基于速率的網(wǎng)絡擁塞控制協(xié)議若干技術(shù)研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡技術(shù)的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為人們生活不可缺少的一部分。雖然隨著網(wǎng)絡硬件技術(shù)的發(fā)展網(wǎng)絡帶寬不斷增大，但是網(wǎng)絡資源總是有限的，由于網(wǎng)絡中資源和流量的分布不均勻，網(wǎng)絡擁塞的發(fā)生就成了互聯(lián)網(wǎng)的固有屬性。為了增加互聯(lián)網(wǎng)的帶寬利用率、提高互聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定性，需要執(zhí)行擁塞控制。根據(jù)擁塞控制算法運行的位置，可以分成源算法和鏈路算法。源算法只涉及網(wǎng)絡邊緣設備，根據(jù)網(wǎng)絡邊緣設備獲取的信息調(diào)整數(shù)據(jù)發(fā)送速率，如 TCP中的擁塞控制機制就是利用網(wǎng)絡端主機獲

2、取的信息來預測網(wǎng)絡擁塞的發(fā)生；鏈路算法則是通過數(shù)據(jù)包頭收集網(wǎng)絡設備的擁塞信息，將此信息寫入數(shù)據(jù)包，并將擁塞信息反饋給端主機來檢測擁塞的發(fā)生，如顯式擁塞控制算法。
　　傳統(tǒng)的擁塞控制機制往往是通過TCP及 TCP改進協(xié)議來實現(xiàn)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，此機制暴露了許多局限性。本文分析目前TCP擁塞控制機制的基本原理，包括慢啟動、擁塞避免、快速回復和快速重傳機制，以及一些 TCP擁塞控制改進協(xié)議，如 TCP Westwood、TCP V

3、egas、HSTCP等，發(fā)現(xiàn) TCP的窗口減小方式在高速網(wǎng)絡上的性能嚴重下降，且無線網(wǎng)絡中因信道誤碼率無法充分利用帶寬。針對這些問題，通過對顯式擁塞控制機制分析，本文進行了基于RCP(Rate Control Protocol)的精確速率反饋擁塞控制算法研究，并針對無線網(wǎng)絡提出一種基于帶寬估計的速率反饋擁塞控制方案，最后提出一種基于速率的MPTCP擁塞控制方案。本文的具體的研究內(nèi)容如下。
　　(1)深入分析了RCP協(xié)議的擁塞控制方

4、式，其使用鏈路容量除以前一時刻的速率來估計當前流數(shù)量，在短數(shù)據(jù)流較多且數(shù)據(jù)流數(shù)量變化較大的場景下這種估計方法有一定限制，此時 RCP協(xié)議會由于其計算通過路由器的數(shù)據(jù)流數(shù)量偏差較大，造成反饋速率計算不準確。針對這個問題，提出了一種基于RCP協(xié)議的精確速率反饋擁塞控制算法，該算法略去了估計通過路由器的流數(shù)量，就能精確計算出反饋速率，并在 NS2仿真平臺上進行了各種數(shù)據(jù)流環(huán)境下的仿真實驗，結(jié)果表明該算法和RCP一樣具有較高的網(wǎng)絡利用率，并且擁

5、有較低的隊列長度和較短的平均流完成時間。因此該算法能夠在較快的速度下反饋精確速率并具有較短的平均流完成時間，能提升網(wǎng)絡的應用性能。
　　(2)分析了無線網(wǎng)絡中TCP擁塞控制的現(xiàn)狀和限制，在具有高錯誤率的無線環(huán)境下，AMID擁塞控制方案的吞吐量會急劇下降。發(fā)現(xiàn)其主要原因是傳統(tǒng)的TCP擁塞控制機制不能夠區(qū)分數(shù)據(jù)包丟失的原因，即是由無線信道造成的還是有網(wǎng)絡擁塞造成的丟包，因此在實際網(wǎng)絡并沒有發(fā)生擁塞，但是由于無線信道錯誤造成無碼丟包的情

6、況下，T C P依舊降低其發(fā)送速率。現(xiàn)有的基于端到端的帶寬估計擁塞控制方案，都有TCP擁塞控制協(xié)議遺留下來的缺點，比如在無線鏈路下性能較低、產(chǎn)生丟包時吞吐量抖動過大、帶寬利用率不高等。本文提出一種基于帶寬估計的速率反饋擁塞控制方案，并設計一種帶寬估計方法，將基于RCP協(xié)議的精確速率反饋擁塞控制算法應用到無線網(wǎng)絡中，最后根據(jù) NS2仿真實驗分析，可以獲得較高的吞吐量和穩(wěn)定性。
　　(3)對多路徑傳輸控制協(xié)議進行了分析，發(fā)現(xiàn)保證多條路