利用Diffserv機(jī)制實現(xiàn)無線局域網(wǎng)中TCP流公平性.pdf

1、無線局域網(wǎng)(WLAN)以其移動性和靈活性的特點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。隨著網(wǎng)絡(luò)速率的不斷提高以及多媒體應(yīng)用的發(fā)展，人們更希望無線網(wǎng)絡(luò)能夠提供更好的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，QoS)保證，而如何保證各用戶公平地享有帶寬是提供QoS保證的基礎(chǔ)。公平性問題也因此成為解決QoS的關(guān)鍵問題之一。本文討論基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式的無線局域網(wǎng)中TCP上下行流之間的公平性問題。 IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)是目前應(yīng)用最為廣泛的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。而在實

2、際使用的802.11無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，一般利用分布式協(xié)調(diào)功能(DCF)作為其接入方式。該機(jī)制采用的CSMA/CA協(xié)議雖然能夠保證各個接入終端之間公平的享有帶寬，但是并不滿足各個TCP流之間的公平。而且TCP協(xié)議的控制機(jī)制同樣也影響到TCP上下行流之間的公平性。正是由于上面兩個原因，在大部分情況下會造成下行數(shù)據(jù)流速率明顯小于上行數(shù)據(jù)流的速率。而考慮一般用戶對無線網(wǎng)絡(luò)的使用情況(如網(wǎng)頁瀏覽，數(shù)據(jù)下載等)，更多的是依賴于下行流的數(shù)據(jù)。因此保證下

3、行流的速率，維護(hù)無線網(wǎng)絡(luò)TCP公平性十分必要。 對于此問題現(xiàn)已提出多種解決方案，其中大部分方法都試圖對上行數(shù)據(jù)流進(jìn)行一定程度的限制，來保證下行數(shù)據(jù)流的吞吐率，但這些方法都需對已存在的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行較大的改動，實際實現(xiàn)較為困難。本文參考現(xiàn)有的各種方法，結(jié)合DiffServ機(jī)制，提出對每個數(shù)據(jù)流進(jìn)行流量調(diào)控，在有線網(wǎng)絡(luò)部分對上行流數(shù)據(jù)的發(fā)送進(jìn)行限制，從而使AP緩存大小滿足數(shù)據(jù)報文的需要，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流的公平性。由于DiffServ是一

4、種在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中已廣泛使用的QoS保證機(jī)制，因此無需對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行較大的修改。在之后的實驗分析中，發(fā)現(xiàn)此方法的確能夠較好的實現(xiàn)數(shù)據(jù)流的公平性，但由于DiffServ機(jī)制不能對低速數(shù)據(jù)流進(jìn)行動態(tài)帶寬調(diào)節(jié)，當(dāng)出現(xiàn)低速數(shù)據(jù)流時會產(chǎn)生一部分閑置帶寬沒有得到利用，而總體帶寬不足的情況。為此，本文在接下去對DiffServ機(jī)制進(jìn)行了改進(jìn)，提出動態(tài)自適應(yīng)的算法。當(dāng)有新的數(shù)據(jù)流接入網(wǎng)絡(luò)時，對照DiffServ路由器原先維護(hù)的隊列規(guī)則，確定網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)

5、存的數(shù)據(jù)流數(shù)量，并將無線帶寬平均分配給所有的數(shù)據(jù)流；DiffServ路由器定時測量的各數(shù)據(jù)流的速率，自適應(yīng)算法根據(jù)此數(shù)據(jù)動態(tài)對不同速率的數(shù)據(jù)流的帶寬進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)數(shù)據(jù)流停止時，自適應(yīng)算法會檢測到此情況，收回分配的帶寬，并將其分配給剩余的數(shù)據(jù)流。此后的一系列實驗結(jié)果表明該算法在單個上行多個下行流和多個上下行流的情況下上下行平均速率之比能夠較好的維持在一左右。同時，此算法在總體網(wǎng)絡(luò)吞吐量、平均網(wǎng)絡(luò)延時以及丟包率等網(wǎng)絡(luò)性能上都獲得了較好的表現(xiàn)：