无线自组织网络端到端传输协议设计与实现
本文选题:自组织网络 切入点:VTCP 出处:《西安电子科技大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:无线自组织网络是一个无线设备动态构建的自组织性网络,它不需要固定的网络基础设施,所有节点都是平等的,通过特殊的网络协议和算法为军事和民事应用构建网络平台。由于该种网络拥有较高的灵活性,在学术界已得到了广泛的关注,成为研究的焦点。无线自组织网络中无线信道的高误码率、时变、易受干扰特点、节点的快速移动和分组的多跳传输使得分组的丢包率很高,对于重要信息传输,则需要端到端可靠传输协议来解决分组丢失问题。而传统TCP是基于有线网络的面向连接可靠传输层协议,其拥塞控制机制默认假定数据包丢失是网络拥塞引起的,那么直接将传统TCP拥塞控制机制应用于无线自组织网络中,时常的非拥塞丢包导致频繁进行不必要的拥塞控制,较低发送窗口让传输吞吐量急剧下降,传输性能得不到保证。此外,无线自组织网络的多跳传输特性也导致了端到端“长流”与“短流”之间传输公平性问题。综上,探索适应于无线自组织网络的端到端传输协议变得非常重要。本文通过分析传统TCP基本原理机制和已有拥塞控制算法,提出了适应于无线自组织网络的端到端传输协议VTCP,其主要完成对拥塞控制算法的改进和多跳传输公平性问题的解决,即通过分析已有拥塞控制算法的优点与缺陷,提出了适应于无线自组织网络的TCP Effective VAW拥塞控制版本,提升网络传输性能;通过分析端到端传输公平性问题的原因,设计了多级缓存优先级队列调度机制,改善了长流和短流之间的不公平性。最后,在ARM与FPGA组合硬件平台上实现了自组织网络系统以及端到端传输协议VTCP,并在几个场景下对性能与公平性进行了测试,验证了该协议的有效性。
[Abstract]:Wireless ad hoc network is a self-organized network dynamically constructed by wireless devices. It does not require a fixed network infrastructure, and all nodes are equal. Network platform is constructed for military and civilian applications through special network protocols and algorithms. Due to the high flexibility of this network, it has received extensive attention in academic circles. The characteristics of high bit error rate (BER), time-varying, vulnerable to interference, fast movement of nodes and multi-hop transmission of packets in wireless ad hoc networks make packet loss rate very high. The traditional TCP is a connection-oriented reliable transport layer protocol based on wired network, and its congestion control mechanism assumes that the packet loss is caused by network congestion by default. When the traditional TCP congestion control mechanism is directly applied to wireless ad hoc networks, the frequent non-congestion loss of packets leads to frequent unnecessary congestion control, and the lower transmission window makes the transmission throughput drop sharply. Transmission performance is not guaranteed. In addition, the multi-hop transmission characteristics of wireless ad hoc networks also lead to fairness problems between end-to-end "long flows" and "short flows". It is very important to explore end-to-end transmission protocols suitable for wireless ad hoc networks. This paper analyzes the basic principles and mechanisms of traditional TCP and existing congestion control algorithms. An end-to-end transmission protocol (VTCPP) for wireless ad hoc networks is proposed, which mainly improves congestion control algorithm and solves the fairness problem of multi-hop transmission, that is, by analyzing the advantages and disadvantages of existing congestion control algorithms. A congestion control version of TCP Effective VAW for wireless ad hoc networks is proposed to improve network transmission performance. By analyzing the fairness of end-to-end transmission, a multi-level buffer priority queue scheduling mechanism is designed. Finally, the self-organizing network system and the end-to-end transport protocol (ARM) are implemented on the hardware platform of ARM and FPGA, and the performance and fairness are tested in several scenarios. The validity of the protocol is verified.
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN915.04
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,本文编号:1601180
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