徐昌彪[1]2002年在《无线网络下TCP核心技术研究》文中认为当代通信技术的发展，极大地提高了人们传递信息和获取信息的能力。然而，迄今为止，仍然不能实现对任何人、任何时间、任何地点和任何内容的信息交换。显然，要改变这种状况，必须依赖于无线通信及移动通信技术的发展和应用。因为，第一、无线网络能极大地减少建设成本，如节省了铺设电缆和维护电缆的开支；第二，无线网络能够在有线网络无法实现的地方建立，这对偏远的乡村尤其具有实际意义；第叁，无线网络实现了无处不在的互连网访问。与有线网络相比，无线网络通常表现出高误码率、传输时延及时延抖动大、有限的链路带宽以及移动终端的频繁移动等特性，使网络通信性能和业务服务质量难于保证。这样，传统的TCP/IP协议也就无法直接适用于无线环境。同样，目前针对话音业务设计的移动通信网也不适于传送数据和多媒体业务。对无线网络中关键理论与技术的研究已成了当前网络领域一个重要的研究课题。本文集中探讨了无线网络下的TCP核心技术，以期能为改善无线网络下的TCP性能提供有价值的参考。TCP是目前Internet中广泛采用的传输控制协议，为各主机之间提供可靠按序的传输服务，在保障网络通信性能方面起着非常重要的作用。TCP设计主要针对系统稳定性、协议兼容性、业务公平性、资源利用率以及拥塞控制等问题。正如上面所述，由于无线网络具有一些有别于有线网络的固有特性，使基于有线网络而设计的TCP技术无法直接适用于无线网络。下面是本文在无线TCP方面完成的主要研究工作：1．探讨了无线网络下的TCP策略。主要涉及TCP差错控制策略、基于拥塞丢包的TCP拥塞控制策略以及基于误码丢包的TCP速率调节策略；2．讨论了无线网络下的TCP拥塞裁决技术和无线网络下的TCP隐式丢包检测技术；3．提出了一种显式误码丢包通知机制。即便是在高误码率、多段无线链路下，此机制亦能够有效快速地将误码丢包信息显式地告之数据源端；4．提出了两种基于拥塞丢包的TCP拥塞控制机制：D_AIMD和基于资源加权分配的TCP拥塞控制。D_AIMD主要解决TCP存在的数据发送速率波动性较大的问题；基于资源加权分配的TCP拥塞控制能够实现TCP业务间网络资源的加权分配，从而可有效实现服务质量的相对保证，改善网络的通信性能；5．提出了两套基于误码丢包的TCP速率调节方案：基于速率和基于窗口的TCP速率调节。其中每一套速率调节方案又可有多种具体的实现方式。短期内误码丢包较严重时，可以通过数据发送速率的降低来有效避免不必要的误码丢包，<WP=5>从而提高数据发送的可靠性，减少移动设备不必要的能源消耗和系统的额外开销，同时又不会过多降低系统吞吐量和加大系统时延。本文内容安排大致是这样的：第1章概述无线网络通信、无线TCP技术研究现状以及本文的主要工作；第2章简要介绍OSI参考模型与TCP/IP模型；第3章介绍基于有线网络而设计的TCP技术；第4章探讨无线网络中的TCP策略，主要涉及TCP差错控制策略、基于拥塞丢包的TCP拥塞控制策略以及基于误码丢包的TCP速率调节策略；第5章讨论无线网络下的丢包检测技术，详细分析一种显式误码丢包通知机制；第6章讨论无线网络中基于拥塞丢包的TCP拥塞控制，详细分析两种拥塞控制方案，给出仿真结果分析；第7章讨论无线网络中基于误码丢包的TCP速率调节，详细分析两套速率调节机制，给出仿真结果分析。
