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异构无线网络中TCP性能的研究与改进

作　者: 袁翰林
导　师: 秦军
学　校: 南京邮电大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 异构无线网络 Vegas 吞吐量 时延 公平性
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着无线通信技术的迅速发展,出现了多种无线接入网络并存的局面。将不同无线接入技术、不同传输性能的网络融合到一起构成的单个逻辑网络称为异构无线网络。相比起底层接入技术的迅速发展,网络上层协议发展缓慢。异构无线网络中,TCP端到端的拥塞控制机制对网络的健壮性和稳定性具有非常重要的作用,因此是网络研究的一个热点问题。在异构无线网络中,垂直切换所带来的传输时延以及切换后网络传输性能的变化都可能错误地激发TCP的拥塞控制机制。本文以具有广泛应用前景的TCP Vegas算法为基础,提出了改进算法B-EVegas,提高了TCP连接在通信节点发生垂直切换后的传输性能。针对Vegas算法对可用带宽竞争性弱的问题,又提出了基于可变门限值的改进算法T-EVegas。本文主要内容如下:介绍了当前主要的无线接入技术。研究了异构无线网络中的垂直切换技术与Mobile IP技术。介绍了传输控制协议的主要内容,并分析了无线环境对TCP性能的影响,总结并比较了无线系统中TCP性能增强方案的主要思想。针对异构无线网络中移动节点发生垂直切换时传输层性能下降的问题,以TCP Vegas为基础提出了改进算法B-Evegas,给出了垂直切换发生时的传输控制方法,垂直切换后拥塞窗口的恢复采用带宽估计法,结合分段增加策略与快速调整机制,使拥塞窗口能快速收敛到稳定值。针对Vegas算法与其它TCP算法相比存在对带宽竞争力不足的问题,又提出了基于可变门限值的改进算法,即T-EVegas算法。仿真结果表明,B-EVegas算法可以有效地提高垂直切换发生后TCP连接的吞吐量或者减小数据包的传输时延,而采用T-EVegas算法的TCP流在与基于Reno的TCP流共存时,对瓶颈带宽的占有率明显提升,进而提高了不同TCP算法共存时在占有可用带宽上的公平性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 课题背景  8-9
    1.1.1 无线通信网络的发展  8
    1.1.2 TCP 概述  8-9
  1.2 研究现状  9-11
  1.3 本文的组织结构  11-12
第二章 异构无线网络  12-21
  2.1 无线通信网络  12-17
    2.1.1 WLAN  12-14
    2.1.2 UMTS  14-15
    2.1.3 WiMAX  15-17
  2.2 异构无线网络关键技术  17-20
    2.2.1 垂直切换技术  17-19
    2.2.2 Mobile IP 技术  19-20
  2.3 本章小结  20-21
第三章 传输控制协议  21-29
  3.1 TCP 概述  21-24
    3.1.1 数据分解  21-23
    3.1.2 流量控制  23
    3.1.3 确认与纠错  23-24
    3.1.4 拥塞控制  24
  3.2 TCP 拥塞控制算法  24-28
    3.2.1 TCP Reno 与TCP NewReno  24-27
    3.2.2 TCP SACK  27
    3.2.3 TCP Westwood  27-28
  3.3 本章小结  28-29
第四章 无线系统中TCP 性能增强方案研究  29-38
  4.1 无线环境对TCP 性能的影响  29-31
    4.1.1 高误码率  29
    4.1.2 低带宽与长时延  29-30
    4.1.3 移动性  30-31
  4.2 分割TCP 方案  31-32
  4.3 链路层解决方案  32-34
    4.3.1 Snoop 协议  32-34
    4.3.2 传输非感知链路改进协议  34
  4.4 端到端解决方案  34-37
    4.4.1 显式拥塞通知  34-35
    4.4.2 基于ICMP 控制  35-36
    4.4.3 冻结TCP 机制  36-37
  4.5 本章小结  37-38
第五章 针对垂直切换的TCP Vegas 改进  38-49
  5.1 现有研究的不足  38-41
    5.1.1 TCP Vegas  38-40
    5.1.2 DEMO-Vegas  40
    5.1.3 Freeze TCPv2  40-41
  5.2 快速自适应拥塞控制算法B-Evegas  41-43
    5.2.1 传输控制  41-42
    5.2.2 带宽估计  42
    5.2.3 分段增加策略  42-43
    5.2.4 快速调整机制  43
  5.3 仿真与性能分析  43-48
    5.3.1 仿真模型与参数  44-45
    5.3.2 吞吐量比较  45-46
    5.3.3 传输时延比较  46-48
  5.4 本章小结  48-49
第六章 针对公平性的TCP Vegas 改进  49-57
  6.1 可变门限值改进算法T-EVegas  49-50
  6.2 仿真与性能分析  50-55
    6.2.1 两条TCP 流竞争性能分析  50-53
    6.2.2 多条TCP 流竞争性能分析  53-54
    6.2.3 无线网络环境下性能分析  54-55
  6.3 本章小结  55-57
第七章 总结与展望  57-59
  7.1 总结  57-58
  7.2 进一步研究方向与建议  58-59
参考文献  59-62
作者在硕士研究生期间发表的论文  62

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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