显式控制协议在Ad Hoc网络中的应用

Ad hoc网络是一种无基础设施、无中心控制的分布式自组织对等式网络,在紧急情况下能够简单迅速搭建。而传统的TCP拥塞控制协议在Ad Hoc网络中表现出不稳定性,不公平性,带宽利用率不高以及随着跳数增加吞吐量减少等问题。eXplicit Control Protocol(XCP),即显式控制协议,是一个基于反馈的拥塞控制协议,其通过对注入网络的数据流设置标记并由网络向发送端发送准确定量的反馈信息来实现拥塞控制。本文简单阐述了TCP拥塞控制协议及其一些改进方案在Ad Hoc网络中的缺陷,并主要针对XCP在Ad Hoc网络中的运用WXCP进行了详细的分析和讨论。     

基于自适应加权平均的TCP友好拥塞控制机制

TCP友好拥塞控制是保证实时媒体流和组播业务在Internet广泛应用的关键技术.基于收端TCP模拟方案TEAR(TCP emulation at receivers),提出了一个根据丢包类型和当前拥塞周期的持续时间动态调整加权平均参数的拥塞控制机制,称为自适应TCP友好拥塞控制方案ATFCC(adaptive TCP-Friendly congestion control).仿真结果表明,ATFCC方案在速率平滑程度和TCP友好性方面的性能优于TCP友好速率控制协议TFRC(TCP-Friendly rate control).     

网络拥塞控制模型Hopf分岔的PD控制

网络拥塞会导致信息丢失,时延增加,甚至系统崩溃。由于无线接入网络中的时变衰落和分组错误率,使得TCP协议在网络拥塞控制更加复杂。TCP Westwood是专门为高速无线网络设计的,大大提高了网络带宽的利用率,改善了网络性能。TCP Westwood/AQM拥塞控制的连续流体流模型被引用,源端采用TCP Westwood拥塞控制协议,路由器端采用主动队列管理(AQM)机制中的随机早期检测(RED)算法。为了延迟无线接入网络拥塞控制模型中霍普夫(Hopf)分岔现象的发生,采用比例微分(PD)控制器,通过选择通信延迟作为分岔参数,分析无线网络系统中的Hopf分岔行为,并由理论分析得知当分岔参数超过临界值时系统发生Hopf分岔。利用中心流形和规范型理论,推导得出系统发生Hopf分岔的条件和反映Hopf分岔性质,方向和周期的参数,数值仿真验证理论分析的准确性,表明PD控制器的有效性。     

显式拥塞控制研究

随着互联网络技术的发展,高带宽延迟积的高速网络成为主流网络,TCP拥塞控制算法因为协议固有的设计缺陷,无法理想地处理高速网络中的拥塞问题,显式拥塞控制协议有效地克服TCP的设计缺陷,较为理想地解决这些问题。论述显式拥塞控制的工作流程以及三种显式拥塞控制协议XCP、EMKC和JetMax。     

基于带宽测量拥塞控制分阶段慢启动改进机制

用端到端实时在线网络带宽测量方法进行TCP拥塞控制慢启动改进算法的研究。TCP拥塞控制慢启动存在发送速率变化幅度大、网络性能低的问题。本文分析相关慢启动改进算法及其局限,结合端到端时延带宽模型分析,提出了端到端网络带宽测量方法,实现了基于带宽测量的分阶段平滑慢启动改进算法MP-start,得出了灵活慢启动参数模型并实现了自适应参数设置。仿真结果表明,拥塞窗口中多个分组丢弃概率大大降低,网络传输性能得到了明显改善。     

新一代的拥塞控制机制-XCP的研究

算法和分析表明,随着带宽延迟的增加,不管采用何种队列调度策略,TCP都变得不稳定和难于收敛.提出了一种新的拥塞控制机制-XCP(eXplicit Control Protocol),一个比TCP更加有效和公平的拥塞控制协议,并在模拟的环境中对XCP和TCP协议的性能进行了分析和比较.     