李斌[2]2006年在《无线网络下TCP拥塞控制的研究》文中提出近年来,随着无线通信技术的飞速发展和广泛应用,下一代移动无线网将会以更高的数据接入速率来满足人们“随时、随地、与任何人”进行交互多媒体通信的需求。但是,无线网络通常具有误码率高、带宽低、时延大和移动频繁等特性,这使得无线链路有相对较高的差错率。在无线网络中,网络拥塞不再是数据丢失的唯一原因,如果直接沿用传统的TCP拥塞控制技术,很多情况下会造成数据发送速率不必要的降低,从而导致网络性能的下降。因此,在无线环境中如何有效的提高TCP性能自然成了一个重要的网络研究课题。 本文主要从叁个方面对无线网络的拥塞控制机制进行研究。 首先,对Internet中传输控制协议的原理以及TCP拥塞控制算法中的关键技术进行了深入探讨和研究。分析总结了TCP的报文格式、TCP的连接、连接终止、连接复位以及TCP的状态机等;分析比较了几种主要的TCP拥塞控制算法(Tahoe、Reno、NewReno、SACK和Vegas),并对TCP拥塞控制算法的关键技术进行了详细的论述。 其次,探讨了无线网络下的TCP拥塞控制策略及无线网络下TCP协议的性能。主要涉及TCP拥塞控制策略:减缓数据发送速率的波动性,分离拥塞控制与差错控制,拥塞控制策略与应用的相关性;并针对无线传输错误对TCP吞吐量的影响进行了数学分析;总结了无线网络中拥塞判定的方法及当前无线网络中TCP拥塞控制的研究进展:并通过NS-2仿真实验比较分析了传统TCP协议版本在无线网络中的性能,在模拟试验的基础上总结了影响TCP性能的因素。 最后,提出了一种基于二次滤波带宽估计的TCP拥塞控制算法。首先对带宽估计协议进行了全面的解析评估,如带宽估计的吞吐量公式、公平性。尽管带宽估计协议的公平性可以得到证明,但是当源端对可用带宽估计不准确或者无线随机丢失超时一定值的情况下,具体的带宽估计算法的实际实现性能会变得很差。而本文提出的TCP DFBE(Double Filtering Bandwidth Estimation)协议利用过滤后的平均数据包长度和平均时间间隔计算平均带宽,然后对平均带宽进行二次过滤估计出可用带宽值,获得更准确的可用带宽估计值。文中给出了DFBE协议的算法思想及具体实现。运用NS-2进行扩展的仿真研究,从拥塞窗口的变化、吞吐量和协议的公平性等方面与传统TCP协议的性能进行了比较。仿真结果证实了DFBE算法能够减少链路差错对TCP性能带来的影响,提高了TCP在无线链路上的吞吐量,并且具有较好的公平性。
俞一帆[3]2006年在《第四代移动通信系统的跨层设计研究》文中研究表明移动通信在世界范围内的高速发展促使人们对移动通信系统提出了更高的业务需求。第四代移动通信(4G)系统作为对目前第二代(2G)移动通信系统和第叁代(3G)移动通信系统的升级，能够为人们提供更丰富的服务功能，更快的信息传输速度，更便捷的通信方式。第四代移动通信系统是一个与互联网实现融合的全IP网络，能够提供完全集成的语音业务和数据业务，并且整合了多种异质网络。在这样一个系统内，如何实现网络协议栈各层协议之间的相互协调配合，从而保证系统的高效运行是一个值得关注的关键问题。针对移动通信系统及TCP／IP协议的基本特性，本论文研究了第四代移动通信系统在网络协议设计方面的若干关键技术，论文围绕无线网络的跨层设计(Cross-Layer Design)机制，研究了无线TCP的跨层改进策略、TCP同链路层的跨层性能分析、多用户OFDM系统内的无线分组跨层调度算法，移动IP网络内的跨层切换机制以及Ad Hoc网络内的跨层MAC协议，本文的主要工作如下： 1．提出了一种新的基于蜂窝网络上行链路的TCP跨层改进机制-LLT-TCP。该改进机制利用链路层的分组传输信息来控制TCP层超时定时器的启动过程，从而有效抑制了无线链路的
