提升无线网络TCP公平性的跨层机制研究

主要研究多跳无线Ad Hoc网络中TCP业务的公平性问题,分析了造成TCP业务不公平的多种原因,并验证MAC层的介质访问延迟能够反映出无线信道的拥塞程度,在此基础上提出基于MAC层传输延迟的邻居区域随机提前检测机制,即Mac-layer Delay and Neighborhood Random Early Detection (MDNRED).该机制主要包括四部分内容:测量MAC延迟;判断拥塞发生位置;发出拥塞通知;节点计算丢包概率.仿真试验证实,在特定场景下MDNRED机制能够在保证一定吞吐率的基础上有效提升各条TCP流的公平性.     

Ad Hoc中的TCP改进方案——Adaptive ADTCP

在分析无线自组网特点及其对TCP性能影响的基础上,提出了一种能够自适应无线自组网状态的TCP改进方案(Adaptive ADTCP）。Adaptive ADTCP在明确辨识网络状态的前提下,首先根据前向路径跳数自适应地调整拥塞窗口增长因子,限制源节点TCP拥塞窗口过分增长,避免造成网络拥塞;同时源节点TCP根据当前拥塞窗口自适应改变发送的分组长度,充分利用网络资源。仿真实验表明,在网络重负载和节点高速移动情况下,Adaptive ADTCP对数据传输的吞吐量有较大提升。     

无线传感器网络中的逐跳跨层拥塞控制

给出一种逐跳跨层拥塞控制机制,依据检测缓冲区占用率和拥塞度所获得的拥塞信息,在传输层开环逐跳速率控制的基础上,自适应地调整节点MAC层信道接入优先级,使整个传感器网络中的节点根据局部的拥塞状态调整信息发送速率。NS2仿真结果表明,该算法可有效地提高网络性能和拥塞控制效率。     

一种无线Mesh网络跨层丢包通告机制

现有TCP机制无法有效区分网络丢包是拥塞丢包还是“失聪”丢包。针对该问题,提出一种在无线Mesh网络环境下跨层显示“失聪”丢包通告机制。该机制在系统使用定向天线条件下采用基于忙音的媒体接入控制机制区分数据丢包原因,通过IP和TCP跨层设计显示通告帧和定义的多跳转发规则向源端进行正确的通告。利用该机制对线性无线Mesh网络进行理论推导和分析,并通过数值实验证明其可行性和有效性。     

移动Ad Hoc网络的跨层优化拥塞控制

基于网络协议层框架充分分析了TCP应用到Ad Hoc网络导致性能下降的原因,包括:物理层中易损耗的无线信道, MAC层中的过度竞争和不公平接入,网络层中节点移动引起的频繁路由失效,传输层中TCP采用的不合适机制,包括基于窗口的传输、基于数据包丢失的拥塞指示,拥塞窗口的慢启动和AIMD、对ACK自定时的依赖;提出了全新的适合Ad Hoc网络特性的跨层优化拥塞控制协议CCOC(cross-layer optimal congestion control).CCOC运用了跨层设计框架来改进MAC层的接入信道公平性、检测虚假链路失效、减少路由失效次数、加快路由切换后的重启动、运用SACK实现可靠传输和实施非线性优化论指导设计的自适应优化策略;描述了CCOC的协议体系结构;实施了详细的NS仿真实验,仿真结果表明,在几乎所有的仿真场景和移动环境下,CCOC比TCP和ATCP在许多重要性能指标,如吞吐量和公平性方面都有了明显的改进.     

无线自组网络中TCP流公平性的分析与改进

研究了TCP(transmission control protocol)流在多跳无线自组网络中的公平性问题,发现IEEE802.11DCF协议在此环境下会导致严重的不公平性,即部分节点垄断了网络带宽而其他节点被饿死.首先,通过仿真分析了产生TCP流不公平性的原因,指出其根源在于MAC(media access and control)协议的不公平性,同时,TCP的超时机制加剧了不公平性的产生;然后,利用概率模型定量分析了TCP不公平性与MAC协议参数之间的关系,发现TCP流的公平性与TCP报文长度直接相关,并且增加MAC协议初始竞争窗口的大小能够有效提高公平性.据此,提出了一种根据TCP报文长度动态调节初始回退窗口大小的自适应回退MAC协议改进算法.理论分析和仿真表明,该算法在很大程度上可以有效缓解不公平性问题的产生,并且不会引起网络吞吐量的严重降低.     

