利用Diffserv機制實現(xiàn)無線局域網(wǎng)中TCP流公平性.pdf

1、無線局域網(wǎng)(WLAN)以其移動性和靈活性的特點得到了廣泛應用。隨著網(wǎng)絡速率的不斷提高以及多媒體應用的發(fā)展，人們更希望無線網(wǎng)絡能夠提供更好的服務質(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。公平性問題也因此成為解決QoS的關鍵問題之一。本文討論基礎結(jié)構(gòu)模式的無線局域網(wǎng)中TCP上下行流之間的公平性問題。 IEEE802.11標準是目前應用最為廣泛的無線網(wǎng)絡標準。而在實

2、際使用的802.11無線網(wǎng)絡設備中，一般利用分布式協(xié)調(diào)功能(DCF)作為其接入方式。該機制采用的CSMA/CA協(xié)議雖然能夠保證各個接入終端之間公平的享有帶寬，但是并不滿足各個TCP流之間的公平。而且TCP協(xié)議的控制機制同樣也影響到TCP上下行流之間的公平性。正是由于上面兩個原因，在大部分情況下會造成下行數(shù)據(jù)流速率明顯小于上行數(shù)據(jù)流的速率。而考慮一般用戶對無線網(wǎng)絡的使用情況(如網(wǎng)頁瀏覽，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，維護無線網(wǎng)絡TCP公平性十分必要。 對于此問題現(xiàn)已提出多種解決方案，其中大部分方法都試圖對上行數(shù)據(jù)流進行一定程度的限制，來保證下行數(shù)據(jù)流的吞吐率，但這些方法都需對已存在的無線網(wǎng)絡架構(gòu)進行較大的改動，實際實現(xiàn)較為困難。本文參考現(xiàn)有的各種方法，結(jié)合DiffServ機制，提出對每個數(shù)據(jù)流進行流量調(diào)控，在有線網(wǎng)絡部分對上行流數(shù)據(jù)的發(fā)送進行限制，從而使AP緩存大小滿足數(shù)據(jù)報文的需要，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流的公平性。由于DiffServ是一

4、種在計算機網(wǎng)絡中已廣泛使用的QoS保證機制，因此無需對現(xiàn)有的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行較大的修改。在之后的實驗分析中，發(fā)現(xiàn)此方法的確能夠較好的實現(xiàn)數(shù)據(jù)流的公平性，但由于DiffServ機制不能對低速數(shù)據(jù)流進行動態(tài)帶寬調(diào)節(jié)，當出現(xiàn)低速數(shù)據(jù)流時會產(chǎn)生一部分閑置帶寬沒有得到利用，而總體帶寬不足的情況。為此，本文在接下去對DiffServ機制進行了改進，提出動態(tài)自適應的算法。當有新的數(shù)據(jù)流接入網(wǎng)絡時，對照DiffServ路由器原先維護的隊列規(guī)則，確定網(wǎng)絡中現(xiàn)

5、存的數(shù)據(jù)流數(shù)量，并將無線帶寬平均分配給所有的數(shù)據(jù)流；DiffServ路由器定時測量的各數(shù)據(jù)流的速率，自適應算法根據(jù)此數(shù)據(jù)動態(tài)對不同速率的數(shù)據(jù)流的帶寬進行調(diào)節(jié)；當數(shù)據(jù)流停止時，自適應算法會檢測到此情況，收回分配的帶寬，并將其分配給剩余的數(shù)據(jù)流。此后的一系列實驗結(jié)果表明該算法在單個上行多個下行流和多個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，此算法在總體網(wǎng)絡吞吐量、平均網(wǎng)絡延時以及丟包率等網(wǎng)絡性能上都獲得了較好的表現(xiàn)：