Ad Hoc网络中TCP性能研究

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Ad Hoc网络实现了在没有基础设施环境下的移动节点自由互联,在军事领域及民用服务领域都有广泛的应用前景,因而受到了学术界广泛关注。其中,对Ad Hoc网络中可靠传输协议TCP性能的研究是一个重要领域,传统的TCP协议是针对有线网络设计的,它认为数据包的丢失皆是由网络拥塞造成,从而启动拥塞控制过程。然而Ad Hoc网络环境所具有的特殊性,使得传统的TCP协议的这一机制不再适用。其原因在于Ad Hoc网络中数据包的丢失可以是由节点移动造成的路由中断、MAC层的冲突和无线信道误码等因素造成,而传统的TCP协议却无法正确区分数据包丢失的原因,导致经常进行不必要的拥塞控制,其结果就是导致了TCP性能的下降。因此,如何有效的提高Ad Hoc网络中TCP性能成为一个重要研究课题。   本文首先介绍了TCP在Ad Hoc网络中面临的问题,然后分析了Ad Hoc网络MAC层中隐藏终端和暴露终端问题和网络层路由中断问题对TCP性能的影响。MAC层中隐藏终端和暴露终端问题会造成Ad Hoc网络信道资源的无序争用和浪费,增加数据碰撞的概率,严重影响网络的TCP性能,因此研究了BEB算法的不足,针对碰撞发生时,设置的窗口尺寸是当前窗口值的2倍,不能够精确的描述窗口,造成网络资源的浪费,因此,本文提出了一种改进的BEB算法AS-BEB。在网络层,针对路由中断造成TCP吞吐量和延时等性能下降的问题,基于TCP-F算法和ELFN算法的优势,本文提出了一种能够有效提高TCP性能的算法E-TPut,在该算法中引入一个新的状态“Frozen”。   为了验证算法的有效性,本文选择了具有开放源代码的NS2(Network Simulator v2)作为移动Ad Hoc网络的仿真工具,并在动态场景模拟环境中对AS-BEB算法、E-TPut算法和它们的综合方案进行了仿真,由仿真结果得出,这两种算法以及它们的综合方案能够提高TCP协议在Ad Hoc网络中的性能,并且这两种算法综合方案效果更好。
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