陈巍卿[4]2012年在《有线无线混合网的TCP-friendly协议研究》文中进行了进一步梳理随着网络通信技术的日益发展,基于无线数据传输的业务和应用越来越多,TCP协议最初针对有线网络设计,为应用层提供可靠的端到端传输保障。当其被应用到无线网络或混合网络时,因为无线网络高误码率、长时延、不对称链路、间歇性连接以及带宽小且波动大等特点,传统TCP的性能受到严重影响。因此在无线网络资源有限的情况下,如何提高无线网络及混合网络环境下的TCP传输性能是一个非常有研究意义和应用价值的课题。目前基于UDP协议的多媒体业务在Internet上应用逐渐增多,基于TCP的应用在共享网络带宽时,遭遇到不公平的“饿死现象”。因为多媒体业务大多采用UDP协议,UDP协议没有拥塞控制机制,而TCP数据流因其慢启动、拥塞避免、快速重传及快速恢复等机制而无法与UDP进行公平的带宽竞争,最终有可能导致拥塞崩溃。因此,为了因特网的健康发展,有必要研究具有拥塞控制机制,能够与TCP协议公平竞争带宽的TCP-friendly协议。然而,标准化的TFRC (TCP-friendly Rate Control)协议在有线无线混合链路上不能区分因拥塞而引起的丢包和无线链路错误引起的丢包,使得接收端误认为无线链路错误就是网络拥塞的信号,从而引发不必要的流量控制,导致TFRC性能的下降。本文研究分析了有线无线混合网络的传输效率,一方面,从减少无线丢包的角度考虑,分析无线网络传输中丢包率与包长和误码率的关系,建立带宽有效利用率的计算公式,研究发现在误码率一定的情况下,存在最优包长使得带宽有效利用率最大化；另一方面,从提高端到端传输速率的角度考虑,分析传输速率模型,提出期望传输次数,并将期望传输次数引入传输速率公式,建立有效传输速率模型。并对两方面的结果进行综合分析,针对网络吞吐量最大化的优化目标进行数值求解,得出最优包长与丢包率的关系数据,并对数据进行曲线拟合,得出可以用于传输控制中无线丢失处理机制的数学公式。本文在深入研究TFRC协议运行机理和混合网络传输效率的基础上,设计了一种适合有线无线混合网络的WM-TFRC传输控制协议。WM-TFRC协议采用改进的Biaz区分算法对分组丢失进行区分,弥补了TFRC不能区分无线误码丢包和拥塞丢包而过度减小发送速率的不足。WM-TFRC将Veno TCP吞吐量模型引入TFRC控制,对拥塞丢失进行速率调整以保证其TCP友好性和带宽的稳定性；对由无线链路错误产生的丢失,根据对混合网络传输效率模型的研究结果,采用自适应包长调整的方法提高端到端的有效数据传输效率。从而确保WM-TFRC算法在无线和有线网络中均有比较好的性能。通过NS-2仿真,在纯有线网络环境、纯无线网线环境、有线无线混合网络环境以及节点移动的混合网络环境中模拟WM-TFRC的性能,并与现阶段部署的TCP-Reno及TFRC RFC3448进行对比分析。
许文庆[5]2014年在《TCP/NC在Linux下的实现及改进》文中研究说明无线网络近年来得到了大规模的应用,但是,无线网络链路本身具有信号衰落、外部干扰、多路访问竞争、节点移动等特点,使得链路的比特错误率较高,从而导致了无线网络下的TCP协议性能表现不佳。针对这一问题,研究者提出了很多改进的措施,如单层改进方法、跨层改进方法、端到端改进方法,但是均不能解决较高丢包率无线网络环境下的TCP性能不佳问题。网络编码的提出提供了解决此问题的新思路。Sundararajan提出了基于网络编码的TCP/NC协议。理论分析和仿真已证明该协议在高丢包率环境下能有效提高吞吐率,但并未在实际机器上实现该协议,也未搭建实验床在无线环境中验证该协议性能。为了评价TCP/NC在实际网络中的性能表现并对其进行改进,首先,本文根据TCP/NC的基本原理与特点并结合Linux内核中TCP/IP协议栈的结构,提出了基于Linux内核模块的TCP/NC实现技术。