計算機無線網絡通信中的傳輸控制技術研究

龔 嬌

（吉林司法警官職業學院，吉林 長春 130062）

1 引言

計算機通信技術為網絡信息傳輸的主要技術，其能夠在多種外在環境的干擾下，實現網絡中數據信息的傳輸控制。但在計算機通信與其他網絡技術的融合過程中，網絡通信會受到信道誤碼、節點移動、數據處理時延等信息傳輸條件的影響，而發生TCP連接、信道傳輸帶寬、數據時延長或傳輸差錯的問題。本文圍繞無線網絡計算機通信的信息傳輸控制，進行通信系統與傳輸控制技術的分析。通過對通信系統信息傳輸實施要點的掌握，完成網絡數據傳輸效率與傳輸質量的提高。

2 計算機通信系統的組成結構與工作原理

2.1 計算機通信系統的組成結構

當前計算機通信系統主要包括主機、通信子網和資源子網三部分內容，其中又存在著一系列的軟硬件設備與通信協議。主機、通信子網和資源子網之間的通信協議，則主要負責對不同主機中的網絡信息通信，進行準入協議與網絡傳輸端口的協調。其中，通信子網主要利用結點交換機，進行通信鏈路各個通信設備的連接，并完成通信數據信息的轉發與傳輸。在通信子網中的通信控制交換機，能夠完成網絡中通信設備的連接。通過網絡中的終端傳輸接口，將數據信息傳輸至資源子網的主機中，從而完成不同主機之間的報文信息傳輸。

資源子網包括主機、終端控制器、數據庫與外設接口等硬件設備，以及其他軟件資源與通信協議。終端控制器包括移動智能終端、PC等輸入輸出設備，其可以通過主機系統或結點交換機，連入到信息傳輸網絡中。而通信系統數據庫能夠完成對分布式通信系統，多個主機數據信息的存取與修改，以完成通信系統中數據信息的存儲與共享。最后為各種應用系統與軟件，以及信息傳輸中的通信協議，多個通信系統協作才能完成數據信息的傳輸。通過網絡中的數據處理軟件，進行數據信息的處理與資源共享。計算機通信系統的組成結構如圖1所示：

圖1 計算機通信系統的組成結構

2.2 計算機通信系統的工作原理

計算機通信系統主要依靠計算機、通信技術，進行網絡空間的遠程信息傳輸與資源共享，以完成具有獨立功能的計算設備的連接。在計算機通信系統中，存在著眾多的網絡結點與線路，不同線路共同實現網絡結點，以此形成計算機網絡的拓撲結構。通信數據信息在傳輸的過程中，主要通過通信子網中的線路或廣播信道，進行點到點之間的線狀或環狀數據連接。用戶可以根據自身的數據獲取需要，從輸入線路中進行數據信息的錄入與處理，也可以通過通信系統的輸出端口，進行遠程信息傳輸與資源共享。同時在這一網絡信息傳輸過程中，需要利用各種存在的TCP/IP協議，進行不同計算機網絡中數據傳輸設備的通信。當前根據TCP/IP協議體系結構，可將計算機網絡分為七個信息傳輸層，主要包括物理層、網絡層、數據鏈路層、會話層、傳輸層、表示層和應用層。層與層之間通過多種協議標準，完成TCP/IP設備中網絡地址的統一分配。TCP/IP協議在數據傳輸過程中，主要功能如下：（1）首先TCP協議會根據數據的類別，將不同數據歸類編號并封裝為若干數據包，然后IP協議會將發送IP地址、接收IP地址寫入數據包，再進行數據信息的發送。（2）不同數據包在通信網絡的傳輸過程中，可能通過不同的網絡鏈路與信道進行傳輸，由此會出現數據內容錯亂或丟失的情況。而TCP協議能夠對傳輸中的錯誤進行檢查與糾錯，以保證數據信息在傳輸中的安全。計算機通信系統的信息傳輸層如圖2所示：

圖2 計算機通信系統的信息傳輸層

3 計算機無線網絡通信中傳輸控制存在的問題

當前無線網絡主要由網絡管理系統（NMS），基站控制器（BSC）、基站（BS）和用戶站（SS）等組成。對于無線網絡中的通信傳輸控制，由于受到外部網絡電波與用戶無規律流動的干擾，會出現數據信息傳輸延遲抖動、信道誤碼與丟包等問題。現階段無線網絡通信中的傳輸控制，主要存在以下幾方面難題：

