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无线自组织网络TCP性能分析及其改进

王波  
【摘要】:无线Ad hoc网络,又名无线自组织网络,是一种特殊的对等式网络。它没有固定的控制中心,各节点通过无线链路连接并在网络中作为路由器。传统的TCP协议在有线网络中能够良好地工作,但用于Ad hoc网络时则性能有很大下降。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等。由于TCP协议应用的广泛性,如何提高TCP在Ad Hoc网络中的性能成为目前研究的热点问题。本论文围绕Ad hoc网络中TCP的性能展开了分析讨论,深入研究了TCP性能下降的原因并提出改进方案。 论文首先对Ad hoc网络的特性以及TCP协议作了简要介绍。然后,深入研究了TCP在Ad Hoc网络中的性能问题,并提出了一种新的TCP改进方案,即TCP Freeze-Probing,以有效地提高TCP在Ad hoc网络中的吞吐量。 从已有的TCP Reno协议吞吐量模型出发,本文还提出了一种基于TCP Freeze-Probing的吞吐量模型,并通过仿真方法验证了其有效性。 论文使用Network Simulator (NS2)作为仿真工具,并以吞吐量作为主要性能参数,验证了TCP Freeze-Probing协议的正确性和有效性。通过对不同的移动拓扑环境下的仿真结果进行分析,确认了TCP Freeze-Probing在移动Ad hoc网络环境下与传统TCP协议相比有很大的性能提高。而与其它改进方案相比较,由于TCP Freeze-Probing在端节点使用简单而有效的算法,不需要中间节点的配合,使得其更易于实现。 TCP在Ad hoc网络中的稳定性也是一个值得关注的问题。论文深入分析了TCP在静态Ad hoc网络中性能不稳定的原因,并根据已有的MAC层和路由层改进算法提出了改进方案。仿真结果表明,改进方案是正确而有效的。 最后,论文给出了研究工作总结,并提出了进一步工作的研究思路。


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