该方法可以在基本不修改Linux原有TCP/IP协议栈的前提下,将网络编码层插入TCP层与IP层之间。其次,由于TCP/NC协议的冗余因子无法随着无线网络的状况自动变化,从而影响了TCP/NC协议的性能。本文提出了根据网络的吞吐率变化对冗余因子进行自适应调整的算法,并在Linux内核中实现了冗余因子自适应的TCP/NC协议,即ad R-TCP/NC协议。最后,本文在Linux下搭建了多种基于AODV协议的无线Ad-Hoc网络实验床环境,对TCP、TCP/NC、ad R-TCP/NC协议的性能进行了测量、比较和分析,研究了冗余因子和编码窗口对TCP/NC、ad R-TCP/NC吞吐率的影响。实验结果表明,TCP/NC应用于丢包率较高的实际无线网络时可以有效提高TCP的性能。编码窗口、冗余因子对TCP/NC的性能都有重要影响,在进一步优化TCP/NC的性能时需要综合考虑。此外,在丢包率动态变化的环境下,冗余因子自适应的ad R-TCP/NC协议能根据网络情况对冗余因子进行调整,可以进一步提高无线网络的性能。
徐蕾[6]2006年在《TCP网络拥塞控制研究》文中提出Internet是采用分组交换的网络，同时使用网络的用户数量和他们的负载都没有限制，因此很容易导致拥塞。为了防止拥塞，人们提出了一些拥塞控制方案。目前，Internet中采用的拥塞控制包括终端控制机制和链路控制机制两个有机部分。本文分别对它们进行了概括性的研究介绍。 TCP拥塞控制协议是目前互联网中最主要的拥塞控制协议。深入研究TCP拥塞控制协议不仅可以更有效地提高网络效率，同时也可以为研究其他类型的拥塞控制提供参考和标准，保证Internet在加入其他协议后仍能健康、稳定地运行。本文研究了TCP协议拥塞控制的实现算法，包括慢启动、拥塞避免、快速恢复和快速重传。然后较为详细地介绍了TCP Tahoe，Reno，NewReno，Sack的拥塞控制机制。 随着无线局域网、GPRS、3G等无线通信技术的飞速发展，基于移动IP的应用服务越来越普及，在无线网络环境下，保证Internet无线用户的可靠接入，为无线用户提供类似于传统有线主机的Internet业务质量，是无线Internet技术的首要任务，也是当前Internet研究的一个热点问题。其中一个很大的挑战就在于如何解决传输控制协议(TCP)在无线环境下所暴露出的性能下降问题。 针对传统有线网络跟无线网络混构网络中TCP拥塞控制的问题，本文介绍了一套基于NewReno的适用于无线网络环境的TCP优化协议WNR-TCP，它能更准确的判断丢包原因，并采取相应的错误恢复机制。 本文提出一种新的适用于有线无线混构网络的优化协议TCP-N，核心是估计网络可用带宽ABE和拥塞警告CW机制。有线无线混构网络中，区分丢包原因是个难点。在TCP-N中，我们对路由器中的ECN机制加以改动，用以拥塞判断，区分网络拥塞引起的丢包和链路错误引起的丢包，并在网络可用带宽的估计值基础上，调整拥塞窗口。这是本文的主要研究贡献。
毕元梅[7]2009年在《异构网络下的TCP性能增强技术研究》文中研究表明随着通信技术的发展,计算机网络已经不再局限于有线、单一同构网络了,而是呈现高度异构化的趋势。下一代网络应是一个能够屏蔽底层通信传输设备的异构性,提供一个统一开放、可伸缩、安全稳定和高性能的服务平台,以支持快速灵活的开发、集成、定制和部署网络业务应用。迄今为止,适用于异构网络的通信技术当属目前最为主流、最为成功的TCP/IP技术,这主要得益于互联网“端到端透明性”的核心设计理念。传统TCP拥塞控制主要是为带宽时延乘积较小和信道误码率很低的网络环境而设计的,难以很好地适用于异构网络下的通信环境,如卫星网络、高速光纤网、无线网络和有线网络之间的异构。