基于丟包區(qū)分的TCP擁塞控制算法研究.pdf

1、在互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展的同時(shí)，多種無線通訊技術(shù)也逐步成熟，無線網(wǎng)絡(luò)以其靈活、高效、便利的優(yōu)勢(shì)迅速融入全球互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，因而互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了無線和有線混合化的特性。然而，傳統(tǒng)的針對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的TCP協(xié)議在應(yīng)用于有線/無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，不僅存在擁塞丟包，還會(huì)因無線鏈路的比特誤碼、信道衰落、噪聲干擾等產(chǎn)生頻繁的無線隨機(jī)丟包，傳統(tǒng)TCP協(xié)議會(huì)將所有數(shù)據(jù)包丟失均歸因于網(wǎng)絡(luò)擁塞，盲目降低擁塞窗口進(jìn)行流量控制，勢(shì)必導(dǎo)致TCP性能的惡化。因此，在有線/無線異構(gòu)網(wǎng)

2、絡(luò)中通過有效的丟包區(qū)分機(jī)制有針對(duì)性地對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擁塞控制，是優(yōu)化TCP性能的一個(gè)關(guān)鍵，具有重大研究意義。
　　本文針對(duì)現(xiàn)有TCP協(xié)議在高比特誤碼的有線/無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下TCP性能惡化的問題，分別圍繞端到端丟包區(qū)分、顯式擁塞反饋以及跨層聯(lián)合優(yōu)化等策略進(jìn)行研究與算法改進(jìn)，主要研究工作及創(chuàng)新如下：
　?。?）為了更準(zhǔn)確地區(qū)分丟包，本文提出了一種基于動(dòng)態(tài)往返時(shí)延抖動(dòng)的丟包區(qū)分算法，采用與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化相適應(yīng)的動(dòng)態(tài)濾波權(quán)值來平滑實(shí)時(shí)采集

3、的往返時(shí)延抖動(dòng)樣本，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)擁塞標(biāo)識(shí)，從而詳細(xì)劃分擁塞等級(jí)，并根據(jù)預(yù)測(cè)的擁塞等級(jí)區(qū)分丟包、調(diào)整擁塞窗口。經(jīng) NS2仿真驗(yàn)證，該算法的性能比現(xiàn)有TCP有較大提升。
　　（2）為克服依靠單一測(cè)度進(jìn)行丟包區(qū)分的局限性與消減反向鏈路擁塞的影響，本文提出了一種基于時(shí)間戳的相對(duì)單向時(shí)延的丟包區(qū)分算法，同時(shí)聯(lián)合相對(duì)單向時(shí)延差、瓶頸鏈路中排隊(duì)的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)、以及網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)吞吐量等多個(gè)端到端測(cè)度，更全面地估測(cè)網(wǎng)絡(luò)擁塞程度。實(shí)驗(yàn)證明，該算法的性能在高誤碼

4、率以及反向鏈路擁塞的情況下均得到了有效提高。
　?。?）提出了一種基于ECN擁塞概率與端測(cè)度跨層聯(lián)合的丟包區(qū)分方法，改進(jìn)算法為了提高端系統(tǒng)對(duì)擁塞感知的準(zhǔn)確性，首先依據(jù)在源端統(tǒng)計(jì)的最近一段時(shí)間返回的帶有ECN反饋標(biāo)記的ACK的概率，實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)擁塞概率，降低非實(shí)時(shí)性對(duì)反饋的影響；其次通過基于ECN的擁塞概率與多個(gè)端測(cè)度的聯(lián)合判斷更加充分地識(shí)別丟包原因，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)層與傳輸層的跨層優(yōu)化。仿真結(jié)果表明，該算法已有方案相比，能達(dá)到更高的吞吐量、