移动Ad Hoc网络的跨层优化拥塞控制

基于网络协议层框架充分分析了TCP应用到Ad Hoc网络导致性能下降的原因,包括:物理层中易损耗的无线信道, MAC层中的过度竞争和不公平接入,网络层中节点移动引起的频繁路由失效,传输层中TCP采用的不合适机制,包括基于窗口的传输、基于数据包丢失的拥塞指示,拥塞窗口的慢启动和AIMD、对ACK自定时的依赖;提出了全新的适合Ad Hoc网络特性的跨层优化拥塞控制协议CCOC(cross-layer optimal congestion control).CCOC运用了跨层设计框架来改进MAC层的接入信道公平性、检测虚假链路失效、减少路由失效次数、加快路由切换后的重启动、运用SACK实现可靠传输和实施非线性优化论指导设计的自适应优化策略;描述了CCOC的协议体系结构;实施了详细的NS仿真实验,仿真结果表明,在几乎所有的仿真场景和移动环境下,CCOC比TCP和ATCP在许多重要性能指标,如吞吐量和公平性方面都有了明显的改进.     

一种改善Ad Hoc网络中TCP性能的跨层方法

大量研究表明AdHoc网络中TCP的性能非常差,这主要是由于TCP的拥塞控制机制不能有效地解决由共享信道竞争造成的分组丢失问题。文中提出了一种根据TCP发射端MAC层的RTS重发次数,来自适应地调整TCP的最大窗口大小的跨层方法,以控制网络中分组的数量,减小信道竞争。仿真结果表明,该方法能够显著地提高TCP的吞吐量,并改善其稳定性。     

无线传感器网络TCP性能的改善机制

在无线传感器网络中,节点分布过于密集或大量数据流的突发将造成拥塞,导致报文丢失,引起吞吐量下降和能量浪费。该文提出一种新的拥塞控制机制PTCP,通过分段调整慢启动阶段的TCP窗口增长速度控制拥塞。仿真结果证明,该机制有效解决了传感器网络中的拥塞控制问题,提高了无线传感器网络的TCP性能。     

单载波WMN中跨层拥塞反馈算法研究

在单载波无线Mesh网络(WMN)中,网络拥塞是影响系统性能的一个重要因素。为此,提出一种跨层拥塞反馈算法,通过拥塞反馈将不同协议层作为一个整体架构进行优化设计。各层利用本地信息进行分布式计算完成个体优化,即在传输层、网络层、链路层、物理层分别优化拥塞控制、路由策略、MAC调度、AMC模式,以达到整体性能优化的目的。仿真结果表明,该算法能降低拥塞率,且其吞吐量相比传统IEEE802.11 TCP提升约18%。     

无线传感器网络中一种优化的隐式跨层传输控制算法

为了提高无线传感器网络的传输质量,对Ad Hoc网络中一种隐式逐跳的跨层拥塞控制协议做了改进.通过路由层、MAC层与传输层合作,使得隐式逐跳的传输控制协议在无线传感器网络中能够适用.路由层采用静态路由协议,设置2个目的接收节点来防止洪泛产生.在传输层通过引入相对信息熵理论实现隐式确认,以提高数据传输的可靠性.在MAC层根据节点距拥塞区域的跳数来决定信道竟用的退避时间.跨层设计有效地解决了无线传感器网络中的传输控制问题.通过Matlab仿真证明:与现有的传输层协议相比,改进的方法能降低网络的负载,增加网络的吞吐量,减少网络的延迟和丢包率.     

Ad hoc网络中的自适应退避算法的研究

本文提出了一种适用于高等级节点的二进制负指数退避算法BNEB,验证了竞争窗口平均值较小的节点信道竞争能力较强的结论,并根据此结论,针对多跳Ad hoc网络中由于MAC层竞争导致的拥塞问题提出了两种具有拥塞控制功能的退避算法RBAB和CABEB,在节点发生拥塞时调整其分组进入速率和转发速率,能够提高网络的端到端吞吐量并有效缓解网络拥塞。     

多跳Ad Hoc网络TCP拥塞控制改进方案

为改进传输控制协议TCP在无线移动网络环境下的通信性能,减少网络拥塞,分析了Ad Hoc网络Web通信时数据丢失的主要原因,提出了利用探测包探测网络传输性能重新划分网络状态的方法来改进TCP拥塞控制.仿真结果表明,改进后的TCP拥塞控制机制能够明显提高无线多跳Ad Hoc网络环境下Web通信的性能,避免拥塞.     