通用拥塞控制及其在Linux内核中的实现

目前Internet上的拥塞控制采用以TCP为核心的基于窗口技术的端到端（end-to-end)控制方法,具有丢包、响应速度慢等缺陷,造成网络资源的极大浪费。文中提出的通用拥塞控制方法通过对拥塞的早期检测和在相邻节点间交换拥塞控制信息等方法,使网络能对拥塞做出快速响应,从而有效地克服了端到端拥塞控制方法的缺陷,实验结果表明,采用通用拥塞控制的网络在吞吐量和抖动等性能上均优于端到端拥塞控制。     

一种TCP博弈模型的Nash均衡存在性分析与仿真

在当今的Internet中,远程教学、大规模传输等“不响应拥塞”应用与日剧增,使得端系统有动机更改拥塞控制方案以满足自己的需要,这加重了Internet拥塞。一般希望通过研究用户非合作博弈行为的Nash均衡来规范自私的端用户行为。阐述了TCP拥塞博弈模型,主体为采取TCP协议的端用户,策略为TCP端用户的慢启动拥塞窗口递增参数。通过数学分析方法论证了网络方对TCP流没有额外的处罚时,TCP博弈存在Nash均衡。同时,通过Ns2仿真工具验证了当路由器采用DropTail队列管理算法,端节点采取TCPTahoe和TCPReno时,TCP博弈存在Nash均衡。这意味着TCP算法对Internet的稳定起着重要作用。     

复杂拓扑下UDP流对TCP流影响的分析

随着Internet的发展,UDP数据流日益增大,而传统的主动拥塞控制不能很好地处理UDP流。本文通过计算机首先模拟了在瓶颈网络和传统的RED算法下UDP流和TCP流共存的情况,然后又模拟了在复杂拓扑下主动管理算法的稳定性,说明了无拥塞控制的UDP数据流同TCP流共享带宽时的不公平性,并通过分析TCP的端到端流量控制机制指出了产生不公平的原因,讨论了解决该问题的方法。     

高带宽无线局域网中PI速率控制算法

针对传统传输控制协议（TCP）在高带宽、无线网络中性能表现不佳的问题, 建立了一个端到端的虚拟路由器模型, 提出了一个端到端的发送端比例积分（PI）速率控制算法。根据RTT的变化, 利用PI控制器计算发送端的发送速率, 使瓶颈节点的队长稳定在一个目标位置, 减少拥塞丢包, 避免无线链路错误丢包引起的对拥塞窗口的错误调整。仿真结果表明, 与传统拥塞控制协议相比, 新机制能较好地控制路由器队长、提高网络负载的稳定性和网络吞吐率。     

A novel high speed transport protocol based on explicit virtual load feedback

Since traditional TCP congestion control is ill-suited for high speed networks, designing a high speed replacement for TCP has become a challenge. From the simulations of some existing high speed protocols, we observe that these high speed protocols make the round-trip time bias problem and the multiple-bottleneck bias problem more serious than for standard TCP. To address these problems, we apply the population ecology theory to design a novel congestion control algorithm. By analogy, we treat the network flows as the species in nature, the sending rates of the flows as the population number, and the bottleneck bandwidth as the food resources. Then we extend the construction method of population ecology models to design a control model, and implement the corresponding end-to-end protocol with virtual load factor feedback, which is called Explicit Virtual Load Feedback TCP (EVLF-TCP). The virtual load factor is computed based on the information of the bandwidth, the aggregate incoming traffic and the queue length in routers, and then senders adjust the sending rate based on the virtual load factor. Theoretical analysis and simulation results validate that EVLF-TCP achieves high utilization, fair bandwidth allocation independent of round-trip time, and near-zero packet drops. These characteristics are desirable for high speed networks.     

