無線網絡傳輸性能改進研究

劉佳

【摘要】 近年來，計算機網絡以及通信技術的快速發展使得無線網絡的重要性越來越突出。然而，無線網絡的部分特性卻給無線網絡中TCP協議性能的發揮產生了一些阻礙影響。針對此問題，本文首先分析了傳統TCP在無線網絡中存在的一些問題，并且在此基礎上提出了相應的改進方案來提高無線網絡的傳輸性能。

【關鍵詞】 無線網絡 TCP協議 傳輸性能

TCP協議是根據有線網絡容易達到網絡飽和的特性而設計的一種網絡協議，在網絡狀況良好的有線網絡中，TCP協議的擁塞控制算法能夠通過對網絡帶寬進行有效利用，使得有線網絡具備較高的吞吐量，從而避免了網絡飽和而造成的網絡崩潰現象的發生，有效的維持有線網絡的正常運行。然而，TCP協議在無線網絡環境中，并不能夠發揮出良好的性能。因此，為了能夠使無線網絡的傳輸性能得到很好地發揮，對無線網絡中的TCP協議的改進是很有必要的。

一、傳統TCP在無線網絡中存在的問題

1、不能有效判斷網絡狀態。一般來講，有線網絡只具有擁塞和非擁塞這兩種狀態，因此，網絡終端在控制網絡傳輸時只需要對此種狀態進行判斷即可。然而，對無線網絡進行網絡傳輸控制時，除了需要對無線網絡的擁塞與非擁塞狀態進行判斷之外，還需要對無線網絡的斷開狀態以及切換狀態進行判斷，因此，相對有線網絡的擁塞控制而言，無線網絡的擁塞控制就顯得尤為復雜。

2、盲目啟動擁塞控制機制。在接收到三個相同的確認數據包時，TCP發送端會啟動快速重傳算法，而且位于TCP發送端的超時計數器在這個時候會對丟失的數據包進行超時重傳，在這種發送端認為網絡達到飽和狀態的情況下，網絡數據發送端就會及時的啟動擁塞控制算法，通過減小慢啟動閾值以及發送窗口的大小來達到緩解無線網絡壓力的目的。但是，無線網絡中，造成數據包丟失的原因有很多種，不只是因為網絡飽和，因此，由網絡飽和導致TCP擁塞控制算法的盲目啟動只會降低無線網絡的性能。

3、窗口管理機制不健全。在擁塞避免以及慢啟動這兩個階段，隨著發送端接收到確認數據包數量的不斷增加，數據發送端的發送窗口就會不斷的增大。然而，在數據包較低的傳輸速度下，無線網絡就不能夠得到充分的利用，此外，無線網絡的部分特性極大的增加了確認數據包丟失的概率，從而大大降低了無線網絡的傳輸性能。

二、無線網絡傳輸性能的改進方案

1、端到端的改進方案。所謂端到端的改進就是修改TCP協議，把傳輸過程中出現的各類錯誤交由TCP發送端處理，這樣一來，TCP就能夠對各類形式的數據包丟失進行準確的區分，從而就能夠對各類傳輸環境下數據包丟失的情況做出有效的處理。首先是對數據包丟失的原因進行判斷，其次根據原因采取相應的措施。在判斷數據包丟失原因的時候通常采取兩種算法，其中一種是NCPLD算法，通過對時延閾值以及往返時延的大小進行比較，來判斷數據包丟失類型。另外一種是帶寬估計算法，直接對網絡的可用帶寬進行估算。

2、數據鏈路層的改進方案。數據鏈路層的改進方案旨在從底層來對TCP性能進行改善，這里所說的底層就是數據鏈路層。TCP協議之所以不能夠在無線網絡中發揮出良好的性能，就是因為無線網絡的自然屬性不同于有線網絡，因此，從底層出發來改善TCP能夠有效的解決TCP在無線網絡中面臨的問題。由于數據鏈路層位于物理層上，因此，數據鏈路層協議不僅可以相對快速的接收數據幀丟失的各類信息，還可以有效的對物理層進行控制。此外，由于數據鏈路層協議上各項操作的執行與高層協議之間都是相互獨立的，因此對于無線網絡協議中的各類分層結構，該方案也具有極強的適應性，因此，就沒有必要去維持各種連接狀態。一般來講，數據鏈路層的改進方案主要有自適應數據幀長方案、自適應糾錯編碼、FEC/ARQ混合機制以及TCP-DCR。

3、分段連接改進方案。在分段連接方案中，TCP連接被分段成兩部分，一部分作為固定發送端與基站的連接，另一部分作為基站與移動終端的連接。當無線網絡被固定發送端屏蔽的時候，就會發生數據包丟失的現象，而分段連接方案則可以有效地解決該問題，通過在無線網絡中隱藏固定發送端來解決數據包丟失問題，而不用去對TCP協議作出任何修改。在這種情況下，就不會因為數據包的比特發生錯誤而使TCP發送端盲目的啟動擁塞控制算法，這樣一來，就能夠使無線網絡中TCP的性能得到有效的提升。

三、總結

無線網絡給人們的生產及生活帶來極大的便利，然而，其自身的一些特性卻影響了無線網絡中TCP協議性能的發揮，使無線網絡不能夠得到很好的利用。針對無線網路中TCP面臨的一系列問題，要采取有效的措施對其進行改進，使其更好地發揮作用。然而，在改進無線網絡傳輸性能的過程中還存在許多其它的問題，比如TCP的友好性以及公平性問題等，相信隨著計算機網絡以及通信技術的不斷發展，這些問題能夠得到很快的解決。

參 考 文 獻

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