无线传感器网络的TCP性能改进

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无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术,在军事、环境、医学、空间探索以及工业、民用等领域具有广泛的应用前景。因此,无线传感器网络技术被称为21世纪最重要的前沿技术之一,成为当前世界各国的研究热点。   本文首先对无线传感器网络的传输控制协议进行了介绍。由于无线传感器网络不同于一般无线网络的特点,现有的传输控制协议都不再适用,因此在文中我们简单的分析了传输控制协议在无线传感器网络中存在的一些问题,以及无线传感器网络传输控制协议的设计目标。在这些设计目标中最主要包括数据可靠性和拥塞控制两个方面。本文还简单介绍了现有的一些无线传感器网络的传输控制协议。   针对传统TCP慢启动机制在无线传感器网络中存在的问题,本文提出了两种新的慢启动机制:P-Slow-Start(Parameter Slow-Start)和PTCP(Phase-divided TCP)。   P-Slow-Start的提出是为了解决标准TCP慢启动阶段后期拥塞窗口增长过快的问题。在P-Slow-Start机制中,在慢启动阶段的前期拥塞窗口遵循指数增长的规律,后期通过参数的方式来控制拥塞窗口的增长速率,而前期与后期的分界也通过另一个参数来控制。由于在慢启动阶段的后期拥塞窗口以较小的幅度增长,变化比较平滑,不会向网络中突发大量的数据包,从而保持了网络的稳定。通过仿真分析,与传统的TCP慢启动机制相比,P-Slow-Start减少了分组丢失和网络延迟,提高了网络吞吐量。   PTCP的提出是为了解决标准TCP慢启动阶段前期拥塞窗口增长过慢而后期拥塞窗口增长过快的问题。在PTCP机制中,在慢启动阶段的前期增大拥塞窗口的增长速率,而在后期减小拥塞窗口的增长速率。根据无线传感器网络资源有限的特点,这种拥塞窗口增长方式能够在慢启动阶段前期加大数据包的传输,以充分利用网络的资源;在慢启动阶段后期降低数据发送速率,尽量避免网络拥塞。通过仿真对比,PTCP有效地避免了无线传感器网络中的拥塞控制问题,减少了分组丢失,提高了网络性能。
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