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，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)的針對有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的TCP協(xié)議在應(yīng)用于有線/無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中時，不僅存在擁塞丟包，還會因無線鏈路的比特誤碼、信道衰落、噪聲干擾等產(chǎn)生頻繁的無線隨機丟包，傳統(tǒng)TCP協(xié)議會將所有數(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行流量控制，勢必導(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)分機制有針對性地對網(wǎng)絡(luò)進行擁塞控制，是優(yōu)化TCP性能的一個關(guān)鍵，具有重大研究意義。
　　本文針對現(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)化等策略進行研究與算法改進，主要研究工作及創(chuàng)新如下：
　?。?）為了更準確地區(qū)分丟包，本文提出了一種基于動態(tài)往返時延抖動的丟包區(qū)分算法，采用與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化相適應(yīng)的動態(tài)濾波權(quán)值來平滑實時采集

3、的往返時延抖動樣本，計算網(wǎng)絡(luò)擁塞標識，從而詳細劃分擁塞等級，并根據(jù)預(yù)測的擁塞等級區(qū)分丟包、調(diào)整擁塞窗口。經(jīng) NS2仿真驗證，該算法的性能比現(xiàn)有TCP有較大提升。
　　（2）為克服依靠單一測度進行丟包區(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間戳的相對單向時延的丟包區(qū)分算法，同時聯(lián)合相對單向時延差、瓶頸鏈路中排隊的數(shù)據(jù)包個數(shù)、以及網(wǎng)絡(luò)實時吞吐量等多個端到端測度，更全面地估測網(wǎng)絡(luò)擁塞程度。實驗證明，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擁塞概率與端測度跨層聯(lián)合的丟包區(qū)分方法，改進算法為了提高端系統(tǒng)對擁塞感知的準確性，首先依據(jù)在源端統(tǒng)計的最近一段時間返回的帶有ECN反饋標記的ACK的概率，實時預(yù)測擁塞概率，降低非實時性對反饋的影響；其次通過基于ECN的擁塞概率與多個端測度的聯(lián)合判斷更加充分地識別丟包原因，實現(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，能達到更高的吞吐量、