無線TCP友好擁塞控制研究.pdf

1、近年來，Internet中涌入了大量的音頻、視頻等實時流媒體應用，如視頻點播、IP 電話、遠程教育等等。隨著無線網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，實時流媒體流業(yè)務將在無線網(wǎng)絡中得到廣泛的應用。流媒體數(shù)據(jù)是按照一定的編碼速率生成的，為了確保流媒體的播放質(zhì)量，發(fā)送方的發(fā)送速率應該滿足一個最低發(fā)送速率的要求，如果發(fā)送速率小于該速率則傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為無效數(shù)據(jù)，即使能正確及時傳輸?shù)浇邮辗揭膊荒鼙徽_播放。目前大多數(shù)流媒體都是基于面向非連接的UDP協(xié)議的，而UDP協(xié)

2、議沒有擁塞控制機制，當大量無擁塞控制的UDP流和有擁塞控制的TCP 流共享網(wǎng)絡帶寬時，前者將不公平地獲得大量帶寬，大大抑制了TCP 流的吞吐率，最終可能導致?lián)砣罎?。因此研究無線環(huán)境下既能保證流媒體業(yè)務的實時傳輸又能和TCP公平分享帶寬的TCP友好擁塞控制機制具有重要意義。 目前提出的適合流媒體傳輸?shù)腡CP 友好擁塞控制機制都是基于有線網(wǎng)絡的，以丟包作為網(wǎng)絡擁塞指示信號，它們在有線網(wǎng)絡中擁有良好的性能。然而將它們直接用于無線網(wǎng)絡

3、中，其性能會下降，因為在無線網(wǎng)絡中，無線鏈路會受到干擾和噪聲的突發(fā)性的影響，具有很高的誤碼率，這就使得無線信道中由于鏈路錯誤造成的丟包與由于擁塞造成的丟包并存，以丟包作為擁塞信號的TCP 友好擁塞控制機制因無法區(qū)分無線誤碼丟包和擁塞丟包，會過度減速，甚至以低于最低發(fā)送速率的速率傳輸數(shù)據(jù)包，從而造成無效傳輸，使得傳輸吞吐量變低，嚴重影響流媒體的播放質(zhì)量。 由Floyd等人提出的TFRC(TCP-Friendly Rate Cont

4、rol)機制是目前公認的比較優(yōu)秀的基于有線網(wǎng)絡的TCP 友好擁塞控制機制，它在確保TCP 友好性的同時，又具有較平滑的發(fā)送速率，更適合流媒體數(shù)據(jù)的傳輸。但是直接將TFRC 應用于無線網(wǎng)絡，其性能將大幅度下降，因為TFRC 是以丟包為擁塞信號觸發(fā)擁塞控制機制的，而在無線網(wǎng)絡中存在大量無線誤碼丟包，TFRC 因無法區(qū)分擁塞丟包和無線丟包，會過度減速，網(wǎng)絡吞吐量大大降低。 另外，TFRC 在調(diào)整發(fā)送速率時，沒有考慮到流媒體應用的最低發(fā)

5、送速率的要求，可能會以低于最低的速率發(fā)送數(shù)據(jù)包，造成無效傳輸，浪費網(wǎng)絡帶寬。 本文在TFRC算法的基礎上，針對TFRC 算法在無線環(huán)境中因不能區(qū)分擁塞丟包和無線丟包而造成性能下降的問題，提出了一種適合流媒體傳輸?shù)臒o線TCP 友好擁塞控制機制DTFRC，在接收端引入丟包區(qū)分機制，利用單向時延來區(qū)分擁塞丟包和無線丟包。實驗結果表明DTFRC 能正確區(qū)分擁塞丟包和無線誤碼丟包，發(fā)送速率維持在較高水平，無線帶寬利用率維持在較高水平。

6、 本文兼顧流媒體傳輸服務質(zhì)量以及TCP友好性，針對TFRC 擁塞控制機制在無線網(wǎng)絡中不能正確區(qū)分擁塞丟包和無線誤碼丟包，從而過度減速，甚至以低于最低發(fā)送速率的速率發(fā)送無效數(shù)據(jù)，大大降低網(wǎng)絡吞吐量，影響流媒體播放質(zhì)量的問題，在DTFRC 算法的基礎上，提出了一種在無線網(wǎng)絡中確保最低發(fā)送速率的TCP 友好擁塞控制機制WNMR-TFRC，在接收端根據(jù)數(shù)據(jù)包的單向時延來判斷丟包情況，在發(fā)送端引入“可容忍暫態(tài)計時器”技術，當發(fā)送端計算出的TC