基于带宽估计的TCPW改进算法

TCP Westwood (TCPW)协议在误码率较高、带宽不稳定的无线网络环境下,已经表现出比传统TCP更为优越的性能,但它不能区分丢包的原因,在带宽利用率及性能上仍显不足.针对此问题,提出了TCPW改进算法TCPW-J,基于带宽估计值的变化情况划分网络拥塞等级,以区分拥塞丢包和无线丢包.仿真结果表明,TCPW-J算法提高了网络带宽利用率,并保持了较好的公平性和友好性.     

TCPW-REAL：基于无线网络的TCPW改进协议

传统的TCP协议在有线网络中能够良好地工作,但用于无线网络时则性能有所下降.其原因在于,传统的TCP协议无法分辨网络丢包原因,如网络拥塞、链路断开、信道错误或者链路改变.为了提高TCP协议在无线网络中的性能,提出了TCPW-REAL协议,该方案参考了TCPW协议,通过改变其时应答包流的计算方式来时带宽进行更精确的估测.同时,给出了TCPW-REAL的算法并利用仿真对算法进行了验证.分析和仿真结果表明,该方案能够有效地改进TCPW在无线网络的性能.     

一种TCP Westwood增强算法

TCP Westwood（TCPW）和Vegas都是基于测量的TCP增强算法。TCPW针对ACK流估算可用带宽，在无线网络领域已经表现出了较为明显的优越性，但是TCPW在慢启动和线性递增部分依然采用传统Reno的盲目递增的机制，导致发送端较为频繁的重传。通过对这两种算法的研究，提出一种增强算法，可以明显减少分组重传，提高有效吞吐量，去除TCP全局同步现象，更有效的利用瓶颈带宽。并通过网络仿真工具NS2验证了其在吞吐量，丢失率等方面的增强性能。     

基于RTT的TCPW拥塞控制算法的改进

无线网络受传输介质的限制,传输过程中会受到较大干扰,产生抖动,这种抖动会产生零星丢失而被拥塞控制机制误认为拥塞发生.TCP Westwood 协议(简称TCPW)就是这样不能区分拥塞丢失和无线抖动丢失,导致拥塞机制过于敏感,降低了带宽利用率.基于此,根据RTT值的估计对TCPW协议进行修改--称之为TCPW BR.该算法以测得的平滑RTT值并依据加权平均思想划分拥塞等级,判断拥塞丢失和无线抖动丢失.仿真结果表明,TCPW BR算法增强了无线网络对拥塞和随机差错的判断处理能力,提高了带宽利用率和吞吐量,并保持良好的公平性与友好性.     

基于往返延迟抖动区分丢包的TCPW改进

针对TCP Westwood(TCPW)在高误码率无线网络环境下不能区分无线丢包和拥塞丢包的问题,提出了一种基于往返延迟抖动区分丢包的TCPW改进协议,称之为TCPWBJ。它根据测得的往返延迟抖动划分拥塞等级,区分无线丢包和拥塞丢包,并根据拥塞等级进行相应的拥塞控制。仿真结果表明,TCPW BJ算法在高误码率无线网络中,显著提高了带宽利用率和吞吐量,并保持良好的公平性与友好性。     

三层建立虚拟簇的能量有效MAC协议

由于传感器节点本身不能自动补充能量或能量补充不足,节约能量是传感器网络MAC协议设计首要考虑的因素。而传统网络的MAC协议重点考虑节点使用带宽的公平性,提高带宽利用率和增加网络的实时性,这意味着传统网络的MAC协议不能直接用于无线传感器网络,需要研究新的适用于无线传感器网络的MAC协议。综合比较了已有的各种无线传感器网络MAC层协议优缺点,着重研究了EBRI-MAC协议,对这个协议进行了改进,提出TLVC-MAC 协议,采用基于路由信息分三层建立虚拟簇的方式进一步减少能量消耗,提高能量效率。     

混合无线链路高速网络中一种基于TCPW的拥塞控制改进算法

针对TCP Westwood算法(简称为TCPW)在同一窗口多个分组丢失的网络环境下吞吐量显著下降的缺陷,通过改进TCPW快速恢复机制,提出了一种新算法TCPW FR,并详细进行了仿真验证.仿真结果表明TCPW FR不仅保持了TCPW对无线环境的优良特性,而且有效提高了随机丢失率较高网络环境下的吞吐量.     

基于测量的TCP拥塞控制的公平性研究

通过分析传统TCP算法的局限性，讨论TCP Vegas、TCPW两种基于源端实时带宽测量拥塞控制算法的原理以及带宽分配的公平性，结合主动队列管理技术，提出一种基于加权缓存区容量分配RED算法．理论分析和仿真实验表明该算法提高了带宽分配的公平性．保持了网络的高吞吐量，并实现服务QoS保证.     

面向噪声丢包感知的无线网络拥塞算法

针对无线网络链路干扰大、误码率高等特点，以及TCP Westwood算法（TCPW）存在估算带宽时过度依赖包的反馈，缺乏区分传输过程中丢包类型的缺点等问题，提出一种TCPW拥塞控制优化算法--TCPW-F。该算法利用发送速率等构建拥塞因子[F]作为判断丢包类型的依据，同时对判定发生噪声丢包时的拥塞窗口进一步调整，避免噪声丢包引起的窗口下降，提高该情况下窗口的发送效率。仿真结果表明，TCPW-F算法在时延性能方面表现更优，单位时间抖动趋于稳定的速度更快。在同一信道带宽下增大包生成速率，改进算法的实时吞吐量明显高于原算法，具备一定的噪声丢包感知能力，无线网络的TCP传输质量获得较大改善。     

