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摘要：无线自组织网络作为常见网络平台，具有较高的自组织性与灵活性，但在实践运用过程中具有较高的分组丢包率，为了解决此问题，端到端传输协议涉及得到了广泛的关注。本文介绍了无线自组织网络及端到端传输协议的概况，重点阐述了其设计研究，旨在进一步提高此协议的有效性。
关键词：无线自组织网络；端到端；传输协议
引言：随着社会经济的发展及科学技术水平的提高，各异的网络协议及无线设备随之出现，在其支持下，为民事与军事构建了适宜的网络平台。通过调查可知，此类网络的无线信道具有较高的误码率与丢包率、快速的节点移动，并且极易受到干扰等缺点，为了提高信息传输的有效性，对端到端传输协议进行了广泛的运用，但传统的协议，难以具备良好的传输性能，因此，本文对无线自组织网络端到端传输协议设计展开了研究。
1 无线自组织网络的概况
当前，无线通信技术保持着迅猛发展态势，由于无线网络具备较强的灵活性、扩展性及经济性，因此，它在社会各领域的运用均具有普遍性与广泛性。经过不断的发展，无线网络类型愈加丰富，常见的有移动自组织网络、无线局域网与无线传感器网络。近几年，无线自组织网络的的发展及运用均保持着较高的速度，但它也存在不足，如：较低了可靠性、公平性及时效性等。
无线自组织网络属于动态网络，其构成主要包括移动设备和无线发射器、接收器等，其最早用于军事，在技术支持下，逐渐应用于民事。在此网络中，如果两个移动节点位于对方信号覆盖范围内，则可直接通信；如果二者距离较远，但仍处于信号覆盖范围内，则要借助中间节点转发，以此实现通信。
对于无线自组织网络而言，其采用了分组交换机制，它为有线网络、无线移动组网间通信提供了可靠的保障。与移动网络相比，无线自组织网络无需固定的基站或其他设施便可通信，同时还拥有路由能力。如图1所示。
图1 无线自组织网
2 端到端传输协议的概况
此协议作为策略协议，保证了网络传输的可靠性，最典型的便是传输控制协议（Transmission control protocol，TCP）。在现代化发展环境下，对网络传输的可靠性要求不断增多，而借助TCP，其具备较高的拥塞控制水平，因此，大幅度提高了有线网络性能，同时，也涌现出现了各异的拥塞控制算法，如：TCP Tahoe，TCP New Reno及TCP Vegas等。
在TCP协议发展过程中，最早使用滑动窗口，其作为成块传输方法，相对应的拥塞控制算法为累积确认方法，未能控制网络拥塞，此后出现了新的算法，即：Tahoe，其借助新的机制，如：拥塞避免、快速重传等，促进了拥塞控制机制发展，随后融入了快速恢复，即：Reno，其提高了传输效率及拥塞会恢复效率，此版本在有线网络上的应用较为普遍与广泛，但它也存在不足，主要表现为可能出现多个包丢失的问题。上述拥塞控制算法版本仅满足有线网络需求，而难以适应无线自组织网络需要，经过研究与实践，提出了新的拥塞控制版本，如：TCP Vegas，它借助RTT探测网络可用带宽算法，从而有效控制了网络拥塞，与其他算法相比，虽然具有一定的优势，但也存在不足，如：对拥塞窗口的增大较为缓慢，降低了网络宽带资源的公平性[1]。
3 无线自组织网络端到端传输协议的设计研究
3.1 设计研究的意义
对于TCP协议而言，无线自组织网络降低了其传输性能，具体影响因素为一是，有限的链路带宽，通常情况下，有线网络传输数据速率在102Mbps左右，与其相比，无线网络带宽相对较低，仅在54M左右，在此情况下，延长了传输时延，降低了拥塞控制性能；二是，较高的比特误码率，有线网络链路误码率在10-8到10-6范围内，与其相比，无线网络链路误码率范围在10-3到10-1之间，此时，极易造成数据包错误，并且难以恢复，而发送端则认为出现了拥塞，随之频繁进入慢启动，进而降低了TCP性能；三是，频繁的节点移动，对于无线自组织网络来说，其节点运动具有随机性，从而影响了整体网络拓扑变化，不仅会增加既有路由丢包率，还会占有新路由时间，进一个不降低了数据传输性能。因此，研究无线自组织网络端到端传输协议是必要的[2]。
3.2 设计研究的内容
TCP作为传输协议，为了有效转送信息，要求通信双方应建立连接，在实践建立过程中，至少需要借助三个分组通讯，同时其提供的传输方式为全双工，因此，通信双方可自行关闭。此协议具有一定的可靠性，其主要依赖于序号确认、超时重传与保活机制实现的，同时为了提高发送速率，保证传输性能，采用了滑动窗口方式，如图2所示。
图2 滑动窗口方式
对于网络拥塞而言，其成因主要为不同链路间带宽资源未能均衡使用或者各区域间承载流量不具备均衡性等，通过提高某一节点处理能力，虽然可降低拥塞程度，但难以处理拥塞问题。网络拥塞是指网络流量过大，并且伴有较多的缓存，此时传输性能偏低，极易造成数据包丢失，吞吐量减少及时延增加，严重情况下，甚至会出现网络崩溃。造成上述问题的原因主要为缓存空间不足、物理链路带宽较小及节点及其处理能力较低。为了解决上述问题，通常情况下，采用拥塞避免或拥塞控制两个策略，前者主要是避免网络发展到拥塞状态，后者主要是彻底消除网络拥塞状态[3]。
拥塞控制算法中涉及的参数主要有拥塞窗口、通告窗口、发送窗口、慢启动阀值、回路往返时间及快速重传阀值等。对于TCP拥塞控制算法而言，它是由4部分构成的，分别为慢启动、拥塞避免、快速重传及快速恢复阶段，各阶段具有一定的独立性，同时相互影响，通过对拥塞参数的动态、实时更新，以此保证了拥塞控制目标的达成。
目前，拥塞控制算法主要有Reno、Vegas与Westwood，各版本优缺点各异，为了满足无线自组织网络的发展需求，应融入各版本的优点，重构新的拥塞控制算法，保证其具备简便性与高效性，即：TCP Effective VAW，它借助网络带宽监测和预估机制，避免了发送窗口的盲目增大，同时结合网络状态，对发送窗口进行动态实时更新，以此防止了网络拥塞问题的出现，还保证了网络带宽的充分利用；再者，对慢气动阀值与拥塞窗口进行动态调整，使其更加自如地适应网络资源变化[4]。
案例分析：为了了解TCP Effective VAW的有效性，将其与传统拥塞控制算法机进行了比较，在无线自组网分组丢失非拥塞情况下展开测试，对比二者的差异性。具体的测试流程有建立TCP连接、传输数据、整理数据，经结果对比，从而明确了改进策略的有效性。如图3所示。
图3 端到端拥塞控制测试场景
总结：综上所述，无线自组织网络端到端传输协议设计提高了网络传输性能，适应了新时期发展需要。相信，日后经不断研究与实践，新的协议性能将更加显著。
参考文献：
[1]孙杰.认知无线网络端到端适变传输机制及关键技术研究[D].电子科技大学,2013.
[2]桂丽.认知无线自组织网络若干关键技术研究[D].北京邮电大学,2013.
[3]唐安律.无线自组织网络端到端传输协议设计与实现[D].西安电子科技大学,2014.
[4]刘莎.无线自组织网络路由协议研究[D].南京邮电大学,2013.
论文作者:王昂
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/8/3
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