丁慧-无线网络的拥塞控制精品.pptVIP

无线网络环境下的拥塞控制 报告人：丁慧 研究背景 无线网络以其免布线、移动性、组网灵活性以及综合组网成本低等优势，成为网络发展的必然方向。 无线网络在可用带宽、网络延时、链路的误码率等方面和有线网络有非常大的区别，因此无法直接将应用于有线网络中的拥塞控制算法直接运用于无线网络。 拥塞控制是确保internet鲁棒性(robustness)的关键因素，也是各种管理控制机制和应用(如多媒体通信中QoS控制、区分服务）的基础 无线网络的三种基本类型 蜂窝网络（应用最为广泛） Ad—hoc网络 卫星网络 无线网络的拥塞控制方法 TCP协议性能的改进（研究的比较多） 中间节点的主动队列管理AQM（Active Queue Management） 引入控制理论联合优化 TCP协议性能的改进 Internet上95％的数据流使用的是TCP/IP协议 TCP的协议性能的改进对无线网络的拥塞控制具有特别重要的意义 TCP协议性能的改进 目前Interact实际使用的TCP Reno版本： 分组丢失 网络拥塞 无线环境： 网络拥塞：降低发送速率 分组丢失 信道错误：重传 TCP协议性能的改进（蜂窝网络） 方案一： F-TCP（分段处理方式） 原理：在有线链路段(固定主机FH到基站)和无线链路段(移动主机MH到基站)分别采取不同的策略，有线段使用标准TCP，无线段采用适于无线环境的改进协议 缺点：修改MH和中间结点的TCP，因此破坏了TCP连接的端对端语义。 TCP协议性能的改进 方案二： Snoop TCP、不完全应答法ACKP和WTCP 原理:方法一的改进，在基站设置TCP代理，它缓存每个分组。当无线链路出现错误，由代理重传。只要发送端的分组到达代理，它就回应ACK。因此发送端可以不断地发送，避免无线环境错误率导致吞吐量的下降 缺点：不改变TCP的端对端语义，但采用了TCP缓存在代理中保留通讯数据的“软”状态。 TCP协议性能的改进 方案三：显式拥塞通知ECN、显式丢失通知ELN和坏状态通知EBSN 原理：采用链路层将链路环境状态作为TCP的选项，放到ACK中反馈到TCP发送端，通知发送端链路在拥塞/非拥塞时丢失数据包的情况，由发送端依此采用相应的拥塞控制 缺点：实现困难，因为需要修改中间结点和发送端的TCP协议；不适合加密网络。 TCP协议性能的改进 方案四：前向纠错(FEC)和自动重传请求(ARQ) 原理：在链路层采取措施区分析数据丢失的原因，然后启动局部的快速重传机制。可以增加高层协议独立通信的可靠性，比较适合高误码率无线链路。 缺点：链路层重传可能会和TCP重传相互干扰。 TCP协议性能的改进 方案五： Vegas NCJ (TCP Vegas with non-congestion judgment) 原理：前面的方法是从试图减少非拥塞性分组丢失的角度考虑的，该方案则认为应该让TCP知道无线错误的存在，进而加以处理 优点：能够处理多分组的丢失．当多个分组丢失时，不会导致超时 Vegas NCJ Vegas 思想:通过RTT的测量值来控制窗口变化并计算发送端可发送的分组数目，以避免分组丢失。 RTT观察值增大，Vegas认为网络中出现拥塞并限制窗口大小； RTT减小，则认为网络拥塞已解除，增加窗口； 这样窗口在一个理想的环境下就可以稳定到一个适当的值。确切地说，在拥塞避免阶段，窗口变化如下： Vegas cwnd+1 ; if diff＜a cwnd= cwnd ; if a ≤ diff ≤ b cwnd-1 ; if b＜diff 其中baseRTT是最小采样得到的RTT值，a和b是常数 Vegas NCJ Vegas NCJ试图在缓存中保持a个分组，但不超过b个分组。 用diff值来测量在网络中此连接占用了多少额外的带宽： diffN，分组丢失可能是由于拥塞引起的，减小窗口; diffN，分组丢失可能是由于链路错误引起，不减小窗口大小； 其中N是设定的阈值 仿真结果分析 仿真模型： NS 仿真拓扑图： 包含3个节点：固定主机FH，基站BS和移动主机MH。在固定主机与基站之间为有线链路。在基站与移动主机之间为一条存在分组丢失可能的无线链路。 分组大小固定为512字节，窗口a和b设置为1和3 TCP Vegas 连接的cwnd的动态特性 无链路错误时TCP Vegas的窗口大小 TCP Vegas 连接的cwnd的动态特性 分组错误率为p=0.1 当检测到分组丢失,TCP Vegas将窗口减半，降低吞吐量。 Vegas NCJ连接的cwnd的动态特