无线网络TCP拥塞控制技术研究

无线网络TCP拥塞控制技术研究

论文摘要

随着无线通信技术的发展,未来的无线网络将发展成为一个全IP的移动互联网络,而无线网络和有线网络也将实现无缝融合,从而为用户提供随时随地随意的接入。由于无线通信的特点,使得有线互联网络的成熟技术在无线环境中应用遇到了极大的挑战,尤其是传输层的TCP技术。 本文主要研究无线网络传输层协议,其主要内容有: 介绍了无线网络当前的发展状况和趋势;详细分析了无线网络的特点,指出了有线网络的TCP协议在无线网络应用中的局限性;结合无线蜂窝网络和移动自组织网络模型,概述了无线网络中TCP协议的研究进展。 详细说明了TCP/IP协议的框架及其分层结构,分析了TCP协议的工作机制,包括TCP的连接建立、拆除以及其有限状态机状态转移模型。针对TCP的拥塞控制技术,分析了滑动窗口、自同步、加性增加乘性减少以及重发超时管理等关键机制的原理和特点。 研究了各种TCP版本,基于NS2网络仿真软件,对不同TCP版本中的拥塞控制机制在单包丢失和多包丢失环境下通过计算机仿真,详细分析比较它们的微观机制:同时在拥塞丢包、随机丢包以及混合丢包模式下对TCP拥塞控制机制进行了宏观的吞吐量分析,结果表明在处理发送窗口内多个数据包丢失方面Sack具有独特的优势,在无线网络中具有很好的应用前景;结合Markov错误模型,在无线局域网环境和无线蜂窝网络环境下对TCP协议的性能进行了仿真分析,比较了不同的TCP版本在无线环境下吞吐量性能以及拥塞窗口随丢包率变化的情况。 详细介绍了Snoop嗅探协议的机制和原理,结合Snoop协议,在无线蜂窝网络中对TCP协议的性能进行了仿真比较,结果表明,配置了Snoop代理的TCP协议能够在一定程度上获取底层丢包的情况并进行本地重传,较好的解决无线网络的丢包问题,能在很大程度上提升无线环境下网络的吞吐量。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • §1.1 无线网络发展概述
  • 1.1.1 无线网络的发展历程
  • 1.1.2 未来的无线网络
  • §1.2 无线TCP研究现状
  • 1.2.1 无线网络的特点及TCP面临的挑战
  • 1.误码导致的数据包丢失
  • 2.时延
  • 3.低带宽
  • 4.路径不对称
  • 5.链路中断
  • 6.路由中断及其优化
  • 7.能量有限
  • 1.2.2 无线TCP研究进展
  • 1.无线蜂窝网络
  • 2.Ad Hoc 网络
  • §1.3 论文内容
  • 第二章 TCP/IP协议概述
  • §2.1 TCP/IP协议框架
  • §2.2 TCP协议的工作机制
  • 2.2.1 TCP连接的建立
  • 2.2.2 TCP连接的关闭
  • 2.2.3 TCP的有限状态机模型
  • 第三章 TCP拥塞控制
  • §3.1 网络拥塞概述
  • §3.2 TCP拥塞控制机制
  • 3.2.1 TCP的滑动窗口机制
  • 3.2.2 自同步
  • 3.2.3 加性增加乘性减小机制(AIMD)
  • 3.2.4 重发超时管理
  • 1.简单平均方法
  • 2.RTT方差估计
  • 3.RTO指数退避机制
  • 4.Karn算法
  • 第四章 TCP拥塞控制性能分析
  • §4.1 网络仿真系统
  • 4.1.1 NS-2体系结构
  • 4.1.2 NS-2仿真原理
  • §4.2 TCP版本的发展演化
  • 4.2.1 TCP Tahoe
  • 1.慢启动(Slow Start,SS)
  • 2.拥塞避免(Congestion Avoidance,CA)
  • 3.快速重传(Fast Retransmission,FR)
  • 4.2.2 TCP Reno
  • 4.2.3 TCP Newreno
  • 4.2.4 TCP Sack
  • 4.2.5 TCP Vegas
  • §4.3 TCP拥塞控制微观机理仿真分析
  • 4.3.1 单包丢失
  • 4.3.2 多个数据包丢失
  • 1.两个数据包出现丢失
  • 2.四个数据包出现丢失
  • 4.3.3 微观仿真结果
  • §4.4 TCP拥塞控制宏观仿真分析
  • 4.4.1 拥塞丢包下吞吐量比较
  • 4.4.2 随机丢包下吞吐量比较
  • 4.4.3 混合丢包下吞吐量比较
  • 第五章 基于Snoop的跨层协议性能分析
  • §5.1 无线环境TCP性能综合分析
  • 5.1.1 无线网络错误模型
  • 5.1.2 无线局域网TCP性能分析
  • 5.1.3 蜂窝无线网络TCP性能分析
  • §5.2 Snoop协议
  • 5.2.1 Snoop协议原理
  • data()'>1.数据处理模块Snoopdata()
  • ack()'>2.应答处理模块Snoopack()
  • §5.3 Snoop-TCP协议性能
  • 第六章 结束语
  • 参考文献
  • 作者在硕士生期间取得的研究成果
  • 1.完成的学术论文
  • 2.参加的科研工作
  • 致谢
  • 相关论文文献

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