Ad hoc无线网络中TCP公平性的研究

【摘要】：Ad hoc无线网络具有一些有线网络所没有的特性,而由这些特性带来的大量的问题至今为止并没有得到完全解决,从而导致TCP业务在Ad hoc无线网络中的性能不如在有线网络中那么令人满意。近年来人们已经在提高Ad hoc无线网络中TCP的效率(即提高TCP的吞吐率)上作了大量的工作,而我们将研究的重点放在TCP公平性方面。我们发现在Ad hoc无线网络中TCP流间存在着严重的不公平性,甚至出现独占信道(channel capture)的现象,同时发现在有线网络中提出的公平性的定义和公平指数不可直接用于Ad hoc无线网络。为此我们提出了关于Ad hoc无线网络中TCP流的邻居区域最大最小公平性(Neighborhood MaxMin Fairness)的定义,及相应的公平指数。与Ad hoc无线网络中公平性相关的因素有许多,其中最重要的两个因素是:空间复用约束特性以及空间位置相关性,这两个因素也是Ad hoc无线网络独具的特性,因此在我们给出的上述定义中充分考虑了这两个因素。此外,我们还从传输层的角度,分析了Ad hoc无线网络中TCP流不公平性的原因。并提出了一种网络层的解决方案——NRED机制。在NRED机制中我们将一个节点及其干扰节点看成一个邻居区域,并认为邻居区域所有节点的队列形成了邻居区域的分布式队列,同时,我们将有线网络中RED队列管理机制扩展到分布式邻居区域队列上,通过提前检测拥塞,通知邻居节点,并按照一个流占用信道带宽的比例丢包,来提高TCP的公平性。而且这种机制是在网络层实现的,不必对MAC层协议进行修改。仿真实验证明NRED机制可以极大的提高Ad hoc无线网络中TCP的公平性,当然这种公平性的提高是以吞吐量的下降为代价的,文中也简要解释了吞吐量下降的原因。