3.1 計算機無線網絡通信中傳輸控制的信道誤碼

無線網絡主要在室外進行數據傳輸，其無線信道中的數據傳輸，必然會受到外界地物環境的折射、反射等，以及各種空間噪聲干擾，而出現信道誤碼、數據包丟失等狀況。在借助傳統TCP協議進行發送端、接收端之間的數據傳輸時，對那些未知數據或存在錯誤信息的數據包，系統會對其進行丟棄處理。而信息發送端也會在未接收到確認字符的情況下，重新發送原有的數據包，并減小發送端擁塞窗口的大小，以降低通信傳輸控制過程中的數據吞吐量。而且在發送端、接收端網絡帶寬分布不均的情況下，用戶移動端在向發送端傳輸字符串信息過程中，會產生數據擁堵或延遲抖動的問題，這嚴重影響發送端對網絡丟失數據包的統計。因此對通信鏈路數據包傳輸控制的錯誤判斷，大大降低通信網絡的傳輸性能。

3.2 計算機無線網絡通信中的節點移動與傳輸延遲

當前移動用戶可以借助于單跳基站無線接入，將相應無線接收設備接入到有線網絡，基站（BS）設備也需要通過無線網絡，回傳數據至移動用戶的接收設備。在用戶使用無線網絡進行通信的過程中，需要在不同基站覆蓋區域進行移動，這就導致自組織網絡（MANET）工作的切換問題。這一無線網絡通信中傳輸鏈路、路由的改變，會導致TCP網絡協議通信的數據包丟失，從而造成數據傳輸控制的擁堵問題。在傳統TCP網絡協議的限制下，單位時間內無線信道傳輸的數據流會迅速下降，最終出現數據傳播與處理的延遲。特別是對于衛星信道的網絡數據傳播，存在著網絡信道利用率與數據傳輸的延遲難題。因此需要針對無線網絡通信傳輸控制的諸多問題，制定TCP無線網絡傳輸的改進協議，才能保證數據傳輸的實時性與安全性。

4 計算機無線網絡通信傳輸控制技術的改進策略

4.1 計算機無線通信傳輸中誤碼丟包的改進措施

4.1.1 無線通信傳輸中Snoop代理的數據包抓取

Snoop代理是Solaris系統中的數據包抓取工具，其能夠在無線網絡程序的通信過程中，捕獲傳輸的IP數據包內容。當前Snoop代理主要位于通信基站的網絡傳輸層，其負責對基站流通數據包的監測，并通過重傳數據包來減少發送端、接收端之間的信道誤碼率。因此對于每個數據包在無線網絡中的傳輸，Snoop代理都會使用超時計時器，進行數據包傳輸與丟失情況的統計，并對那些未確認的數據包信息進行緩存。而對于那些捕獲的數據包內容，Snoop代理會運用一行或多行字符串進行顯示，并僅顯示傳輸最高層的協議信息。在利用Snoop代理進行數據包的重傳，可以在不修改發送端TCP協議的前提下，展開數據包重新發送，以及對重復字符串信息進行丟棄，由此降低數據發送端的擁堵問題，并有效提升無線網絡的數據傳輸量。

4.1.2 無線通信中WTCP與ITCP代理的傳輸控制

WTCP代理也借助于eNodeB基站，來完成TCP報文數據傳輸與重傳工作，以最大程度減少無線網絡中數據包丟失所造成的擁塞現象。但WTCP代理并不設置相應的超時計時器進行數據重傳耗費時間的計量。因此在WTCP代理中數據發送的往返延遲，不會受到eNodeB基站數據包重傳的影響。在運用WTCP代理建立網絡連接的過程中，用戶接收端會向數據服務器發送申請，然后eNodeB基站會發送相應的字符串報文至用戶端，表示收到用戶接收端的請求。在完成發送端、接收端之間的連接建立后，就能夠實現不同網絡終端的數據信息傳輸。eNodeB基站中存在WTCP代理、IP代理等網絡層級，WTCP代理能夠對IP中的數據包進行緩存，對于那些不符合序列要求的數據包，WTCP會將其認定為信道鏈路錯誤，并通過對發送端擁塞窗口的設置，來進行端到端數據傳輸時延的控制。而ITCP代理在無線通信傳輸控制中的應用，主要起到增大無線傳輸鏈路數據吞吐量，降低網絡信道誤碼率的作用。無線通信中WTCP代理端到端傳輸控制如圖3所示：

