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TCP性能改进与优化的多播路由算法研究

王东  
【摘要】:实时多媒体流应用目前已成为多媒体网络的一个热点研究方向,尤其是网上远程教学的强力需求推动着这一方向的研究。人们不仅需要通过网络把实时多媒体流送到各个异地的教学点,而且需要稳定和较高的品质。由于主要依靠TCP传输协议的Internet网络是个尽力而为的网络,目前的多媒体流应用仍缺乏有效的拥塞控制机制,使其在相同网络条件下不能与TCP流公平的竞争带宽。因而,针对多媒体流“TCP友好的”(TCP-Friendly)拥塞控制机制是当前计算机网络领域的研究热点;无线网络中目前主要采用传统的传输协议,如何改进已有的TCP传输协议性能以适应无线网络的特征也是人们关注的焦点;另一方面采用多播的方式如何在传输多媒体流时有效地节省网络资源及多播路由中保证服务质量(QoS),也是必须解决的问题。本文以研究TCP性能的改进方法和保证服务质量的多播路由问题为目标。试图通过对多媒体流TCP友好的拥塞控制机制、无线网中改进传输控制协议TCP性能方法的研究和优化多媒体流多播路由算法,以满足远程教育及众多应用领域的需求。 本文对这一课题的研究着重集中在以下三个方面: 第一,寻求一种既能保证TCP友好又能考虑到多媒体流自身特点的“端到端”拥塞控制机制,重点研究TCP友好与速率阈值限定的权衡问题;第二,针对传统的TCP协议在移动计算环境下存在诸多问题,试图采用显式通告机制改进TCP的性能;第三,对于实时性要求高的多播应用,提出新的满足时延、时延抖动约束的多播源路由算法。网络在满足应用服务请求的同时,应尽可能地降低资源的消耗。用优化的试探方法解决多个多媒体流分发问题。 本文的主要工作和创新点在于如下工作: 1.针对TFRC(TCP-Friendly Rate Control)机制不适应多媒体流的最低速率阈值限定的特性,本文在基于建模的TCP友好的拥塞控制理论基础上提出基于阈值限定的媒体流TCP友好的拥塞控制机制—TCRC(Threshold-Constrained Rate Control),在此基础上进一步地提出一种基于多路复用的TCRC改进机制MTCRC(Multiplexing-TCRC)。实验结果显示:在低丢失率的链路中,MTCRC协议和TFRC协议都具有很好的TCP友好性;在高丢失率的链路中,MTCRC则比TFRC具有更好的TCP友好性;MTCRC流能保证运行时的发送速率始终在最低速率阈值以上,从而保持多媒体流的可用性。 2.通过扩展TCP协议使发送方能够区分包排序和丢包,减少不必要的“超时重传”和“快速重传”以改善TCP的性能。在改进累积的显式传输出错通告协


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