基于带宽估计的无线网络拥塞控制研究

发布时间：2017-05-28 19:11

  本文关键词：基于带宽估计的无线网络拥塞控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：如今，随着Internet科学技术的快速发展，计算机网络在人们生产和生活中越来越普遍，其中尤其是无线网络的应用尤为变的越来越广泛。互联网中的用户数量和各种各样的应用都在快速的增长，这必然会使得网络业务量急剧增加，导致网络拥塞问题越来越严重。在当今迅速发展的网络系统中，网络拥塞控制已经成为一个十分重要的问题，无论是有线网络还是无线网络，网络出现拥塞的情况已经是无法回避的，如果不进行网络拥塞问题的控制，最终会使得整个网络处于瘫痪状态。因此，TCP拥塞控制机制对于网络高效、稳健的运行起到了至关重要的作用。尽管目前的TCP/IP协议下的拥塞控制机制取得了一定的成效，但是在无线网络中TCP拥塞控制机制还存在一定的不足。 本文针对现有的TCP协议进行细致的分析研究，TCP最初设计的初衷就是有线网络，因此TCP也在有线网络中发挥了巨大的作用。然而有线网络中只存在单一的丢包类型，即由于网络中的数据量达到了网络的负载能力而导致的数据丢包，称之为拥塞丢包。在有线网络中链路发生错误的几率可以忽略不计，但是在无线网络中，由于无线链路本身的特点，链路发生错误的几率却大大提高，不能够再忽略不计，并且还会有障碍物的屏蔽，信号的干扰而造成的另一类丢包类型，称之为无线丢包。因此无线网络中同时存在两种丢包类型，但是在无线网络中TCP协议并不会区分两种丢包类型，而是全部做拥塞丢包处理，并且在丢包时也会盲目减小慢启动门限值（SSTHRESH）和拥塞窗口（CWND）值，，这样会大大浪费网络带宽，降低无线网络的性能。针对此问题，本文提出了一种基于带宽估计的无线TCP拥塞控制方法TCP-BD，通过实时计算网络的带宽值，算出当前的带宽利用率，当网路中出现丢包时，根据不同的带宽利用率判断丢包类型，同时据此对SSTHRESH和CWND值进行调整，并在NS2仿真软件下进行仿真实验。 通过仿真软件，对TCP-BD算法和经典算法TCP-Reno、TCP Westwood算法进行比较，主要从端到端时延、抖动、吞吐量等方面做了对比，结果表明TCP—BD算法在一定程度上可以区分无线丢包和拥塞丢包，并且对于丢包时参数的调整更加合理，较大程度上提高了无线网络TCP的性能。
【关键词】：TCP 拥塞控制 带宽估计 网络仿真 丢包类型
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.06
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 引言8-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景9-12
• 1.1.1 无线网络概述9-11
• 1.1.2 无线网络中拥塞控制策略及其缺陷11-12
• 1.2 拥塞控制的国内外研究现状12-13
• 1.3 论文的主要工作内容及组织结构13-15
• 2 无线网络 TCP 协议及其拥塞控制算法15-27
• 2.1 TCP 协议原理简介15-20
• 2.1.1 TCP 报文格式15-16
• 2.1.2 TCP 连接机制16-20
• 2.2 TCP 拥塞控制20-25
• 2.2.1 拥塞产生的原因20-21
• 2.2.2 TCP 拥塞控制算法21-25
• 2.3 无线网络中丢包类型及其拥塞控制的不足25-26
• 2.3.1 无线网络中的数据丢包类型25
• 2.3.2 无线网络中拥塞控制机制的不足25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 一种基于带宽估计的无线网络拥塞控制算法 TCP-BD27-35
• 3.1 带宽估计算法27-29
• 3.1.1 带宽估计分析27
• 3.1.2 影响带宽估计的因素27-29
• 3.2 TCP-BD 算法原理29-34
• 3.2.1 TCP 拥塞控制在无线网路中的问题分析29
• 3.2.2 TCP-BD 算法中的带宽测量29-31
• 3.2.3 TCP-BD 算法中的参数调整31-34
• 3.3 本章小结34-35
• 4 TCP-BD 算法仿真实验结果及分析35-50
• 4.1 仿真工具 NS235-36
• 4.2 仿真实验环境搭建36-40
• 4.2.1 无线节点配置36-39
• 4.2.2 搭建网络拓扑结构39-40
• 4.3 仿真实验结果分析40-48
• 4.3.1 仿真结果 Trace 文件40-41
• 4.3.2 网络延时性能测试41-43
• 4.3.3 网络抖动性性能测试43-45
• 4.3.4 网络吞吐量性能测试45-47
• 4.3.5 固定丢包率下网络平均吞吐量性能测试47-48
• 4.4 本章小结48-50
• 结论50-52
• 参考文献52-56
• 在学研究成果56-57
• 致谢57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 刘俊;;基于RTT自适应的无线TCP改进算法[J];计算机工程与设计;2012年05期

2 邓晓衡;陈志刚;张连明;曾碧卿;;MP-Start:基于带宽测量的分阶段TCP慢启动机制[J];通信学报;2007年11期

3 吴大鹏;武穆清;甄岩;;移动自组织网络可用带宽估计方法研究进展[J];通信学报;2010年04期

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本文编号：403283