网络挤塞论文：无线网中TCP挤塞功能的优化范文

作者：毛自民梁咏梅单位：商丘职业技术学院

TCP拥塞性能解决的方案

首先要在TCP目的端判别这个新改进方案的状态，然后将判别得出的状态结果和检测到的相应事件通过该数据包的ACK来反馈给源端．在这个新改进的方案中，我们可以把它区分成3种网络的状态，分别是：路由更新（RTCHG）状态，网络拥塞（CON）状态和链路差错（CHERR）状态．与ADTCP一样，我们可以利用相邻数据包时延差（IDD）检测出可能存在的网络拥塞状态．在传输路径上的拥塞情况和直接抽取的队列长度变化的样本值有关，而相邻数据包时延差指的是相邻分组通过网络所需时延的差值．

那么依据相邻数据包时延差定义，计算IDD的公式可以表示成公式中Km表示第m个包到达TCP目的端的时刻，Jm表示从TCP源端发送第m个包的时刻．从上面的公式我们可以看出，在传输路径上缓冲中瞬间队列长度的增大，从目的端计算出的相邻数据包时延差值必然就会变大，在队列中如果增长到一定的程度就会引发无线网络拥塞．至此可以判定IDD值的增长是网络发生拥塞的必要条件．其次，如果相邻数据包时延值在增长，那么就可以得出前后数据包通过无线网络的传输时延也在变大，可能是传输路径的优化有增加，也可能是传输路径上的队列长度有所增加．传输路径的优化引起的传输时延差变化很小，几乎可以忽略不计．所以，前后数据包通过无线网络的传输时延在变大，其中最主要原因是传输路径上的队列长度有所增加．还可以清晰地看出，缓冲队列长度的增加同时也加大了网络中发生拥塞的最大可能性．因为一旦传输路径上的缓冲队列被增加到一定长度之后，网络肯定会出现拥塞状态．

所以，相邻数据包时延值的增长是发生网络拥塞的主要原因．至此，我们可以通过以上分析得出相邻数据包时延值的增长是网络发生拥塞的充要条件这样的结论．所有的TCP拥塞控制都是由端到端进行的，它们实现起来比较简单，在其网络的内部被视为透明，拥塞控制的全部任务都是由端主机来承担的．发送端是由估计有效带宽、主动检测丢包事件或RTT延时信息等方式来进行探测无线网络的负载情况和感知无线网络拥塞，并能够相应地来调整发送窗口．最早的TCPTahoe算法就是源于丢包反馈的TCP拥塞控制协议，它的原理就是通过ACK反馈的丢包信息来进行调整源端的拥塞窗口，后来的TCPReno1－13，SAC和KNewReno都是针对这种方式来进行传统TCP改进的．

传统的TCPVegas协议就是基于路径延时反馈的端到端的拥塞控制协议的典型代表．调节拥塞窗口则是通过观测到的TCP连接中RTT延时的变化．因为RTT信号比丢包信号反应灵敏的多，所以，基于延时的端到端的这种拥塞控制协议更能及时地反映出无线网络中的拥塞状况好坏，TCPVeno改进了慢启动、拥塞避免和快速恢复算法，并且结合了TCPReno和TCPVegas两者的特点．在实际网络中一般采用端到端的拥塞控制协议来进行部署，因为它实现的复杂度低，如果我们对无线网络内部的负载信息不是太了解，而且协议稳定性较差，那么会容易造成网络资源的不公平分配，从而不能更好地适应网络．然而基于这种带有显式反馈的TCP拥塞控制协议，则能够与网络内部路由器一起参与拥塞的控制，从而很好的实现与端主机联动，使其成为一个闭合式的反馈控制系统．

显式反馈的TCP拥塞控制协议来源于ECN机制，而所谓的ECN机制是提前检测拥塞并向发送端通告拥塞，它是被用来部署在中间路由器上进行缓存队列管理．而VCP则扩展了ECN机制，在ECN的基础上，不仅仅增加了1比特的信息位，而且还利用2比特的信息位将网络的负载分为高负载、低负载和过负载3个拥塞的级别，使用不同的拥塞级别来对各自的窗口进行调节．XCP－B是无线网络中一个很成功的的应用，它来源于XCP（eXplicitControlProtocol：显式拥塞控制协议）．MIT的Rohrs，Katabi和UCBerke－ley的Handley共同提出显式拥塞控制协议．显式拥塞控制协议是一个基于反馈的拥塞控制协议，它是通过对注入网络的数据流设置标记并由网络向发送端发送准确定量的反馈信息来实现拥塞控制．而且这种协议首次实现了效率控制器和公平控制器的完美解耦．效率控制器是利用乘性增加乘性减少的方式使TCP流快速获取无线链路的带宽．

然而乘性增加乘性减少的方式使公平控制器使用各流达到公平的收敛．显式拥塞控制协议具有比较好的极速响应性、很好的公平性、稳定性和高带宽的利用率，显式拥塞控制协议能在相同的网络中与其他的TCP流公平的竞争．可是，显式拥塞控制协议的额外限制极大的可能导致在有些拓扑下的不公平性，并且如果参数选择的不恰当就会导致极低的无线链路利用率．

总之，无线网络的无线信道根据组网方式和传输媒质的不同，和目前的有线网络比较起来会更容易受到各种因素的制约．依据无线链路层的无线信道，再加上端到端传输控制服务的设计理念和显式反馈的TCP拥塞控制协议的思想，凭借目前已有的控制和优化理论，我们进行深入的无线网络环境下的传输控制协议的研究和无线网络传输性能的分析，这会是我们下一步研究的领域所在。