多跳无线网络基于RTS/CTS的Semi-TCP拥塞控制算法研究

论文摘要

TCP（Transmission Control Protocol）及其基于滑动窗口的拥塞控制算法,在有线互联网中取得了巨大的成功。但是,在多跳无线网络中,大量的研究已经表明TCP的表现差强人意;尤其是在无线移动场景中,由于对拥塞状况的误判以及拥塞控制速度慢,TCP的性能更是急剧下降。为了解决上述问题,Semi-TCP将传统TCP的功能进行了重新分配,在传输层只保留原TCP的可靠性控制,而将拥塞控制的功能下放到数据链路层。通过这些对现有协议体系结构的突破,Semi-TCP更能适应多跳无线网络,尤其是端到端可靠性难以保证的移动场景。然而,如何有效地实施Semi-TCP的逐跳拥塞控制算法,还没有得到充分研究。本文对基于IEEE 802.11 RTS/CTS握手协议的Semi-TCP拥塞控制方法进行了深入研究。主要贡献包括以下几个方面:1)提出了适用于多跳无线网络的拥塞判断方法;2)研究了逐跳拥塞控制中出现的死锁问题并提出相关解决策略;3)提出了在IEEE 802.11 DCF中实现逐跳拥塞控制的方法;4)仿真研究了影响Semi-TCP拥塞控制算法性能的主要因素。结果表明,基于RTS/CTS的Semi-TCP拥塞控制算法能有效提高网络的吞吐量;在我们所调查的场景中,相比TCP较好的改进版本TCP-AP,Semi-TCP的吞吐量最大可高出71%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.1.1 多跳无线网络概述
• 1.1.2 拥塞控制简介
• 1.1.3 RTS/CTS 握手协议介绍
• 1.2 论文的贡献和组织
• 第二章 多跳无线网络中的拥塞控制综述
• 2.1 多跳无线网络中TCP 性能下降的原因分析
• 2.1.1 物理层对TCP 性能的影响
• 2.1.2 MAC 对TCP 性能的影响
• 2.1.3 网络层对TCP 性能的影响
• 2.2 当前针对多跳无线网络中TCP 性能下降的改进措施
• 2.2.1 区分链路丢失引起的丢包和拥塞引起的丢包
• 2.2.2 减少路由失败
• 2.2.3 减少无线信道的竞争
• 2.3 多跳无线网络中的逐跳拥塞控制
• 2.4 Semi-TCP 简述
• 2.5 小结
• 第三章 基于RTS/CTS 的SEMI-TCP 拥塞控制算法
• 3.1 算法的基本思想介绍
• 3.2 拥塞判据
• 3.2.1 最后一跳拥塞状况的判断
• 3.2.2 无线信道竞争的影响
• 3.2.3 有网络层队列的节点的拥塞判断方法
• 3.2.4 Semi-TCP 源节点发送数据包的流程
• 3.3 死锁问题解决策略
• 3.4 协作拥塞控制策略
• 3.5 适用于拥塞控制的IEEE 802.11 RTS/CTS
• 3.6 节点间拥塞控制算法描述
• 3.6.1 发送RTS 条件判断
• 3.6.2 接收到RTS 后的判断流程
• 3.6.3 死锁时的工作流程
• 3.7 节点接收缓存队长情况分析
• 3.8 由环路造成的死锁
• 3.9 流量控制和可靠性控制
• 3.10 小结
• 第四章 SEMI-TCP 拥塞控制算法性能分析：基本部分
• 4.1 仿真平台介绍
• 4.2 RTS 帧重传次数的上限对TCP 和Semi-TCP 性能的影响对比
• 4.2.1 不考虑路由重建
• 4.2.2 考虑路由重建
• 4.3 拥塞节点的最小竞争窗口对Semi-TCP 性能的影响
• 4.4 小结
• 第五章 SEMI-TCP 拥塞控制算法性能的广泛分析
• 5.1 Semi-TCP 拥塞控制算法的参数的影响
• 5.1.1 K 值
• 5.1.2 拥塞门限值CTh
• 5.2 链式拓扑下性能
• 5.2.1 不考虑路由重建
• 5.2.2 考虑路由重建
• 5.3 公平性分析
• 5.4 移动场景下的性能分析
• 5.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附录