基于OMNeT++的Ad Hoc网络跨层协议栈仿真

针对OMNeT++的MFW组件中物理层和MAC层模块的错误进行修正和功能改进,实现基于RBAB的IEEE 802.11b协议速率自适应数据传输,建立移动Ad Hoc网络跨层协议栈模型的网络仿真框架,实现将Ad Hoc网络MAC层的速率自适应机制与其路由协议联合优化设计的仿真。结果表明,在移动环境下,采用跨层设计的网络协议栈能大幅提高Ad Hoc网络系统的性能。     

无线网络TCP协议纯端到端解决方案研究

针对无线环境中误码率偏高的特点,着重讨论改善TCP协议性能的方案,并重点研究了纯端到端解决方案中的两种典型TCP协议：TCPW和TCP-Real协议。纯端到端解决方案保持了TCP协议端到端的语义。通过不同误码率下传输性能的仿真,表明两种协议在无线环境下性能均明显优于其他TCP协议。     

基于GEO卫星链路丢包区分的TCP Westwood改进算法

在分析TCP Westwood (TCPW)算法优缺点的基础上,针对其应用于同步轨道(GEO)卫星链路时存在的不足,结合Vegas、Veno及LogWestwood+等改进算法的优势,基于预测的下一时刻的网络带宽,把窗口调整与带宽利用情况相结合,提出了一种新的适合于GEO卫星链路的基于丢包区分的TCP Westwood改进算法。改进算法将每个阶段的窗口调整与带宽估计、网络状态紧密联系起来,结合网络状态和带宽估计判断拥塞窗口的合理性,动态地调整拥塞窗口,使拥塞即将发生时,窗口能及时下降到适宜的水平,尽量避免由于拥塞而导致的分组丢失。仿真结果表明,改进算法提高了TCP westwood在GEO卫星链路中应用时的性能,具有较好的吞吐量、公平性、友好性和较低的丢包率。     

一种适用于有线-无线混合网络的性能增强代理

为了改善传输控制协议(TCP)在无线网络中的传输性能,提高链路带宽利用率,提出一种适用于有线-无线混合网络环境的性能增强代理( PEP),并在此代理中采用新的流量控制算法.实验结果表明:与标准TCP协议相比,使用此PEP能够显著增加无线链路的带宽利用率,提高TCP在长时延环境下的传输性能.     

Improving TCP performance in heterogeneous mobile environments by exploiting the explicit cooperation between server and mobile host

In recent years, many different kinds of wireless access networks have been deployed and become inseparable parts of the Internet. But TCP, the most widely used transport protocol of the Internet, was designed for stationery hosts. It faces severe challenges when user moves around in these networks and handoff occurs frequently. In this paper, we investigate the potential benefits of bringing explicit cooperation between TCP server and mobile host.For this purpose, TCP HandOff (TCP-HO), a practical end-to-end mechanism, is designed for improving TCP performance in heterogeneous mobile environments. TCP-HO assumes that a mobile host is able to detect the completion of handoff immediately and has a coarse estimation of new wireless link’s bandwidth. When a mobile host detects handoff completion, it will immediately notify the server through two duplicate ACKs, whose TCP option also carries the bandwidth of new wireless link. After receiving this notification, the server begins to transmit immediately and keeps updating ssthresh according to the bandwidth from mobile host and its new RTT samples. This update will end after four RTT samples or after congestion is detected.TCP-HO has been implemented in FreeBSD 5.4. Experimental results indicate that in heterogeneous mobile environments, TCP-HO can improve TCP performance a lot without adversely affecting cross traffic even when mobile host only has a coarse estimation of new wireless link’s bandwidth. Considering that more and more users are accessing the Internet through heterogeneous wireless networks and mobile host could have a coarse estimation of wireless link’s bandwidth, it should be worthwhile to change both server and mobile host for improving TCP performance.     

领域专用低延迟高带宽TCP/IP卸载引擎设计与实现

针对量化高频交易应用场景对数据传输低延迟高带宽的需求,定制一种领域专用的TCP/IP协议栈,并将其卸载到专用硬件加速模块上。采用模块化设计实现专用硬件逻辑,并与FAST协议硬件加速模块共同构成完整的低延迟高带宽高频交易系统。通过调整最大报文长度,实现64 Byte数据对齐,提升内核与高带宽内存（HBM）间的读写速率,并对内存结构进行优化,实现主机端与HBM间的4通道并行读写管理。对各功能模块进行数据流优化,最终构建全流水线架构。模块间统一使用AXI4-Stream接口连接,并绕过内存进行数据传输,实现传输性能的提升。实验结果表明,TCP/IP卸载引擎在Xilinx Alevo U50数据中心加速卡上可获得38.28 Gb/s的网络吞吐率,基础网络通信穿刺延迟最低为468.4 ns,在叠加FAST解码协议后延迟为677.9 ns,与传统软件处理网络堆栈（Intel i9-9900x+9802BF）的方式相比,TCP/IP引擎的吞吐率提升1倍,延迟降低为1/12,且延迟稳定,波动范围在10 ns左右,在满足量化高频交易场景需要的同时,有效减轻了CPU的负载。     

基于带宽估计和ECN的无线TCP改进

针对无线环境下TCP调用拥塞控制算法致使性能下降的问题,提出一种基于带宽估计和显式拥塞通知的无线TCP改进方法。在数据发送端采用带宽估计算法优化拥塞窗口尺寸,与具有显式拥塞通知的路由器配合区分分组丢失性质,利用选择性确认选项,加快单窗口多包丢失时拥塞窗口恢复速度。仿真结果表明,改进后的TCP吞吐量超过TCP_SACK近30%,超过TCP_Reno近52%。