(huì)因?yàn)殡[藏終端導(dǎo)致大量MAC層沖突丟包，導(dǎo)致MAC層包重傳重試超過相應(yīng)限制導(dǎo)致丟包，使得TCP數(shù)據(jù)包或確認(rèn)包丟失，TCP反復(fù)進(jìn)入慢啟動(dòng)過程，從而最終破壞TCP穩(wěn)定性。為解決穩(wěn)定性問

4、題，僅僅限制TCP發(fā)送窗口大小是不夠的，延遲確認(rèn)策略應(yīng)該同時(shí)使用。穩(wěn)定性問題的形式化描述和隱藏終端問題對(duì)TCP穩(wěn)定性影響的定量分析進(jìn)一步揭示TCP穩(wěn)定性問題。 對(duì)于TCP在有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)混合的異種網(wǎng)絡(luò)中的公平性問題，可采用使用限制TCP發(fā)送窗口大小來提高上行和下行TCP流之間的公平性的方案。對(duì)于TCP在移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中的不公平性問題，分析其原因并對(duì)TCP公平性產(chǎn)生影響的場(chǎng)景進(jìn)行分類。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，重疊TCP流的公平性好于非

5、重疊TCP流，對(duì)于非重疊TCP流，只有當(dāng)TCP流中所有節(jié)點(diǎn)在干涉范圍內(nèi)時(shí)才能保持公平性。如果TCP流發(fā)送節(jié)點(diǎn)是其他TCP流發(fā)送節(jié)點(diǎn)的隱藏終端，公平性將很差，可使用802.11e設(shè)定單跳TCP流的優(yōu)先值為一個(gè)較小的值來提高TCP公平性。使用累計(jì)公平指數(shù)和瞬時(shí)公平指數(shù)來衡量移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中TCP的公平性較為合理。 性能問題還需要考慮安全性，移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中基于網(wǎng)絡(luò)擁塞的降低TCP性能的RoQ（Reduction of Q