TCP性能在异构网络中是十分重要的问题,当多个异构网络连在一起时,由于传输带宽变化、物理链路质量差异、信道非对称性、终端移动性、往返时延波动、能源消耗等影响,经常出现无法预知的交互作用,这种复杂性往往会导致其性能下降。因此,对异构网络TCP性能增强技术的研究已成了通信领域一个重要的研究课题。本文集中探讨了异构网络下的TCP拥塞控制技术,以期能为改善异构网络环境下的TCP性能提供有价值的参考。主要工作如下:①探讨了异构网络中影响TCP性能的主要因素,传统TCP在异构网络环境下面临的问题,为进一步研究异构网络环境下的TCP技术奠定了基础。②探讨了TCP技术在异构网络环境下的代表性研究成果,对其在异构网络中的性能进行了仿真分析,讨论了它们在异构环境下存在的问题。③提出了一种可选择的方案TCP- Selective,根据不同的链路类型选择不同的TCP算法,来解决单一TCP增强方案所不能解决的问题,对其在异构网络环境下的性能进行了仿真分析,结果验证了此机制的有效性。④对不同链路采用的相应TCP算法作了改进,并对其进行验证,仿真结果表明,这些算法也具有很好的性能。本文内容安排大致是这样的:第1章概述研究背景、存在问题、代表性解决方案以及本文主要工作;第2章简要介绍TCP拥塞控制技术;第3章介绍异构网络典型TCP算法并对其进行性能分析;第4章探讨异构网络下TCP整体性能提高,详细分析一种基于链路选择的TCP拥塞控制机制,给出仿真结果分析;第5章讨论不同链路环境下的TCP算法,详细分析3种改进算法,给出仿真结果分析。
黄珊[8]2016年在《支持异构网络中无线业务分流的多径TCP技术研究》文中研究说明随着移动互联网时代的到来,新型智能无线设备和多样的移动数据业务不断涌现,移动数据流量呈现爆炸式的增长,蜂窝移动通信网络已无法满足用户对高质量服务的需求。目前,基于WiFi的业务分流技术和多路径传输技术都致力于缓解流量压力,提升网络利用率,但分别面临耦合较低分流效果差、大量的分组乱序,丢包等挑战。多径TCP协议(Multi-path TCP,MPTCP)支持多条路径同时进行数据传输,能够通过流量调度来提升业务分流性能,优化网络利用率,对缓解移动数据流量爆炸具有重大意义。本文首先介绍了本课题的研究背景及主要内容,然后概述了异构无线网络下的业务分流及多路径传输控制协议的关键技术及发展现状,并详细介绍了多径TCP典型的调度方案。接着利用随机优化理论中的 RMAB(Restless Multi-Armed Bandit)问题对 MPTCP 分流调度问题进行了建模,在此基础上提出了基于RMAB的分流调度算法。最后,搭建了仿真系统,对算法进行仿真,通过与典型调度方案的对比分析,验证了本文所提出的算法可以有效进行数据分流,在提升系统吞吐量的同时,具有良好的时延抖动性能。
尹翔[9]2013年在《异构网络环境下拥塞控制方法研究》文中提出随着无线网络技术(蜂窝网络、卫星网络、移动自组网、传感器网络等)的发展,计算机网络已经不再局限于有线、单一同构网络了,而是呈现高度异构化的趋势。由于异构网络存在高误码率、带宽差异性、信道非对称性、终端移动性、延迟差异性等特点,为带宽时延乘积较小和信道误码率很低的有线网络设计的传统TCP/IP拥塞控制性能将退化,直接导致链路吞吐量下降,端到端时延增加,链路丢包率提高,甚至网络拥塞崩溃,网络服务质量面临很大挑战。所以近些年来对异构网络环境下拥塞控制机制研究已成为一个重要的研究课题。本文针对异构网络特点,在以下几个方面对异构网络拥塞控制机制做了深入研究：(1)基于路由器的主动队列管理算法研究。