互联网端到端多路径传输跨层优化研究综述

近年来,随着虚拟现实、物联网、云计算等新兴技术的发展,用户对网络带宽的需求迅猛增加,使用单一接入技术已经难以满足用户对网络带宽的需求.为了解决用户日益增长的带宽需求和有限的频率资源之间的矛盾,互联网端到端多路径传输技术应运而生.互联网端到端多路径传输协议,如MPTCP （multipath TCP）,目前主要工作于传输层,能够利用终端已经具备的多块网卡（如WiFi网卡和4G网卡）同时进行数据的端到端并发传输,从而提高总的传输带宽和对网络动态性的适应能力.由于每条子流可以通过TCP协议及其优化算法实现端到端的可靠有序传输,因此端到端多路径传输的研究重点在于多条子流之间的智能协同,主要体现在子流选择、数据分配和调度、联合拥塞控制等方面.然而,底层链路的动态变化使得传输层所估计的链路参数无法及时地反映当前链路的状态,异构物理网络接口具有不同的资源分配特点,不同子流在网络层存在部分传输路径重合问题,上层应用的数据包在截止时间、重要性、失真率等方面存在差异,这些都将给端到端多路径传输中子流之间的智能协同带来影响.因此,仅仅依靠传统的传输层信息无法有效发挥多路径传输的优势,需要在传输层对其他层次的相关参数进行有效利用.为此,近年来有关研究着手利用物理层、链路层、网络层以及应用层的相关信息,通过跨层联合优化来有效地提升多路径传输的优势.比较了近年来利用跨层信息进行多路径传输优化的研究,分析了各层的功能特点及其与多路径传输的关系,并在最后对未来的研究趋势进行了展望.     

一种适用于移动自组网的多径多信道负载均衡路由协议

为了降低邻居节点之间的信道冲突,提高移动自组网网络性能和服务质量,提出一种跨层设计的多径多信道负载均衡路由协议CMM_LB.协议可以发现多条完全不相交路由,路径上的节点可在路由建立之后分布式的自主选择信道,减少与邻居节点的信道冲突.源节点通过探测机制,以信道可用带宽和节点接口队列长度作为负载轻重的依据,收集链路负载信息,在多条路径间动态调整负载分配比,实现多路径间最大程度上的负载均衡.仿真结果表明,与改进前的CMMRP和AODV相比,CMM_LB在网络吞吐量、平均端到端时延等方面有明显的性能提升.     

基于生命期预测的移动Ad hoc网络多径路由策略

在移动自组网中,由于网络节点的移动性和拓扑结构的多态性,多路径路由在稳定性,均衡负载方面优于单路径路由,非常适合Ad hoc网络。考虑到移动自组网中节点能量的局限性,在DSR协议的基础上提出了一种新型的多径路由算法。该算法结合节点路径的能量消耗率,预测出链路的生命期,以求找到多条有效路径并进行传输。仿真结果表明,该协议比DSR具有更好的吞吐量和端到端延迟。     

延迟敏感的移动多媒体会议端到端服务质量保障

随着异构无线网与智能移动终端的快速发展,移动多媒体会议逐渐成为重要的网络应用.然而,在不可靠、多变的无线网络环境下,因传输单向延迟过长所造成的多媒体视频丢帧、跳帧、断续等现象严重影响会议的服务质量和用户体验.文中提出一种应用层端到端服务质量保障方法.该方法将数据包分段重组与异构无线网路径分集传输相结合,在考虑带宽、延迟、权重以及长度等多种参数情况下对视频数据包分段并发送,各分段经路径分集传输到达客户端、通过有效性检验后进行重组.文中为实现该方法,设计了一种服务器-客户端形式多路径数据包调度算法,构建端到端虚通路保障视频流的快速传输.实验数据表明,此方法能够有效地整合异构无线网带宽,减少传输单向延迟.     

蓝牙分散网的多径不相交的路由算法

蓝牙的分散网是一种特殊的自组网．由于蓝牙设备的连接和通信的特性，传统自组网的路由协议不适于蓝牙网络．针对这个问题，提出了一种多径不相交(MPD)的路由算法．仿真结果表明，采用多条路径并行发送数据，提高了数据的投递率，减少了端到端之间的传输延迟，从而有效地减少了网络拥塞；避免了由于路由崩溃，造成系统瘫痪．     

一种多径QoS的MANET路由协议

近年来,QoS(Quality of Service)路由问题已成为Ad hoc网络的一个研究热点.本文提出一种按需的多径QoS路由协议-MTBP(Multipath Ticket Based Probing Routing Protocol).该协议能够在源节点和目的节点间找到多条满足QoS要求的路由.与传统路由协议相比,本协议通过"票"限制洪泛,在链路断裂时采用备份路由及时恢复数据分组的传递,具有多路径传输、负载平衡、控制开销小等特点,能很好的适应无线移动自组织网中网络拓扑结构变化迅速,节点间移动速率快的特性.     

