论文部分内容阅读
近些年无线网络的应用越来越广泛，无线网络的基础理论与关键技术的研究具有更加重要的科学意义和经济价值。传统拥塞控制协议在无线计算机网络中性能表现不佳，使得对无线网络中拥塞控制协议的改进成为了当前无线网络研究中的一个重要课题。传统TCP协议在无线网络中性能表现不佳的根本原因是无线网络中无线链路的错误率远高于有线链路。为此，将自动控制理论中的比例积分（PI）控制器引入到端到端的拥塞控制中，与网络拥塞控制机制相结合，提出了无线网络中以发送端为中心的PI拥塞控制算法——TCP PI协议。本算法修改了使用丢包作为拥塞信号的拥塞控制方法，因此很好地缓解无线链路错误丢包带来的不良影响；同时，它是将自动控制理论与网络拥塞控制结合的一种新的尝试。本文首先分析了研究的网络结构及其模型，对其进行了抽象，提出虚拟路由器概念，并阐述了使用RTT作为网络拥塞状态反馈信息的可行性。然后，介绍了TCP PI协议的拥塞控制原理。TCP PI协议在假设网络初始稳定的情况下，在协议的慢启动阶段计算网络中RTT值以及PI控制器的参数值。进入拥塞控制阶段之后，通过网络参数来估算虚拟路由器缓存中的数据排队队长，将估算的数据队长与预设的目标队长进行比较，根据偏差值使用PI控制器计算发送端的数据发送速率。使用计算出来的发送速率计算周期内的拥塞窗口，用于数据包发送，从而达到拥塞控制的目的。在QualNet3.7网络仿真环境中，基于TCP Lite协议源代码实现了TCP PI协议。通过大量仿真验证了TCP PI拥塞控制协议的可行性，测试了TCP PI协议的性能，并与NewReno、Sack以及Westwood协议性能进行对比。在多种仿真场景下，TCP PI协议都有较好表现，提高了网络端到端的有效吞吐率。并且作为端到端协议，TCP PI协议独立于底层协议，简单易实现，向前兼容性好。