基于可用带宽估计的拥塞控制算法研究

发布时间：2017-08-30 04:24

  本文关键词：基于可用带宽估计的拥塞控制算法研究

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【摘要】：TCP是当前Internet上广泛使用的传输层协议,它是面向于连接的,提供了稳定的、可靠的数据传输服务,其拥塞控制机制是确保正常可靠的传输数据的关键技术之一。然而,在有线网络中表现较好的TCP拥塞控制机制,在高误码率、低带宽、非对称链路、长时延的有线/无线混合异构网络中,面临着巨大挑战,性能急剧下降。因此本文通过详细地分析网络性能下降的原因,结合可用带宽估计算法,提出了基于可用带宽估计的改进拥塞控制机制,以期提高网络带宽利用率以及网络吞吐量。主要完成的研究工作和研究成果如下:1、融合TCP Westwood算法和TCPW RE算法的优点,改进了可用带宽估计算法。一方面利用链路盈余指数获取网络实时状态来更加准确地估计可用带宽;另一方面针对非对称链路以及反向流存在的问题,通过在确认包中加入时间戳提取ACK确认包的发送时刻来计算时间间隔以避免反向链路造成的影响,从而提高估计准确度。2、TCP Westwood算法继承了TCP拥塞控制机制中的拥塞避免机制,以盲目线性增长模式增加拥塞窗口大小,会导致拥塞频繁发生致使带宽利用率下降,本文对其拥塞避免机制进行了改进,利用反映拥塞程度的带宽变化因子来动态合理的调整拥塞窗口增加,延长TCP连接处于接近链路最大容量的时间使连接达到稳定高吞吐量。3、改进了快速重传快速恢复机制,由于TCP Westwood算法遇到数据包丢失时一致将慢启动阀值设置为可用带宽与最小往返时延乘积,并没有分析数据包丢失的原因是由拥塞导致还是随机误码导致的,使得慢启动阀值设置不准确,本文通过利用瓶颈链路缓冲队列长度来分析丢包原因,更加合理的设置慢启动阀值,并且针对同一窗口多包丢失情况,修改了快速恢复机制,收到部分ACK确认包不退出快速恢复而继续重传之后的数据包,有效地提高了网络吞吐量。4、将上述方法整合为TCP_New BR拥塞控制算法,并应用在广泛使用于嵌入式系统中的Lw IP协议栈中,由于Lw IP协议栈仍然沿用传统的Reno拥塞控制机制,因此本文将在Lw IP协议栈中实现了基于可用带宽估计的改进拥塞控制算法TCP_New BR,并建立了实际网络环境,并对性能进行了测试,实验结果表明,改进算法提高了Lw IP协议栈的吞吐量。
【关键词】：拥塞控制 可用带宽 拥塞避免 快速重传快速恢复 Lw IP协议栈
【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10-16
• 1.1 课题的研究意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 论文的研究内容和结构安排13-16
• 1.3.1 研究内容13-14
• 1.3.2 论文结构安排14-16
• 第二章 基于TCP协议的拥塞控制概述16-25
• 2.1 网络体系模型和TCP协议16-19
• 2.1.1 网络体系模型16-18
• 2.1.2 TCP协议18-19
• 2.2 TCP拥塞控制机制19-21
• 2.3 TCP拥塞控制算法演化21-22
• 2.4 TCP拥塞控制存在的问题22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 基于可用带宽估计的拥塞控制算法25-38
• 3.1 可用带宽估计的必要性25-26
• 3.2 可用带宽基本理论26-29
• 3.2.1 链路带宽和端到端的带宽26-27
• 3.2.2 链路可用带宽和端到端的可用带宽27-29
• 3.3 可用带宽估计方法29-31
• 3.4 基于可用带宽估计的拥塞控制理论基础31-33
• 3.5 可用带宽估计的拥塞控制性能指标33-36
• 3.5.1 可用带宽估计的拥塞控制吞吐量33-34
• 3.5.2 可用带宽估计的拥塞控制公平性34-36
• 3.6 可用带宽估计面临的问题36-37
• 3.7 本章小结37-38
• 第四章 改进的基于可用带宽估计的拥塞控制算法38-69
• 4.1 TCP Westwood算法研究38-44
• 4.1.1 TCP Westwood算法的带宽估计38-40
• 4.1.2 TCP Westwood算法的确认数据量计算40-43
• 4.1.3 TCP Westwood算法对拥塞控制参数设置43-44
• 4.2 TCPW RE算法研究44-45
• 4.3 TCP Westwood算法和TCPW RE算法的不足45-48
• 4.4 改进的自适应可用带宽估计TCP_New BR算法48-56
• 4.4.1 TCP_New BR算法的可用带宽估计48-51
• 4.4.2 TCP_New BR算法的拥塞避免机制改进51-53
• 4.4.3 TCP_New BR算法快速重传快速恢复机制改进53-56
• 4.5 TCP_New BR算法的性能分析56-68
• 4.5.1 网络仿真工具介绍57-58
• 4.5.2 TCP_New BR算法可用带宽估计准确性分析58-62
• 4.5.3 TCP_New BR算法的吞吐量性能分析62-66
• 4.5.4 TCP_New BR算法公平性66-67
• 4.5.5 TCP_New BR算法友好性67-68
• 4.6 本章小结68-69
• 第五章 TCP_New BR算法在Lw IP协议栈中的实现69-75
• 5.1 Lw IP协议栈中实现TCP_New BR算法69-72
• 5.1.1 Lw IP协议栈简要介绍69-70
• 5.1.2 Lw IP中TCP层的实现70-71
• 5.1.3 TCP_New BR算法在Lw IP中的TCP模块实现71-72
• 5.2 TCP_New BR算法在实际网络环境中的测试72-74
• 5.2.1 测试环境的建立72-73
• 5.2.2 TCP_New BR与TCP Reno吞吐量比较73-74
• 5.3 本章小结74-75
• 第六章 总结和展望75-77
• 6.1 全文工作总结75-76
• 6.2 后续研究展望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 王树宝;拱长青;王富良;唐海和;;TCP/IP网络时间同步机制的误差分析[J];计算机工程;2009年18期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李鹏;混合网络环境下基于RTT的拥塞控制机制研究[D];广西师范大学;2010年

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本文编号：757239