認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中傳輸層TCP協(xié)議性能改進(jìn)研究.pdf

1、如今稀缺的無線頻譜資源不能滿足需求，制約了未來無線通信技術(shù)的快速發(fā)展。認(rèn)知無線電（Cognitive Radio，CR）技術(shù)可以動態(tài)檢測網(wǎng)絡(luò)中未被使用的頻譜資源，并充分加以利用，可有效緩解資源短缺問題，因此認(rèn)知無線電及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)成了當(dāng)今無線電領(lǐng)域中熱門的研究課題。然而 CR網(wǎng)絡(luò)中針對如何改善運(yùn)輸層TCP協(xié)議的研究卻很少。認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的時(shí)變性，傳統(tǒng)的TCP協(xié)議無法適應(yīng)，只會降低TCP傳輸性能及端與端之間的吞吐量。為解決這些問題，本文結(jié)合Cr

2、oss-Layer和 Layer-Preserved結(jié)構(gòu)，分析影響TCP協(xié)議性能的因素，對傳統(tǒng)TCP協(xié)議性能進(jìn)行改進(jìn)。具體研究和改進(jìn)內(nèi)容如下：
　　首先，論文介紹TCP協(xié)議相關(guān)知識，如TCP的報(bào)文格式，運(yùn)輸連接管理和實(shí)現(xiàn)可靠傳輸所涉及的相關(guān)機(jī)制。重點(diǎn)介紹擁塞控制原理及四種相關(guān)算法。分析認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中影響TCP傳送性能的相關(guān)因素，如授權(quán)用戶活動、認(rèn)知用戶頻譜探測與切換等。
　　接著，簡述Cross-Layer結(jié)構(gòu)的相關(guān)原理和理

3、論實(shí)現(xiàn)過程。認(rèn)知用戶具有頻譜探測功能，使其可以不斷探測周圍的空閑頻譜及授權(quán)用戶的接入。若授權(quán)用戶出現(xiàn)，并探測到有空閑頻譜存在，則進(jìn)行頻譜切換，以便不干擾授權(quán)用戶活動。但認(rèn)知用戶頻譜探測與切換會產(chǎn)生時(shí)延，導(dǎo)致重傳定時(shí)器超時(shí)，迫使認(rèn)知用戶進(jìn)入慢開始階段，降低了端與端之間的傳輸性能。本文為了改善上述問題，采用TCP-MAC跨層，提出一種性能改進(jìn)的認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)TCP協(xié)議——TCP-CR協(xié)議。使用NS2仿真工具，基于不同網(wǎng)絡(luò)情景，將性能改進(jìn)的TC

4、P-CR協(xié)議與TCP-Reno和TCP-Vegas協(xié)議進(jìn)行傳輸性能比較。分析結(jié)果可以得出，TCP-CR可以緩解認(rèn)知用戶頻譜探測及切換所帶來的延時(shí)問題，有效提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸吞吐量。
　　最后，本文引入Layer-Preserved結(jié)構(gòu)模型，即在傳統(tǒng)的TCP協(xié)議中引入兩個(gè)模塊：知識模塊（Knowledge Module,KM）和認(rèn)知模塊（Cognitive Module,CM）。KM模塊收集并儲存實(shí)現(xiàn)認(rèn)知功能所需的相關(guān)信息，如鏈路往返時(shí)