基于RTT的寬帶網(wǎng)絡(luò)擁塞控制研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展,人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的要求越來(lái)越高,尤其是近年來(lái)如語(yǔ)音、圖像、視頻等多媒體流在網(wǎng)絡(luò)上的大量涌現(xiàn),網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)重。總的來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生擁塞的根本原因在于端系統(tǒng)提供給網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載大于網(wǎng)絡(luò)資源容量和處理能力，表現(xiàn)為數(shù)據(jù)報(bào)延時(shí)、丟棄概率增加、上層應(yīng)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(jī)制仍然使用最為廣泛，并且占據(jù)著主導(dǎo)地位。但隨著綜合

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

3、已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，在大量研究的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)TCPWestwood是一種較理想的算法，它的主要思想是通過(guò)在發(fā)送端持續(xù)不斷的檢測(cè)ACK的到達(dá)速率來(lái)進(jìn)行帶寬估計(jì)，當(dāng)擁塞發(fā)生時(shí)用帶寬估計(jì)值來(lái)調(diào)整擁塞窗口和慢啟動(dòng)閾值，采用AIAD(Additive Increase and Adaptive Decrease)擁塞控制機(jī)制。它不僅提高了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的吞吐量,而且具有良好的公平性和與現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)的互操作性。存在的問(wèn)題是不能很好的區(qū)分傳輸過(guò)程中的

4、擁塞丟包和無(wú)線丟包，導(dǎo)致?lián)砣麢C(jī)制頻繁調(diào)用。高性能網(wǎng)絡(luò)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(wèn)題。對(duì)于中間結(jié)點(diǎn)算法，新提出的BLUE給我們帶來(lái)了很大驚喜，然而也有隊(duì)列長(zhǎng)度抖動(dòng)大和參數(shù)設(shè)置敏感等問(wèn)題。 本文首先介紹當(dāng)前寬帶網(wǎng)絡(luò)擁塞的研究狀況，論述RTT的相關(guān)估計(jì)方案和測(cè)量方法，給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，根據(jù)相關(guān)背景提出研究方向。接著重點(diǎn)介紹自己的研究成果，主要如下： 第一，針對(duì)TCPW在運(yùn)行

5、過(guò)程中不能很好的區(qū)分擁塞丟包和無(wú)線丟包，導(dǎo)致?lián)砣麢C(jī)制調(diào)用頻繁，降低利用率等問(wèn)題，提出了TCPW BR算法。該算法改善RTT評(píng)估體系，利用超時(shí)重傳定時(shí)器的方法來(lái)預(yù)測(cè)平滑的往返延遲值，將測(cè)得的RTT值帶入加權(quán)平均公式F=RTTmax RTTmin；R=(RTT-RTTmin)/F。根據(jù)R值的大小來(lái)劃分擁塞等級(jí)，區(qū)分無(wú)線丟包和擁塞丟包。同時(shí)利用反饋因子根據(jù)劃分的等級(jí)結(jié)合原有的機(jī)制共同應(yīng)對(duì)擁塞問(wèn)題。仿真結(jié)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(duì)高性能網(wǎng)絡(luò)中端算法H-TCP和中間結(jié)點(diǎn)算法BLUE中存在的問(wèn)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(jié)點(diǎn)算法相結(jié)合，通過(guò)添加公平性因子n=BWE/BWEmax*RTT，在中間結(jié)點(diǎn)設(shè)置閾值和劃分調(diào)控步長(zhǎng)，利用顯示反饋等思想來(lái)改善擁塞機(jī)制。仿真結(jié)果表明，新的算法無(wú)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。