基于丢包区分的TCP拥塞控制算法研究

发布时间：2017-06-09 12:15

  本文关键词：基于丢包区分的TCP拥塞控制算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在互联网不断发展的同时,多种无线通讯技术也逐步成熟,无线网络以其灵活、高效、便利的优势迅速融入全球互联网络,因而互联网络出现了无线和有线混合化的特性。然而,传统的针对有线网络设计的TCP协议在应用于有线/无线异构网络中时,不仅存在拥塞丢包,还会因无线链路的比特误码、信道衰落、噪声干扰等产生频繁的无线随机丢包,传统TCP协议会将所有数据包丢失均归因于网络拥塞,盲目降低拥塞窗口进行流量控制,势必导致TCP性能的恶化。因此,在有线/无线异构网络中通过有效的丢包区分机制有针对性地对网络进行拥塞控制,是优化TCP性能的一个关键,具有重大研究意义。本文针对现有TCP协议在高比特误码的有线/无线异构网络环境下TCP性能恶化的问题,分别围绕端到端丢包区分、显式拥塞反馈以及跨层联合优化等策略进行研究与算法改进,主要研究工作及创新如下:(1)为了更准确地区分丢包,本文提出了一种基于动态往返时延抖动的丢包区分算法,采用与网络状态变化相适应的动态滤波权值来平滑实时采集的往返时延抖动样本,计算网络拥塞标识,从而详细划分拥塞等级,并根据预测的拥塞等级区分丢包、调整拥塞窗口。经NS2仿真验证,该算法的性能比现有TCP有较大提升。(2)为克服依靠单一测度进行丢包区分的局限性与消减反向链路拥塞的影响,本文提出了一种基于时间戳的相对单向时延的丢包区分算法,同时联合相对单向时延差、瓶颈链路中排队的数据包个数、以及网络实时吞吐量等多个端到端测度,更全面地估测网络拥塞程度。实验证明,该算法的性能在高误码率以及反向链路拥塞的情况下均得到了有效提高。(3)提出了一种基于ECN拥塞概率与端测度跨层联合的丢包区分方法,改进算法为了提高端系统对拥塞感知的准确性,首先依据在源端统计的最近一段时间返回的带有ECN反馈标记的ACK的概率,实时预测拥塞概率,降低非实时性对反馈的影响;其次通过基于ECN的拥塞概率与多个端测度的联合判断更加充分地识别丢包原因,实现了网络层与传输层的跨层优化。仿真结果表明,该算法已有方案相比,能达到更高的吞吐量、更好的稳定性,同时兼顾友好性与公平性。
【关键词】：丢包区分 TCP拥塞控制 端到端 ECN 跨层优化
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN915.04
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 引言10-11
• 1.2 有线/无线异构网络概述11-13
• 1.2.1 无线网络分类11-12
• 1.2.2 无线网络的特点12-13
• 1.3 TCP拥塞控制概述13-16
• 1.3.1 拥塞产生原因13-14
• 1.3.2 TCP拥塞控制算法的发展14-16
• 1.4 本文的主要研究内容与组织结构16-17
• 第二章 TCP拥塞控制算法研究现状17-27
• 2.1 无线网络拥塞控制解决方案研究17-20
• 2.1.1 目前面临的主要问题17-18
• 2.1.2 目前主要解决方案18-19
• 2.1.3 目前待进一步研究的问题19-20
• 2.2 基于丢包区分的TCP拥塞控制算法研究20-25
• 2.2.1 丢包区分算法分类20-24
• 2.2.2 目前主要问题及研究趋势24-25
• 2.3 TCP性能评价指标25-26
• 2.3.1 吞吐量25
• 2.3.2 公平性25-26
• 2.3.3 友好性26
• 2.4 小结26-27
• 第三章 基于端到端测度的丢包区分算法27-54
• 3.1 基于动态往返时延抖动的丢包区分算法27-41
• 3.1.1 动态往返时延抖动的计算及网络拥塞等级的划分28-32
• 3.1.2 改进算法在TCP中的实现32-35
• 3.1.3 网络仿真器的选取与NS2介绍35-36
• 3.1.4 改进算法在NS2中的性能测试与分析36-41
• 3.2 基于时间戳的相对单向时延的丢包区分算法41-53
• 3.2.1 引言41-42
• 3.2.2 改进算法中主要端到端测度42-46
• 3.2.3 改进算法在TCP中的实现46-48
• 3.2.4 改进算法在NS2中的性能测试与分析48-53
• 3.3 小结53-54
• 第四章 基于ECN拥塞概率与端测度跨层联合的丢包区分算法54-75
• 4.1 ECN的拥塞反馈机制54-57
• 4.1.1 AQM策略与RED算法概述54-56
• 4.1.2 ECN及其反馈机制的实现56-57
• 4.2 ECN与传统TCP拥塞控制机制的相互作用分析57-60
• 4.2.1 基于ECN的TCP行为建模58-59
• 4.2.2 ECN机制对TCP行为的控制59-60
• 4.3 ECN拥塞概率预测方法的提出与实现60-67
• 4.3.1 ECN拥塞概率预测方法的提出60-62
• 4.3.2 ECN拥塞概率的计算62-63
• 4.3.3 ECN拥塞概率预测算法在TCP拥塞控制中的实现63-67
• 4.4 基于ECN拥塞概率与端测度跨层联合的丢包区分实现67-70
• 4.4.1 未丢包情况下的预调整68-69
• 4.4.2 产生丢包情况下的联合丢包区分机制69-70
• 4.5 最后一跳为无线链路的有线/无线异构网络中的性能测试与分析70-74
• 4.5.1 单流情况下的吞吐量分析70-72
• 4.5.2 存在UDP竞争流下的性能分析72-73
• 4.5.3 多流情况下的公平性和友好性73-74
• 4.6 小结74-75
• 第五章 总结与展望75-77
• 5.1 总结75-76
• 5.2 展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-82
• 攻硕期间取得的研究成果82-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 吕冠桥;柳寒冰;邓晓红;;基于TCP协议的网络拥塞控制算法设计[J];软件导刊;2014年01期

  本文关键词：基于丢包区分的TCP拥塞控制算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：435432