本文首先利用非线性流体模型和二态马尔科夫模型表征异构网络环境下TCP/IP行为特征和无线链路误码率变化特征,建立异构网络模型,为后续研究提供理论基础。然后提出了一种适应于异构网络环境下新的主动队列管理算法NRAQM,创新性地同时利用缓存区入队速率和出队速率以及缓存区队列长度作为控制变量,并通过设置更新时间计时器,动态调整更新时间和数据分组丢弃概率,达到更高的链路利用率和更小的端到端时延。(2)基于源端的TCP拥塞控制算法研究。本文全面分析TCP Vegas算法在异构网络环境下面临的往返时延RTT (Round-Trip Time)和基准RTT估计不准,不同任务流之间缺乏公平性等问题,提出适应于异构网络环境的TCP Vegas+改进算法,分别改进了带宽估计算法,参数调整算法和丢包区分算法,并通过大量仿真实验验证了算法的有效性,有效提高了TCP Vegas算法在异构网络环境下的性能。(3)路由器缓存区容量设置研究。本文分析经验法则和平方根法则两种缓存区容量设置规则,并探讨在异构网络环境下缓存区容量设置面临的问题。然后通过大量仿真实验比较异构网络环境下低网络负载、高网络负载和长短流共存等情形下缓存区容量设置对拥塞控制性能的影响,并为异构网络环境下缓存区容量设置给出合理建议。
巫凌云[10]2004年在《TCP协议在移动设备上的优化设计与实现》文中提出随着Internet技术和无线数据通信技术的不断发展,无线互联网接入成为新的热点。使用PDA和智能手机等移动设备来访问Internet则是无线互联网接入比较典型的应用模式。由于TCP协议软件最初的设计思路并没有考虑到无线网络和移动设备的特性,在使用移动设备访问互联网上的资源时,TCP的性能表现在吞吐量和能耗等方面均不令人满意。本课题设计完成的TCP协议软件的优化设计可在一定程度上弥补这个问题,通过对TCP协议软件的拥塞控制机制的改进,包括在拥塞避免阶段降低发送报文的频率,使用TCP头部的时间戳选项,来判断丢包的类型和当前是否错误的进入了错误恢复阶段,最终实现提高TCP的性能,同时降低移动设备功耗的目的。本论文首先简单介绍TCP协议的基本原理和目前最常用的TCP协议软件Reno,然后介绍了使用移动设备进行互联网接入的方式和特点,然后提出了对TCP协议软件进行的优化设计,并着重介绍了拥塞避免机制和丢包检测机制的优化。最后介绍了通过在安装Windows操作系统的PC上连接GPRS无线模块而建立的移动设备模拟环境,并在该模拟环境下对优化后的TCP协议软件进行调试和测试。测试表明,优化后的TCP协议的有效吞吐量可提高20%至30%。
参考文献：
[1]. 无线网络下TCP核心技术研究[D]. 徐昌彪. 重庆大学. 2002
[2]. 无线网络下TCP拥塞控制的研究[D]. 李斌. 西北大学. 2006
[3]. 第四代移动通信系统的跨层设计研究[D]. 俞一帆. 北京邮电大学. 2006
[4]. 有线无线混合网的TCP-friendly协议研究[D]. 陈巍卿. 浙江大学. 2012
[5]. TCP/NC在Linux下的实现及改进[D]. 许文庆. 天津大学. 2014
[6]. TCP网络拥塞控制研究[D]. 徐蕾. 山东大学. 2006
[7]. 异构网络下的TCP性能增强技术研究[D]. 毕元梅. 重庆大学. 2009
[8]. 支持异构网络中无线业务分流的多径TCP技术研究[D]. 黄珊. 北京邮电大学. 2016
[9]. 异构网络环境下拥塞控制方法研究[D]. 尹翔. 浙江大学. 2013
[10]. TCP协议在移动设备上的优化设计与实现[D]. 巫凌云. 电子科技大学. 2004
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