面向智慧服务的传输控制协议关键技术研究

发布时间：2019-05-31 07:34

【摘要】：未来互联网将是以异构多接入网络共存,具有感知网络环境和用户需求能力,为终端用户提供智慧协同和公平友好的网络服务的新型智慧协同网络。互联网服务一般认为可以分为两类：内容服务和传输服务。其中,内容服务可理解为向终端用户提供的某种具体的数据资源(如视频、语音等)；而传输服务一般为终端用户在获取和管理网络资源过程中网络所能提供的传输能力(如带宽、时延和抖动等)。随着无线通信技术的快速发展以及无线通信系统与互联网技术的进一步融合,以内容丰富(Content-Rich)的流媒体为典型的内容服务将成为未来异构移动互联网中的核心应用。另一方面,随着无线通信技术的发展以及多网络接口用户终端的大规模应用,用户终端可以通过多个网络接口和网络接入技术进行多路径数据传输。然而,现有基于窗口的多路径传输控制协议难以满足未来互联网智慧协同和友好性传输需求。本文的研究重点在于融合多接口技术和无线通信技术,拟在在未来新型互联网体系中的数据传输领域开展前沿工作,以未来互联网中核心内容服务流媒体服务为驱动源,以实现智慧传输服务为主要目标,对多路传输机制的关键技术进行深入分析和研究,抽象和总结当前多路径传输机制的关键科学问题,探讨适合未来互联网流媒体下满足用户需求的智慧传输服务新理论和新方法,为最终实现未来新型智慧协同互联网下对用户提供智慧高效的数据传输服务提出有益的思路。本文主要研究内容包括以下几个方面： (1)从未来多路径传输机制在实际网络中部署的性能考虑,设计了一个近似真实的网络仿真拓扑,验证和分析了网络背景流对并行多路数据传输性能的影响；基于网络背景流特性分析,提出了一种基于网络背景流感知的并行多路重传机制；设计了一种基于链路状态感知的快速重传触发机制。这部分内容对后续多路径友好性传输方面的研究奠定了基础,同时也为后续研究中多宿异构网络仿真环境的搭建提供了依据。 (2)提出了面向TCP友好的并行多路传输控制机制,其目标在于：a)实现并行多路传输数据流对传统TCP流的公平性；b)实现并行多路传输过程中各路径的负载均衡；c)提高数据传输,尤其是内容丰富的流媒体数据传输的性能；d)提出绿色节能并行多路传输传输建议。这部分内容对未来绿色友好多路传输机制的进一步研究和设计以及并行多路径传输机制在未来互联网的广泛部署提供了参考。 (3)分析了现有基于简单路径失效探测机制和基于传输层网络参数的多路径机制在路径切换策略的不足,提出了一种基于节点内协议栈跨层联动的异构路径切换机制。建立了基于传输层与MAC层跨层联动的路径质量感知模型；改进了当前多路径机制中的路径传输效能评估和切换机制；设计了一种基于网络拥塞感知的智慧自适应流媒体传输策略。这部分工作为后续面向智慧服务的跨层优化传输控制机制的设计奠定了基础。 (4)在对当前并行多路传输过程中的数据包失序和接收缓存阻塞原因进行深入分析的基础上,提出了一种基于多维QoS感知的并行多路带宽聚合方案。该方案主要功能在于感知传输层QoS、MAC层QoS以及路径稳定度信息,建立智慧自适应并行多路传输的模型切换和带宽聚合机制。设计了一种适合并行多路传输模型切换的路径拥塞窗口预测和恢复机制,提高异构无线网络环境下并行多路数据传输性能以及用户对流媒体服务的体验质量。 (5)针对当前多路径传输方案在节点智慧协同方面研究的不足,提出了一种基于接收端智慧协同的多路传输控制策略,其主要目的在于：a)实现基于接收端协同决策的速率控制和路径管理；b)均衡发送端和接收端之间的负载开销；c)提高异构无线网络环境下多路径数据传输性能。这部分内容为未来新型互联网中多节点智慧协同传输机制的建立提供有益的解决思路。
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【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP393.09;TP393.04

【参考文献】