LEO/MEO卫星网络动态多径路由协议

针对LEO/MEO卫星网络的特点,提出了快速、自重构且支持多径的空间信息网络路由协议,并进行了仿真和性能分析。该协议不仅大大降低了端到端路由建立的时间,同时多径路由也为实现网络可靠性传输、负载均衡等提供了条件。     

流媒体在Ad Hoc网络中的多路径传输

提出了Ad Hoc 网络上多路径传输流媒体的框架,在Ad Hoc 网络中多路径同时传输流媒体以提高吞吐量并减小传输延迟。在发送端,采用部分解压缩算法对图像进行自适应分割,并通过多径源路由(MSR)协议根据负载均衡算法选择多条路由传输被拆分的数据;在接收端对数据进行缓存、图像重建恢复、JPEG解压缩及实时显示。实验表明,流媒体多路径传输实现了较好的图像传输质量和实时性。     

无线传感网络能量有效负载均衡的多路径路由策略

由于无线传感网络中网络节点的能量受限性,路由成为最受关注的问题.鉴于多路径传输既要考虑能量节约,又要考虑负载均衡,提出了一种新型能量有效负载均衡的多路径路由算法.该算法综合考虑了路径的跳数、节点剩余能量和网络的能量状况,数据沿着最小跳数或路径关键能量比较高的路径传输,降低了网络的能量消耗,也避免关键节点的过量负载.实验结果验证了和传统的AODV算法相比该算法在分组投递率、端到端时延和死亡节点出现的数量方面的优势.     

基于负载均衡的战场自组织网络多径路由研究

移动Ad hoc网络中的多路径路由协议能够减小路由发现延迟,提高网络生存时间,受到了人们的广泛关注.详细分析了AOMDV多路径路由协议的机制和特点,针对多径路由协议在负载均衡时采用的随机转发策略,提出了一种改进的基于AOMDV协议的负载均衡传输方案,该方案能够避免TCP在多径传输时的乱序.仿真结果表明,在不影响UDP性能的情况下,该方法能显著改善TCP的传输性能.     

5G/B5G毫米波网络TCP传输性能分析

5G / B5G移动通信系统的高带宽、高可靠性和低延迟的通信需求需要更多新技术的支持. 毫米波由于其丰富的频谱资源和极高的带宽容量而成为5G/B5G移动通信系统的研究热点之一. 不同于以往由有线网络主导的互联网架构, 如今的移动互联网已经成为无线接入网和高速核心网的融合. 但是目前对毫米波端到端通信传输性能的研究工作还相对较少, 而且多采用仿真实验. 本文利用真实网络设备, 通过开展真实网络环境下的实验, 对毫米波链路基本传输性能和5G/B5G毫米波网络端到端通信系统中TCP传输性能进行测量分析, 研究5G/B5G毫米波网络传输过程中的链路瓶颈, 为设计毫米波端到端网络传输协议, 提高网络传输吞吐率奠定基础.     

域间多路径路由协议

边界网关协议(border gateway protocol,简称BGP)是当前互联网的核心协议,但是由于BGP是一种单路径路由协议,所以仍存在可靠性差、无法有效使用次优路径以及负载均衡支持较弱等问题.域间多路径路由可以通过发挥底层网络的AS级路径多样性,提高域间路由的可靠性、报文分组转发的总体性能和整个网络资源的利用率.因此,域间多路径路由是解决上述BGP问题的一种有效手段,符合互联网应用不断深入、促进路由技术发展的需求.主要综述域间多路径协议,并将其分为3类:单径通告多路转发协议、多径通告多路转发协议和新型域间多路径路由体系结构提出路径多样性、控制平面和数据平面开销、无环路特性等8项主要路由系统性能指标,并比较、分析了域间多路径路由协议.最后,指出域间多路径路由协议面临的主要挑战和未来的研究方向.     

