基于TCP的异构网络智能网关关键技术的研究

论文摘要

未来网络通信系统应该具有三维无缝覆盖、远程通信、广播,以及支持移动性的能力。随着卫星网路、无线网络的发展,与Internet的互连已成为一种必然的趋势。但是由于卫星网络、无线网络长延时、高误码率等的固有特性,当前广泛应用于Internet的TCP协议性能受到了严重影响。因此如何提高这些异构网络间的TCP传输性能已成为一个研究热点。为了改善异构网络间的互连性,提高网络传输性能,本文在分析TCP协议和异构网络特性的基础上,深入分析了影响异构网络性能的主要因素,提出了一种具备异构网络边界访问控制功能的高性能智能网关模型,并在此基础上,针对该智能网关的内部结构和工作原理,提出了一种适用于异构网络的TCP协议的流量控制和拥塞控制算法。(1)利用智能网关,根据网络的状态,通过一种动态阈值的调整算法控制网络的流量,尽可能的利用可用的网络带宽。(2)在智能网关中实现了类似常规TCP协议的快速重传和快速恢复算法,实现了智能网关控制下的异构网络拥塞控制算法。在理论研究和算法研究的基础上,利用网络仿真工具NS2对所提出的智能网关模型和控制算法做了大量的仿真模拟实验,实验结果表明,在智能网关的控制下,异构网络的有效吞吐率、带宽利用率都有较大的提高,从而极大地改善了TCP在异构网络中的传输性能。本文对所建立的智能网关模型的研究和仿真结果分析,将对智能网关从理论研究向现实网络环境中应用,具有一定的指导和推动作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 无线网络的发展和现状
• 1.1.2 卫星网络的发展和现状
• 1.1.3 异构网络互联存在的问题
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 链路层改进
• 1.2.2 非对称性解决方案
• 1.2.3 分裂链接方案
• 1.2.4 改进扩展TCP
• 1.2.5 应用层协议
• 1.3 论文研究工作和内容组织
• 第2章 TCP 协议基本原理
• 2.1 TCP 报文段格式
• 2.2 TCP 链接
• 2.2.1 链接建立
• 2.2.2 链接终止
• 2.2.3 链接复位
• 2.3 TCP 流量控制
• 2.4 TCP 拥塞控制机制
• 2.4.1 慢启动
• 2.4.2 拥塞避免
• 2.4.3 TCP 的超时与重传
• 2.4.4 标准TCP 的工作过程
• 2.4.5 快速重传
• 2.4.6 快速恢复
• 2.5 TCP 的发展
• 2.6 小结
• 第3章 智能网关模型简介
• 3.1 概述
• 3.2 智能网关的系统结构模型
• 3.3 智能网关的内部结构模型
• 3.4 智能网关基本工作原理
• 3.5 智能网关需要实现的关键技术
• 3.6 小结
• 第4章 TCP 改进关键算法
• 4.1 异构网络中的TCP
• 4.2 流量控制
• 4.3 拥塞控制
• 4.3.1 接收到数据包
• 4.3.2 接收到真实应答
• 4.3.3 Pre ACK 的发送
• 4.3.4 小结
• 第5章 网络仿真及结果分析
• 5.1 网络仿真
• 5.1.1 NS2 仿真平台概述
• 5.1.2 NS2 平台的扩展
• 5.1.3 利用NS2 进行仿真的一般过程
• 5.2 仿真模型及参数
• 5.3 动态阈值与拥塞恢复
• 5.4 S-NET 网段的误码恢复
• 5.5 异构网络误码率对智能网关吞吐量的影响
• 5.6 小结
• 第6章 结论
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果