無線網(wǎng)絡(luò)傳輸性能改進研究

劉佳

【摘要】 近年來，計算機網(wǎng)絡(luò)以及通信技術(shù)的快速發(fā)展使得無線網(wǎng)絡(luò)的重要性越來越突出。然而，無線網(wǎng)絡(luò)的部分特性卻給無線網(wǎng)絡(luò)中TCP協(xié)議性能的發(fā)揮產(chǎn)生了一些阻礙影響。針對此問題，本文首先分析了傳統(tǒng)TCP在無線網(wǎng)絡(luò)中存在的一些問題，并且在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的改進方案來提高無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。

【關(guān)鍵詞】 無線網(wǎng)絡(luò) TCP協(xié)議 傳輸性能

TCP協(xié)議是根據(jù)有線網(wǎng)絡(luò)容易達到網(wǎng)絡(luò)飽和的特性而設(shè)計的一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)狀況良好的有線網(wǎng)絡(luò)中，TCP協(xié)議的擁塞控制算法能夠通過對網(wǎng)絡(luò)帶寬進行有效利用，使得有線網(wǎng)絡(luò)具備較高的吞吐量，從而避免了網(wǎng)絡(luò)飽和而造成的網(wǎng)絡(luò)崩潰現(xiàn)象的發(fā)生，有效的維持有線網(wǎng)絡(luò)的正常運行。然而，TCP協(xié)議在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，并不能夠發(fā)揮出良好的性能。因此，為了能夠使無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能得到很好地發(fā)揮，對無線網(wǎng)絡(luò)中的TCP協(xié)議的改進是很有必要的。

一、傳統(tǒng)TCP在無線網(wǎng)絡(luò)中存在的問題

1、不能有效判斷網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。一般來講，有線網(wǎng)絡(luò)只具有擁塞和非擁塞這兩種狀態(tài)，因此，網(wǎng)絡(luò)終端在控制網(wǎng)絡(luò)傳輸時只需要對此種狀態(tài)進行判斷即可。然而，對無線網(wǎng)絡(luò)進行網(wǎng)絡(luò)傳輸控制時，除了需要對無線網(wǎng)絡(luò)的擁塞與非擁塞狀態(tài)進行判斷之外，還需要對無線網(wǎng)絡(luò)的斷開狀態(tài)以及切換狀態(tài)進行判斷，因此，相對有線網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制而言，無線網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)包時，TCP發(fā)送端會啟動快速重傳算法，而且位于TCP發(fā)送端的超時計數(shù)器在這個時候會對丟失的數(shù)據(jù)包進行超時重傳，在這種發(fā)送端認為網(wǎng)絡(luò)達到飽和狀態(tài)的情況下，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)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(fā)送窗口的大小來達到緩解無線網(wǎng)絡(luò)壓力的目的。但是，無線網(wǎng)絡(luò)中，造成數(shù)據(jù)包丟失的原因有很多種，不只是因為網(wǎng)絡(luò)飽和，因此，由網(wǎng)絡(luò)飽和導致TCP擁塞控制算法的盲目啟動只會降低無線網(wǎng)絡(luò)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(fā)送端接收到確認數(shù)據(jù)包數(shù)量的不斷增加，數(shù)據(jù)發(fā)送端的發(fā)送窗口就會不斷的增大。然而，在數(shù)據(jù)包較低的傳輸速度下，無線網(wǎng)絡(luò)就不能夠得到充分的利用，此外，無線網(wǎng)絡(luò)的部分特性極大的增加了確認數(shù)據(jù)包丟失的概率，從而大大降低了無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。

二、無線網(wǎng)絡(luò)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(xié)議，把傳輸過程中出現(xiàn)的各類錯誤交由TCP發(fā)送端處理，這樣一來，TCP就能夠?qū)Ω黝愋问降臄?shù)據(jù)包丟失進行準確的區(qū)分，從而就能夠?qū)Ω黝悅鬏敪h(huán)境下數(shù)據(jù)包丟失的情況做出有效的處理。首先是對數(shù)據(jù)包丟失的原因進行判斷，其次根據(jù)原因采取相應(yīng)的措施。在判斷數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)包丟失類型。另外一種是帶寬估計算法，直接對網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬進行估算。

2、數(shù)據(jù)鏈路層的改進方案。數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)鏈路層。TCP協(xié)議之所以不能夠在無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮出良好的性能，就是因為無線網(wǎng)絡(luò)的自然屬性不同于有線網(wǎng)絡(luò)，因此，從底層出發(fā)來改善TCP能夠有效的解決TCP在無線網(wǎng)絡(luò)中面臨的問題。由于數(shù)據(jù)鏈路層位于物理層上，因此，數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議不僅可以相對快速的接收數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議上各項操作的執(zhí)行與高層協(xié)議之間都是相互獨立的，因此對于無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的各類分層結(jié)構(gòu)，該方案也具有極強的適應(yīng)性，因此，就沒有必要去維持各種連接狀態(tài)。一般來講，數(shù)據(jù)鏈路層的改進方案主要有自適應(yīng)數(shù)據(jù)幀長方案、自適應(yīng)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(fā)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(wǎng)絡(luò)被固定發(fā)送端屏蔽的時候，就會發(fā)生數(shù)據(jù)包丟失的現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)中隱藏固定發(fā)送端來解決數(shù)據(jù)包丟失問題，而不用去對TCP協(xié)議作出任何修改。在這種情況下，就不會因為數(shù)據(jù)包的比特發(fā)生錯誤而使TCP發(fā)送端盲目的啟動擁塞控制算法，這樣一來，就能夠使無線網(wǎng)絡(luò)中TCP的性能得到有效的提升。

三、總結(jié)

無線網(wǎng)絡(luò)給人們的生產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)中TCP協(xié)議性能的發(fā)揮，使無線網(wǎng)絡(luò)不能夠得到很好的利用。針對無線網(wǎng)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(fā)揮作用。然而，在改進無線網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)以及通信技術(shù)的不斷發(fā)展，這些問題能夠得到很快的解決。

參 考 文 獻

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