圖3 無線通信中WTCP代理端到端傳輸控制

4.1.3 無線通信中重傳丟失檢測與區分的傳輸控制

由于無線信道中數據傳輸的誤碼率較高，因此使用重傳丟失檢測與區分代理，進行擁塞窗口與數據重傳的控制，可以有效減少數據丟包或重傳的概率。重傳丟失檢測與區分（DDLRP）通常借助于擁塞警告(CW)，進行信道擁塞或非擁塞的丟包檢測。在發送端出現信息傳輸擁塞的情況下，路由器會發送相應的字符串擁塞警告，來通知發送端進行數據包的重傳，并對丟失的數據包進行檢測。在發送端收到擁塞警告為1，則會啟動丟失數據包的擁塞控制；而發送端收到擁塞警告為0的情況，則表明數據包丟失不是擁塞造成的。

4.2 計算機無線通信傳輸中鏈路中斷的改進措施

在無線通信網絡中對于傳輸鏈路的控制，主要通過發送端發送窗口、網絡超時重傳等的凍結，進行網絡傳輸鏈路中斷的感知，以及0窗口字符串信息的發送。其中發送端發送窗口通常借助于網絡中間節點，或者服務器/瀏覽器（BS）網絡架構中的信號強度，進行網絡鏈路中斷的感知。其中0窗口字符串信息為鏈路中斷的信號，發送端在收到該信息后，會對發送窗口的狀態信息進行凍結，以避免超時重傳情況的發送。之后使用零窗口探測定時器（ZWP），展開鏈路中斷的檢測活動，然后將0窗口字符串信息發送給移動用戶，最終對恢復后的鏈路進行數據重傳。通過在10Mb/s網絡中進行模擬中斷實驗得出，在發送端發送窗口網絡凍結的情況下，可以有效增大傳輸鏈路的數據吞吐量，并提升TCP代理的性能與傳輸高效性。而對于無線網絡中用戶節點移動的問題，需要通過對網絡超時重傳的凍結，進行數據包重傳速率的控制，以減少頻繁重傳產生的時間間隔。在進行發送端發送窗口、網絡超時重傳等的凍結后，可以有效降低鏈路中斷而造成數據包丟失狀況，提升TCP的網絡傳輸性能。

4.3 計算機無線通信傳輸中數據時延的改進措施

當前無線信道中的網絡通信與數據傳輸，存在著發送端帶寬大于接收端帶寬的情況。而且由于多個用戶對無線傳輸帶寬的使用，造成數據往返傳輸過程的時延抖動問題，進而致使網絡傳輸控制中數據吞吐量的降低。通過引入非擁塞丟失控制（TCPNCL）的數據時延解決方式，能夠改進網絡鏈路數據時延抖動的難題，從而減少發送端對丟失數據包的超時重傳。通過利用擁塞確定計時器、超時重傳計時器等，進行數據重傳過程中的擁塞控制。首先在完成擁塞確定計時器的開啟后，可以對發送端接收的字符串數據進行檢測，并分析發生超時重傳現象的主要原因。若由于數據包丟失而導致超時重傳，則需要確認重傳的數據包；若由于數據時延抖動導致超時重傳，則要在不啟用擁塞控制的情況下，對數據包往返時延進行更新，以保證無線通信傳輸中的性能穩定。

5 結語

在計算機通信與集成技術高速發展的前提下，不同網絡系統的信息傳輸，已成為各個行業數據交換的主要渠道。但在網絡信道誤碼、節點移動、數據處理時延等干擾的情況下，計算機通信傳輸存在著相應的信道誤碼數據包丟失、信道誤碼與網絡擁塞等問題。因此在計算機通信的數據傳輸過程中，需要通過多種TCP網絡傳輸協議與代理技術的構建，來推動發送端、接收端之間數據傳輸的透明化，提升無線信道網絡數據傳輸的吞吐量，并保障通信空間中數據信息的高效、穩定與安全傳輸。