TCP协议在Ad Hoc网络中的改进研究

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1、第28卷第1期邢台职业技术学院学报、，01．28NO．12011年2月JournalofXingtaiPolytechnicCollegeFeb．2011TCP协议在AdHoc网络中的改进研究徐阳(南通航运学院信息系，江苏南通226010)摘要：AdHoc网络的拓扑结构动态变化，使得传统的TCP协议不再适用。文章首先介绍了TCP协议应用在AdHoc网络中存在的问题，然后分析了AdHoc网络中TCP协议的性能并讨论了其改进的策略和方法。关键词：Adhoc网络；TCP；显示拥塞控制中图分类号：TP393．04文献标识码：A文章编号：1008---6129(2011)0l—O042—03目前，Ad

2、Hoc网络的传输层协议基本上仍沿用有线网络的协议：UDP和TCP。【1】面向无连接的UDP协议，提供简单不可靠的信息传送服务，适用于对时延要求高，但能容忍部分分组丢失的业务：面向连接的TCP协议，能够提供可靠的数据传输服务，具有流量控制和拥塞控制机制，但实现复杂，开销较大。在AdHoc网络中，由于突发干扰／节点移动等原因导致信道不稳定，容易引起分组的丢失和较长的时延。而为有线网络设计的TCP协议是以静态链路、无干扰为假设前提的，当发生分组丢失时，它不能区分网络拥塞、节点移动或是链路故障，而只能当网络拥塞来响应，从而引起不必要的分组重传，甚至进入慢启动，导致网络吞吐量下降。此外，无线多跳路由的

3、影响也是传统有线网络的TCP协议未能考虑的，所以有线网络的TCP协议不能很好的适应AdHoc网络，需要用新的协议来取代。但考虑到AdHoc网络要与Intemet实现协议兼容和无缝对接，比较理想的策略是对现有的TCP协议进行改进，以适应AdHoc网络环境。一、TCP协议应用于AdHoc网络的性能分析这里主要讨论多跳无线链路和节点的移动性对TCP协议性能的影响。首先观察多跳无线环境下TCP的性能。在此采用NS2网络仿真器【2】进行试验，并且TCP的窗口大小可变。在模拟试验中，n个节点组成静态线性拓扑，如图1所示。所有节点使用半双工电台通信，天线为全向天线，无线信道带宽为2Mbps，节点的传输范围

4、为250m，MAC层协议采用IEEE802．11，网络层使用DSR路由协议，传输层使用单向TCPReno协议，应用层使用FTP服务，TCP分组大小设定为1460字节。O卜一(⋯．图1n个节点构成的线形拓扑结构依次对节点0和1、节点0和2一直到节点0和n10)之间的TCP单向数据传输进行测量，观察在不同跳数下以及不同窗口尺寸(1或8个分组)下TCP会话的吞吐量。吞吐量定义为接收的分组字节数／时间，表1给出了不同跳数下吞吐量的测试值。从图2中，可以看到TCP吞吐量随跳数的增加而减小，特别是当跳数从1增加到3时，吞吐量明显下降。但随着跳数的增加，吞吐量减少的速度减缓，并逐渐趋于稳定。因为分组必须在

5、每一跳竞争无线信道，并且在连续的3跳内，分组最多只能同时在一跳成功传输。因此跳数从1变化到3时，分组传输时延增加，吞吐量下降明显。而当跳数大于3时允许在多跳链路上同时传输分组，但是无线信道的传输错误以及TCP和ACK会竞争信道，所以吞吐量仍会下降。当跳数足够大时(>6)，由于存在管道效应，

6、jjTCP吞吐量趋向稳定。收稿El期：2011一O1—10基金项目：国家自然科学基金资助项目“基于动力学分析的Internet网络拥塞控制研究”(项目编号：60974016)；江苏省自然科学基金资助项目“基于高可靠性运行的网络拥塞控制的动力学研究”(项目编号：BI(2008188)。作者简介：徐阳(198

7、O一)，江苏南通人，南通航运学院，讲师。42邢台职业技术学院学报2011年第1期当跳数大于>2时，window=l的TCP吞吐量明显高于window=8时的TCP吞吐量。因为窗口尺寸为1时的TCP协议相当于停等协议，ACK和数据分组之间不存在信道竞争，也不存在管道效应(不能连续发送分组)使得ACK丢失较少，吞吐量下降的主要原因是分组传输出错率的增加。而当窗口尺寸大于1时数据分组和ACK的信道竞争使得ACK丢失较多，引起发送端过多的退避重传，甚至进入慢启动。表1TCP吞吐量随无线跳数的变化跳数吞吐量(kbps)吞吐量(kbps)win=lpktwin=8pkt1l415．41420．02707

8、．4709．13445．3375．24330．3195．15290．2168．66266．0160．57249．316O-88230．215O．79222．5155．7跳数1Ol62．5、154．3图2不同窗口下TCP吞吐量随跳数的变化＼＼、__，●、，，_-．●．2文献【4】利用节点静止时的TCP吞吐量来估测节点移动下的期望吞吐量，并将期望吞吐量作为节点移动时TCP吞吐量的上限。当节点的移动速度在一定范围内