无线自组织网络TCP容量优化与时延模型的研究

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1、摘要无线自组织网络(WirelessAdhocNetwork)是一个由移动主机组成的，没有任何基础设施或集中管理的临时网络。无线adhoc网络中的每个节点都可以充当一台主机或者一个路由器。由于传输距离的限制，移动主机需要互相配合，以将数据包发送到目的地。此外，无线adhoc网络还具有其他的特点，如无线信道的共享，节点频繁移动造成的不可预知的路由失败，以及随机的信道错误，这些都不同于传统的有线网络。作为支撑传输层的重要协议，TcP最初是在有线网络中设计的，并没有考虑上述特点，所以研究更加适合于无线自组网的TcP协议是保证无线自组织网络性能的关键问题。本文

2、针对TCP在无线adhoc网络中的工作特性，关注无线adhoc网络节点的竞争问题，并着重于通过对无线网络时延成分的剖析来解决两方面的问题：分析竞争时延对BDP计算的影响，准确计算在adhoc网络中的BDP，解决TCP拥塞窗口增长过速(CWNDovershooting)的问题，从而提高adhoc网络的性能；同时，增加从竞争的角度对丢包的分析，考虑反映网络中不同丢包原因和源端的相互作用，从而建立了更为准确和符合adhoc网络实际情况的时延模型。本文的主要研究如下：(1)带宽时延积(BDP)是衡量一个连接最多可以容纳的数据量的重要指标。在无线adhoc网络中

3、，数据包在竞争信道的这段时间内是被阻塞的，因此这部分的时延并不能反映网络的承载能力。如果我们仍然采取原有的总的时延来计算BDP，并用其反映网络状态，将会使整个网络负荷过重，同时还会出现拥塞窗口过速增长的问题。在本文中，我们提出了一种新的方法，能够准确地测量拥塞单跳时延和拥塞往返时间(I汀T)，它们是刨除竞争时延后的部分，并利用测量的时延计算出更准确的BDP。同时，我们基于BDP找到更合适的拥塞窗口的上限，以消除拥塞窗口增长过速的问题，并提高吞吐量。(2)在无线adhoc网络中，丢包产生的原因除了包含队列的尾部丢包之外，还可能是由信道随机的错误和竞争导致

4、的丢包。传统的研究并没有意识到这些不同的丢包原因对无线adhoc网络时延产生的不同影响，同时还忽略了源节点和网络之间的相互作用。此外，传统的网络模型仅仅考虑瓶颈链路，而未能考察整个路径上的所有链路。在本文中，我们提出了包括TCP源模型和网络模型的端到端时延分析模型。在TCP源模型中，我们提出了一个反馈式的TCP模型，根据不同的丢包原因可以调整端到端时延估计。在网络模型中，我们加入竞争时延以反映无线adhoc网络的特点，并且使用了开放的杰克逊排队网络，以达到可．摘要以在无线丢包假设下的，沿整个路径进行网络建模的目的。关键词：无线自组织网竞争反馈式网络TC

5、P时延建模带宽时延积拥塞窗口增长过速AbstractAbStraCtAwlrelessadhocnetworklsatemporarynetworkwhichconsistsofanumberofmobilehostswithouttheaidofanyestablishedin丘as仃uctureorcemralizedadministration．Eachnodeinthewirelessadhocnetworkscanactasahostaswellasarouter．Duetoalimitedtransmissionrange，mobileho

6、stsneedtocooperatewitheachotherinordertoforwardpacketstotheirdestinations．Moreover，wirelessadhocnetworkshaVeotherdistinctf．eatlJres，suchassharingofwirelesschannels，1jrequentroutefailurescausedbyunpredictablenodemobility，andrandomchannelerrors，whicharediflferentfromthoseoftheconv

7、entionalwirednetworks．Asacmcialprotocolintransportlayer，TCPisoriginaUydesignedinwirednetworks，anditdidnotconsiderthecharacteristicsinadhocnetworks．Thus．researchontheTCPinadhocnetⅥ叼rksisaJlessentialproblemtoguaranteethenetworkperfonllance．Inthisthesis，westudythechauracteristicsof

8、TCPinadhocnetworks，andfocusonthecontemionatthei