LTRES: A loss-tolerant reliable event sensing protocol for wireless sensor networks

Many Wireless Sensor Network (WSN) transport protocols proposed in recent studies focus on providing end-to-end reliability as in TCP. However, traditional end-to-end reliability enforcement is energy and time consuming for common loss-tolerant applications in WSNs. In this paper, a Loss-Tolerant Reliable Event Sensing protocol (LTRES) is proposed based on the particular reliability requirements for dynamic event observation in WSNs. According to the application-specific requirements, a reliable event sensing threshold at the transport layer is determined by the sink. A distributed source rate adaptation mechanism is designed, incorporating a loss rate based lightweight congestion control mechanism, to regulate the data traffic injected into the network so that the reliability requirements can be satisfied. An equation based fair rate control algorithm is designed to improve the fairness among the traffic flows sharing the congestion path. The performance evaluations show that LTRES can provide event-based loss-tolerant reliable data transport service for multiple events with short convergence time, low loss rate and high overall bandwidth utilization.     

异构无线网络中TCP Vegas算法的研究与改进

异构无线网络是将不同接入技术、不同性能的网络融合到一起构成的单个逻辑网络。异构无线网络中,TCP端到端的拥塞控制机制对网络的健壮性和稳定性具有非常重要的作用,因此是网络研究的一个热点问题。针对异构无线网络中移动节点发生垂直切换时传输层性能下降的特点,提出了一种基于TCP Vegas的传输层拥塞控制算法B-Evegas。给出了垂直切换发生时的传输控制方法,垂直切换后拥塞窗口的恢复采用带宽估计与分段增加策略,并引入了快速恢复机制,在拥塞窗口过大时根据链路的时延指数性地减小拥塞窗口。仿真结果表明,该算法是合理的,可以有效提高垂直切换发生后TCP连接的吞吐量或者减小数据包的传输时延。     

嵌入式Linux 3G无线路由器TCP/IP性能优化

分析了嵌入式Linux小型3G无线路由器的网络传输性能,以数据吞吐量和端到端往返时间为性能指标,通过仿真软件NS2分析比较5种TCP拥塞控制算法在UMTSHSDPA网络中的性能,调整TCP参数以改善网络数据传输性能.性能测试结果表明,基于仿真环境和实际物理环境,所提出的TCP拥塞控制算法及网络参数优化均可靠有效,在CPU主频80 MHz时,TCP/IP传输平均数据吞吐量可达750.4 kbit/s,较优化前提升了38.1％.     

TCP友好拥塞／速率控制算法及其在多媒体数据传输中的应用

基于Intenret的以UDP为传输协议的实时多媒体数据传输,需要在保证 实时性和可靠性基础上,能够与Internet其它服务所使用的TCP协议共享有限的带宽,基于这种需要,该文在研究了多种拥塞控制算法的基础上,提出了一种简单实用的TCP友好拥塞／速率控制算法,并将该算法应用在一个实用的Internet IP电话软FreePhone中,通过试验证明,该方法实用有效,并取得了预期的效果。     

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%。     

拥塞／速率控制算法及其在多媒体数据传输中的应用

基于Internet的以UDP为传输协议的实时多媒体数据传输,需要在保证实时性和可靠性基础上,能够与Internet其他服务所使用的TCP协议合理共享有限的带宽,在研究多种拥塞控制算法的基础上,提出了一种简单实用的TCP友好拥塞／速率控制算法,并将该算法应用在一个实用的IP电话软件中,取得了预期的效果。     

TCP友好的多媒体通信流控制机制

该文给出了一个端到端的适应性多媒体流控制策略,称为基于丢失延时的算法LDA(loss-delaybasedalgo-rithm),它调整多媒体流的发送行为,以符合网络的当前拥塞状况。LDA算法利用实时传输协议RTP(real-timetransportprotocol)来收集分组丢失和延时统计信息,并用来调整发送端的发送行为,使它和TCP的拥塞控制有类似的统计特性,是TCP友好的。仿真的结果显示LDA算法对于网络资源的利用、拥塞避免和TCP流的公平性都是比较好的。     

基于误码丢包率监测的无线TCP改进

针对无线环境下TCP错误调用拥塞控制算法致使性能下降的情况,提出一种基于误码丢包率监测的无线TCP改进方法。利用显式拥塞通知的路由器配合区分分组丢失性质,在数据发送端采用实时误码丢包率监测,并根据监测结果调整TCP段尺寸。仿真结果表明,改进后的TCP吞吐量在误码率为1E-4时超过TCP_SACK和TCP_Reno近1倍。