面向无线多跳网络的TCP协议改进研究综述

无线多跳网络应用日益广泛,但它的特殊性如共享无线信道、多跳连接、节点移动等,使得针对有线网络设计的TCP协议不能很好地工作在该网络环境中,经常误判网络拥塞状况而且反应迟钝,严重损害了网络性能。本文深入分析无线多跳网络中影响TCP性能的因素,总结目前提高TCP性能的改进方案并对这些方案进行比较,为无线多跳网络中TCP的研究方向提供参考。     

Ad hoc网络中基于MAC层拥塞控制的速率自适应策略*

对现有AAR(adaptive auto rate)协议进行改进,将POCC算法应用于AAR协议,提出了AAR-CC(AAR-congestion control)协议,从而在MAC层实现了拥塞控制的速率自适应机制。AAR-CC协议源节点根据每时链路的总拥塞信息确定当时数据发送速率,适用于动态变化的多跳Ad hoc网络;本协议只对MAC帧稍作修改并增加一个字节的拥塞指示CI,具有可扩展性和低开销性。AAR-CC利用背靠背数据传输方式,充分发挥高质量通信信道利用率,能有效缓解控塞程度,从而提高网络的端到端饱     

IEEE 802.16 Mesh模式下的跨层拥塞控制

基于IEEE802.16Mesh网络,提出了一种拥塞控制策略.每个节点通过自身拥塞情况进行局部拥塞控制,同时利用节点间的协同能力在每相邻两跳内的3个结点间进行拥塞控制.通过跨层机制反馈整条传输链路的拥塞情况,并在链路源节点进行数据发送调节.仿真结果表明,这种基于跨层反馈的拥塞控制策略(CLFC2)能有效缓解链路拥塞状况,在负荷严重的情况下能提供更好的通信质量.     

基于GM(1,1)预测的MANET拥塞控制

提出一种用于无线移动Ad hoc网络的TCP自适应拥塞控制机制(TCP_Acc),在给定数据链路层统计带宽的情况下,使用GM(1,1)模型预测未来的网络状态,并根据预测得到的带宽信息自适应地调节拥塞窗口。仿真实验结果表明,该机制能够有效地改进无线移动Ad hoc网络中实时TCP通信的可靠性和无线实时通信的服务质量,如较低的丢包率以及端到端延迟等。     

基于带宽预测的VCP拥塞控制改进算法

反馈信息不足导致VCP无法根据网络拥塞程度进行相应窗口调整,在网络突发业务流情况下存在慢收敛问题.针对高带宽延时网络特性,本文提出一种基于带宽预测的VCP拥塞控制改进算法VCP-BE.该算法结合端到端可用带宽预测和2位显式拥塞反馈信息提高拥塞反馈精度,为源端拥塞窗口调节提供更精细的拥塞控制信息.仿真结果表明,VCP-BE能够有效适应高带宽时延网络环境,具有比VCP及MLCP更快的公平收敛速度.     

一种丢包区分方法及其在Linux下的实现

针对传统拥塞控制机制在无线链路丢包的情况下出现的盲目降低拥塞窗口、TCP吞吐量下降的问题,研究无线/有线混合环境下基于该机制的一种丢包区分方法——WECN,在Linux操作系统下进行实现。搭建混合网络实验床仿真WECN与TCP Reno, TCP Westwood 2种协议相结合的网络模型。测试结果表明,WECN能扩展到已有的TCP协议中,提高含无线链路网络中TCP的吞吐量。     

改进的网络拥塞控制策略算法研究

研究网络拥塞优化控制问题.针对网络承载量的不断增加,使得网络传输效率降低.传统网络拥塞控制算法要求系统根据无线网络的容量实时编号,动态调整TCP拥塞窗口的大小,难于建立准确的数学模型,从而导致网络带宽利用率低,网络拥塞严重.为了降低网络拥塞的概率,提出了一种改进的无线TCP拥塞控制算法.算法主要是集中解决在TCP拥塞窗口的大小调整问题上,首先利用BP神经网络对参数进行训练,有效地解决了TCP拥塞窗口大小的调整,从而实现了拥塞避免、快速重传和快速恢复机制,改善网络性能.实验结果表明改进的算法提高了网络平均吞吐量,带宽利用率更高,有效避免了网络拥塞.