移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)擁塞控制關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種由一組帶有無(wú)線收發(fā)裝置的移動(dòng)主機(jī)組成的多跳、臨時(shí)性自治系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點(diǎn)地位平等，每個(gè)移動(dòng)終端具有路由器和主機(jī)兩種功能，其組網(wǎng)的無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施性和自組織性，使它在特定的軍事和民用通信領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性、介質(zhì)無(wú)線性、MAC訪問(wèn)控制方式、網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議及路徑的不對(duì)稱性，會(huì)導(dǎo)致鏈路誤碼率高、網(wǎng)絡(luò)分割和路由變化頻繁等，這些都會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)丟包，若用傳統(tǒng)的TCP擁塞控制方法，將所有丟包都

2、作為擁塞指示而調(diào)用擁塞避免或慢啟動(dòng)，將嚴(yán)重影響Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的TCP性能。本文對(duì)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層工作機(jī)理進(jìn)行了深入研究，并分別從數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層探索擁塞控制策略，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 (1)分析數(shù)據(jù)鏈路層可能產(chǎn)生的擁塞機(jī)理，對(duì)現(xiàn)有AAR(Adaptive Auto Rate)協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，將POCC(Penalty function-based Optical Congestion C

3、ontrol)算法應(yīng)用于AAR協(xié)議，提出了AAR-CC(Adaptive Auto Rate-Congestion Control)協(xié)議，從而在MAC層實(shí)現(xiàn)了擁塞控制的速率自適應(yīng)機(jī)制。在AAR-CC協(xié)議中，源節(jié)點(diǎn)根據(jù)某時(shí)刻鏈路的總擁塞信息確定當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送速率。新協(xié)議只對(duì)MAC幀稍作修改并增加一個(gè)字節(jié)的擁塞指示CI，具有可擴(kuò)展性和低開(kāi)銷性。AAR-CC利用背靠背數(shù)據(jù)傳輸方式，充分發(fā)揮高質(zhì)量通信信道利用率，有效緩解擁塞狀況，從而提高網(wǎng)絡(luò)的端

4、到端飽和吞吐量。
　　 (2)分析MAC層退避機(jī)制，改進(jìn)IEEE802.11分布協(xié)調(diào)功能(Distributed coordinationfunction，DCF)，提出了一種實(shí)時(shí)退避自適應(yīng)擁塞控制(Real-Time Traffic BackoffAdaptiveCongestion Control，RBA-CC)協(xié)議。RBA-CC協(xié)議有兩項(xiàng)重要改進(jìn)：1)將迅速交換和快速轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制應(yīng)用于多跳Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，減輕了MAC層的流間

5、競(jìng)爭(zhēng)和流內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)，從而提高實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的傳輸效率;2)依據(jù)節(jié)點(diǎn)隊(duì)列的瞬間狀態(tài)判斷擁塞狀況，讓ACK幀攜帶下一跳節(jié)點(diǎn)的擁塞指示信息，以便實(shí)現(xiàn)上一跳節(jié)點(diǎn)的自適應(yīng)退避擁塞控制。RBA-CC協(xié)議能夠降低實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)延，并有效提高網(wǎng)絡(luò)端到端飽和吞吐量。對(duì)RBA-CC協(xié)議進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了上述結(jié)論的正確性。
　　 (3)分析網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議，提出局部擁塞表概念，利用旁路、局部擁塞表和hello消息機(jī)制，對(duì)動(dòng)態(tài)源路由(Dynamic Sour

6、ce Routing protocol，DSR)協(xié)議、Ad Hoc按需距離矢量(Ad Hoc on Demand Distance Vector，AODV)協(xié)議進(jìn)行了分析，提出了擁塞自適應(yīng)動(dòng)態(tài)源路由(Congestion Adaptive Dynamic Source Routing，CA-DSR)協(xié)議、Ad Hoc擁塞自適應(yīng)按需距離矢量(Congestion Adaptive Ad Hoc on Demand Distance Vec

7、tor，CA-AODV)路由協(xié)議。在這兩種擁塞適應(yīng)路由協(xié)議中，主節(jié)點(diǎn)利用局部擁塞表，能在第一時(shí)間感知到網(wǎng)絡(luò)擁塞，當(dāng)擁塞發(fā)生時(shí)，擁塞節(jié)點(diǎn)的上一節(jié)點(diǎn)能按需建立繞過(guò)擁塞節(jié)點(diǎn)的旁路，當(dāng)數(shù)據(jù)流到達(dá)已建立旁路的節(jié)點(diǎn)時(shí)，被按比例分流在主路由和旁路上，實(shí)現(xiàn)了路由擁塞適應(yīng)功能。協(xié)議利用hello消息對(duì)局部擁塞表進(jìn)行有效維護(hù)。仿真結(jié)果已驗(yàn)證，新提出的擁塞自適應(yīng)路由協(xié)議的平均端到端延遲更短、數(shù)據(jù)包遞交率更高、規(guī)格化路由開(kāi)銷更少。
　　 (4)分析現(xiàn)有

8、Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)TCP性能改進(jìn)方案，提出了一種基于端到端的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制改進(jìn)算法(Improvement AD hoc network TCP congestion control，IADTCP)。提出了一種新的慢啟動(dòng)方案以解決現(xiàn)有策略中擁塞窗口增長(zhǎng)不夠平滑的問(wèn)題；利用兩連續(xù)數(shù)據(jù)包單向傳輸延遲差異IDD和短期吞吐量STT兩個(gè)度量參數(shù)，聯(lián)合判斷網(wǎng)絡(luò)擁塞狀態(tài)；并用丟包率PLR和包錯(cuò)序率POR判斷信道錯(cuò)誤、路由改變等網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，