Ad Hoc网络多路径需求路由及路径熵选择算法

无线移动Ad Hoc网络是一种不依赖任何固定基础设施的移动无线多跳网络.由于其动态性和资源的限制,在Ad Hoc网络中提供多路径路由是一个重要的研究课题.描述了一种Ad Hoc网络中基于信息熵选择的稳定多路径路由算法(stability multipath on-demand routing,简称SMDR),提出了路径熵的度量参数,并利用路径熵来选择稳定的、长寿命的多路径,减少了重构路由的次数,从而在网络拓扑频繁变化的Ad Hoc网络环境中较好地提供QoS保证和提高数据传输率.仿真结果表明,SMDR协议改进了分组传输率、端到端时延和路由负载率.SMDR协议为解决动态的Ad Hoc网络多路径传输提供了一种新的有效途径.     

基于IEEE 802.11的长距离无线Mesh网络

基于IEEE 802.11的长距离无线Mesh网络(LDmesh)的单跳链路长度在几十到上百公里,具有带宽高、成本低、覆盖广等优点,可广泛应用于偏远乡村或人口分布稀疏地区的无线宽带接入等.LDmesh网络是点到点的链路,链路的干扰特性和传输特性与传统无线Mesh网络有显著不同,原有的基于CSMA的MAC协议不再适用,进而影响到上层协议的设计.分析了LDmesh网络的研究进展,从链路性能、MAC协议、路由协议及网络管理等方面深入论述了LDmesh网络面临的挑战和进一步研究方向.     

多场景的MPTCP协议性能分析研究

利用多宿主设备的多个接口实现多路径传输、获取更多的网络吞吐量是因特网协议研究的热点。IETF所关注的MPTCP协议是当前比较成熟、关键的多路径传输协议。为了测试MPTCP在当前已部署的网络环境中的性能,分别在本地测试床、Internet环境测试场景和大规模多宿主系统NorNet测试床中对MPTCP多路径传输实际吞吐量性能进行了测试和分析,测试结果表明MPTCP相对TCP虽能获得吞吐量的提高,但在非相似带宽链路的场景中其性能仍然不完善,其路径管理和传输调度策略仍需要进一步改进。     

命名数据网络中的视频传输研究综述

互联网目前已经发展为一个由实时视频和视频点播等内容分发服务主导的网络传统IP网络对于视频分发类任务的支持存在组播的部署复杂且开销大,不能有效利用多路径获取内容、对移动性的支持差和难以同时满足可靠性以及低延时需求等问题命名数据网络(named data networking,NDN)作为新型的下一代互联网体系结构,支持网...     

3G与WLAN互连的安全协议和分析

随着无线互联网的发展,第3代移动通信系统(3G)与无线局域网(WLAN)的互连也成为研究的热点。3G系统的优势在于计费管理、漫游与安全性,WLAN系统的优势在于高带宽和低投资成本。通过3G与WLAN的互连可以实现优势互补。论文介绍了3G与WLAN互连的体系和安全结构,综述了互连的安全协议,分析了互连面临的安全挑战,并指出了现有的安全机制所存在的不足,探讨了下一步研究的方向。     

TCP Issues in Mobile Ad Hoc Networks: Challenges and Solutions

Mobile ad hoc networks （MANETs） are a kind of very complex distributed communication systems with wireless mobile nodes that can be freely and dynamically self-organized into arbitrary and temporary network topologies. MANETs inherit several limitations of wireless networks, meanwhile make new challenges arising from the specificity of MANETs, such as route failures, hidden terminals and exposed terminals. When TCP is applied in a MANET environment, a number of tough problems have to be dealt with. In this paper, a comprehensive survey on this dynamic field is given. Specifically, for the first time all factors impairing TCP performance are identified based on network protocol hierarchy, i.e., lossy wireless channel at the physical layer; excessive contention and unfair access at the MAC layer; frail routing protocol at the network layer, the MAC layer and the network layer related mobile node; unfit congestion window size at the transport layer and the transport layer related asymmetric path. How these factors degrade TCP performance is clearly explained. Then, based on how to alleviate the impact of each of these factors listed above, the existing solutions are collected as comprehensively as possible and classified into a number of categories, and their advantages and limitations are discussed. Based on the limitations of these solutions, a set of open problems for designing more robust solutions is suggested.     

基于移动Ad Hoc网络的多路路由算法

移动Ad Hoc网络中有限的节点能量和带宽给路由协议设计带来了困难,对此考虑使用多路径机制来平衡负载,并提出了两种多路路由算法。其中,简单相关多路路由算法规定替换路径只能由主路径节点或其相邻节点构成,从而减小了替换路径的平均长度。仿真结果显示简单相关多路路由算法比节点不相关多路路由算法具有更好的性能,它将为无线网络中实现节能及可靠传输提供一种有效的途径。