利用Diffserv機(jī)制實(shí)現(xiàn)無(wú)線局域網(wǎng)中TCP流公平性.pdf

1、無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)以其移動(dòng)性和靈活性的特點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。隨著網(wǎng)絡(luò)速率的不斷提高以及多媒體應(yīng)用的發(fā)展，人們更希望無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能夠提供更好的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，QoS)保證，而如何保證各用戶公平地享有帶寬是提供QoS保證的基礎(chǔ)。公平性問(wèn)題也因此成為解決QoS的關(guān)鍵問(wèn)題之一。本文討論基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式的無(wú)線局域網(wǎng)中TCP上下行流之間的公平性問(wèn)題。 IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)是目前應(yīng)用最為廣泛的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。而在實(shí)

2、際使用的802.11無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，一般利用分布式協(xié)調(diào)功能(DCF)作為其接入方式。該機(jī)制采用的CSMA/CA協(xié)議雖然能夠保證各個(gè)接入終端之間公平的享有帶寬，但是并不滿足各個(gè)TCP流之間的公平。而且TCP協(xié)議的控制機(jī)制同樣也影響到TCP上下行流之間的公平性。正是由于上面兩個(gè)原因，在大部分情況下會(huì)造成下行數(shù)據(jù)流速率明顯小于上行數(shù)據(jù)流的速率。而考慮一般用戶對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的使用情況(如網(wǎng)頁(yè)瀏覽，數(shù)據(jù)下載等)，更多的是依賴于下行流的數(shù)據(jù)。因此保證下

3、行流的速率，維護(hù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)TCP公平性十分必要。 對(duì)于此問(wèn)題現(xiàn)已提出多種解決方案，其中大部分方法都試圖對(duì)上行數(shù)據(jù)流進(jìn)行一定程度的限制，來(lái)保證下行數(shù)據(jù)流的吞吐率，但這些方法都需對(duì)已存在的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行較大的改動(dòng)，實(shí)際實(shí)現(xiàn)較為困難。本文參考現(xiàn)有的各種方法，結(jié)合DiffServ機(jī)制，提出對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行流量調(diào)控，在有線網(wǎng)絡(luò)部分對(duì)上行流數(shù)據(jù)的發(fā)送進(jìn)行限制，從而使AP緩存大小滿足數(shù)據(jù)報(bào)文的需要，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的公平性。由于DiffServ是一

4、種在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中已廣泛使用的QoS保證機(jī)制，因此無(wú)需對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行較大的修改。在之后的實(shí)驗(yàn)分析中，發(fā)現(xiàn)此方法的確能夠較好的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的公平性，但由于DiffServ機(jī)制不能對(duì)低速數(shù)據(jù)流進(jìn)行動(dòng)態(tài)帶寬調(diào)節(jié)，當(dāng)出現(xiàn)低速數(shù)據(jù)流時(shí)會(huì)產(chǎn)生一部分閑置帶寬沒(méi)有得到利用，而總體帶寬不足的情況。為此，本文在接下去對(duì)DiffServ機(jī)制進(jìn)行了改進(jìn)，提出動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的算法。當(dāng)有新的數(shù)據(jù)流接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，對(duì)照DiffServ路由器原先維護(hù)的隊(duì)列規(guī)則，確定網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)

5、存的數(shù)據(jù)流數(shù)量，并將無(wú)線帶寬平均分配給所有的數(shù)據(jù)流；DiffServ路由器定時(shí)測(cè)量的各數(shù)據(jù)流的速率，自適應(yīng)算法根據(jù)此數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)對(duì)不同速率的數(shù)據(jù)流的帶寬進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)數(shù)據(jù)流停止時(shí)，自適應(yīng)算法會(huì)檢測(cè)到此情況，收回分配的帶寬，并將其分配給剩余的數(shù)據(jù)流。此后的一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法在單個(gè)上行多個(gè)下行流和多個(gè)上下行流的情況下上下行平均速率之比能夠較好的維持在一左右。同時(shí)，此算法在總體網(wǎng)絡(luò)吞吐量、平均網(wǎng)絡(luò)延時(shí)以及丟包率等網(wǎng)絡(luò)性能上都獲得了較好的表現(xiàn)：