無線自組織網(wǎng)中TCP性能分析與改進.pdf

1、Ad hoc網(wǎng)絡是由一組自治的無線終端相互協(xié)作而形成的獨立于固定的基礎設施并采用分布式管理的網(wǎng)絡。由于Ad hoc網(wǎng)絡具有組網(wǎng)靈活,容易實現(xiàn)等特點,它在軍事通信、應急通信、商業(yè)應用等方面具有廣闊的前景。但同時由于無線信道高誤碼率和低帶寬、節(jié)點能量有限、時延大和安全性差等問題,需要對其不斷進行研究和完善。在無線Ad hoc網(wǎng)絡中,網(wǎng)絡擁塞不再是數(shù)據(jù)包丟失的唯一原因,如果直接使用傳統(tǒng)的TCP擁塞控制技術,將會造成網(wǎng)絡吞吐量的不必要下降和丟包

2、的增加,因此如何有效的提高TCP性能成為無線Ad hoc網(wǎng)絡中一個重要研究課題。 本文首先介紹了Ad hoc網(wǎng)絡和傳統(tǒng)TCP協(xié)議的原理,重點研究了TCP的擁塞控制機制。由于Ad hoc網(wǎng)絡固有的屬性,TCP協(xié)議直接運用在其中將面臨很多挑戰(zhàn),分析了當前典型的TCP協(xié)議改進方案和它們的實現(xiàn)方法。進一步分析了在無線Ad hoc網(wǎng)絡環(huán)境下FCP協(xié)議面臨的挑戰(zhàn)及目前對應的改進方案。由于Ad hoc網(wǎng)絡獨有的特點,將會造成網(wǎng)絡性能面臨許多挑

3、戰(zhàn)如鏈路的不對稱性、數(shù)據(jù)包亂序、RTT波動較大及隱藏終端和暴露終端問題,這些問題將會對TCP性能造成特定的影響,本文將描述它們對應的解決方案。 為了進一步分析TCP協(xié)議性能,本文通過仿真分析TCP性能下降的原因和其它網(wǎng)絡參數(shù)對TCP性能的影響。通過研究在不同長度鏈式拓撲下TCP協(xié)議最大窗口與吞吐量的關系,發(fā)現(xiàn)無線網(wǎng)絡中使網(wǎng)絡性能最佳的TCP最大窗口比有線網(wǎng)絡中小,與網(wǎng)絡跳數(shù)密切相關。并分析了MAC層的隱藏終端和暴露終端對網(wǎng)絡造成

4、的饑餓現(xiàn)象,最后分析了常用三種路由協(xié)議對網(wǎng)絡性能的影響。 在總結其他方案的有點和不足的基礎上,本文提出了一種通測量TCP的RTT變化來提高TCP性能的方法。RTT能直觀的體現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包所經(jīng)歷的擁塞,而在無線信道上TCP的RTT波動較大,通過RTT動態(tài)調節(jié)網(wǎng)絡負載,避免擁塞的發(fā)生。同時,方案是基于TCP端到端的語義,不需要中間節(jié)點的參與和其它層的協(xié)同,實現(xiàn)較簡單。通過仿真證實該方案能有效提高。TCP協(xié)議的性能,同時在改善TCP公平