基于RTT的寬帶網(wǎng)絡擁塞控制研究.pdf

1、隨著計算機網(wǎng)絡的快速發(fā)展,人們對網(wǎng)絡資源的要求越來越高,尤其是近年來如語音、圖像、視頻等多媒體流在網(wǎng)絡上的大量涌現(xiàn),網(wǎng)絡擁塞問題變得越來越嚴重?？偟膩碚f，網(wǎng)絡產(chǎn)生擁塞的根本原因在于端系統(tǒng)提供給網(wǎng)絡的負載大于網(wǎng)絡資源容量和處理能力，表現(xiàn)為數(shù)據(jù)報延時、丟棄概率增加、上層應用性能下降等。為了確保Internet穩(wěn)定性(stability)和魯棒性(robustness)，傳統(tǒng)的TCP擁塞控制機制仍然使用最為廣泛，并且占據(jù)著主導地位。但隨著綜合

2、網(wǎng)絡（WAN＋LAN＋3G蜂窩）特別是無線網(wǎng)絡和高性能網(wǎng)絡的崛起，要想在高誤碼率、大延遲、終端頻繁移動、鏈路抖動、大容量數(shù)據(jù)交換的線路上仍然正常地運行現(xiàn)有的TCP控制協(xié)議，就變得相當?shù)睦щy。因此要想在無線網(wǎng)絡和高速網(wǎng)絡中保持較高的通信效率、較高的吞吐量和可擴展性，改進現(xiàn)有的擁塞機制已迫在眉睫。 目前，對于無線網(wǎng)絡和高性能網(wǎng)絡的研究雖然尚處于初始階段，但眾多的科研工作者都已認識到問題的迫切性，進一步提高下一代網(wǎng)絡擁塞控制機制的性能

3、已經(jīng)成為研究的熱點。無線網(wǎng)絡中，在大量研究的基礎上發(fā)現(xiàn)TCPWestwood是一種較理想的算法，它的主要思想是通過在發(fā)送端持續(xù)不斷的檢測ACK的到達速率來進行帶寬估計，當擁塞發(fā)生時用帶寬估計值來調(diào)整擁塞窗口和慢啟動閾值，采用AIAD(Additive Increase and Adaptive Decrease)擁塞控制機制。它不僅提高了無線網(wǎng)絡的吞吐量,而且具有良好的公平性和與現(xiàn)行網(wǎng)絡的互操作性。存在的問題是不能很好的區(qū)分傳輸過程中的

4、擁塞丟包和無線丟包，導致?lián)砣麢C制頻繁調(diào)用。高性能網(wǎng)絡中綜合表現(xiàn)比較優(yōu)秀的算法是：H-TCP，但它有RTT不公平性和低帶寬不友好性等問題。對于中間結點算法，新提出的BLUE給我們帶來了很大驚喜，然而也有隊列長度抖動大和參數(shù)設置敏感等問題。 本文首先介紹當前寬帶網(wǎng)絡擁塞的研究狀況，論述RTT的相關估計方案和測量方法，給出相應的評價準則，根據(jù)相關背景提出研究方向。接著重點介紹自己的研究成果，主要如下： 第一，針對TCPW在運行

5、過程中不能很好的區(qū)分擁塞丟包和無線丟包，導致?lián)砣麢C制調(diào)用頻繁，降低利用率等問題，提出了TCPW BR算法。該算法改善RTT評估體系，利用超時重傳定時器的方法來預測平滑的往返延遲值，將測得的RTT值帶入加權平均公式F=RTTmax RTTmin；R=(RTT-RTTmin)/F。根據(jù)R值的大小來劃分擁塞等級，區(qū)分無線丟包和擁塞丟包。同時利用反饋因子根據(jù)劃分的等級結合原有的機制共同應對擁塞問題。仿真結果表明TCPW BR算法提高了帶寬利用率

6、，保持了良好的公平性和友好性。 第二，針對高性能網(wǎng)絡中端算法H-TCP和中間結點算法BLUE中存在的問題，提出了新的TCP/AQM模型的高帶寬擁塞算法，稱之為H-TCP*/BLUE*算法。該算法將源算法和中間結點算法相結合，通過添加公平性因子n=BWE/BWEmax*RTT，在中間結點設置閾值和劃分調(diào)控步長，利用顯示反饋等思想來改善擁塞機制。仿真結果表明，新的算法無論是在帶寬利用率還是在公平性、友好性方面都有顯著提高。