無線TCP友好擁塞控制研究.pdf

1、近年來，Internet中涌入了大量的音頻、視頻等實(shí)時(shí)流媒體應(yīng)用，如視頻點(diǎn)播、IP 電話、遠(yuǎn)程教育等等。隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，實(shí)時(shí)流媒體流業(yè)務(wù)將在無線網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛的應(yīng)用。流媒體數(shù)據(jù)是按照一定的編碼速率生成的，為了確保流媒體的播放質(zhì)量，發(fā)送方的發(fā)送速率應(yīng)該滿足一個(gè)最低發(fā)送速率的要求，如果發(fā)送速率小于該速率則傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為無效數(shù)據(jù)，即使能正確及時(shí)傳輸?shù)浇邮辗揭膊荒鼙徽_播放。目前大多數(shù)流媒體都是基于面向非連接的UDP協(xié)議的，而UDP協(xié)

2、議沒有擁塞控制機(jī)制，當(dāng)大量無擁塞控制的UDP流和有擁塞控制的TCP 流共享網(wǎng)絡(luò)帶寬時(shí)，前者將不公平地獲得大量帶寬，大大抑制了TCP 流的吞吐率，最終可能導(dǎo)致?lián)砣罎?。因此研究無線環(huán)境下既能保證流媒體業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)傳輸又能和TCP公平分享帶寬的TCP友好擁塞控制機(jī)制具有重要意義。 目前提出的適合流媒體傳輸?shù)腡CP 友好擁塞控制機(jī)制都是基于有線網(wǎng)絡(luò)的，以丟包作為網(wǎng)絡(luò)擁塞指示信號(hào)，它們?cè)谟芯€網(wǎng)絡(luò)中擁有良好的性能。然而將它們直接用于無線網(wǎng)絡(luò)

3、中，其性能會(huì)下降，因?yàn)樵跓o線網(wǎng)絡(luò)中，無線鏈路會(huì)受到干擾和噪聲的突發(fā)性的影響，具有很高的誤碼率，這就使得無線信道中由于鏈路錯(cuò)誤造成的丟包與由于擁塞造成的丟包并存，以丟包作為擁塞信號(hào)的TCP 友好擁塞控制機(jī)制因無法區(qū)分無線誤碼丟包和擁塞丟包，會(huì)過度減速，甚至以低于最低發(fā)送速率的速率傳輸數(shù)據(jù)包，從而造成無效傳輸，使得傳輸吞吐量變低，嚴(yán)重影響流媒體的播放質(zhì)量。 由Floyd等人提出的TFRC(TCP-Friendly Rate Cont

4、rol)機(jī)制是目前公認(rèn)的比較優(yōu)秀的基于有線網(wǎng)絡(luò)的TCP 友好擁塞控制機(jī)制，它在確保TCP 友好性的同時(shí)，又具有較平滑的發(fā)送速率，更適合流媒體數(shù)據(jù)的傳輸。但是直接將TFRC 應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)，其性能將大幅度下降，因?yàn)門FRC 是以丟包為擁塞信號(hào)觸發(fā)擁塞控制機(jī)制的，而在無線網(wǎng)絡(luò)中存在大量無線誤碼丟包，TFRC 因無法區(qū)分擁塞丟包和無線丟包，會(huì)過度減速，網(wǎng)絡(luò)吞吐量大大降低。 另外，TFRC 在調(diào)整發(fā)送速率時(shí)，沒有考慮到流媒體應(yīng)用的最低發(fā)

5、送速率的要求，可能會(huì)以低于最低的速率發(fā)送數(shù)據(jù)包，造成無效傳輸，浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)帶寬。 本文在TFRC算法的基礎(chǔ)上，針對(duì)TFRC 算法在無線環(huán)境中因不能區(qū)分擁塞丟包和無線丟包而造成性能下降的問題，提出了一種適合流媒體傳輸?shù)臒o線TCP 友好擁塞控制機(jī)制DTFRC，在接收端引入丟包區(qū)分機(jī)制，利用單向時(shí)延來區(qū)分擁塞丟包和無線丟包。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明DTFRC 能正確區(qū)分擁塞丟包和無線誤碼丟包，發(fā)送速率維持在較高水平，無線帶寬利用率維持在較高水平。

6、 本文兼顧流媒體傳輸服務(wù)質(zhì)量以及TCP友好性，針對(duì)TFRC 擁塞控制機(jī)制在無線網(wǎng)絡(luò)中不能正確區(qū)分擁塞丟包和無線誤碼丟包，從而過度減速，甚至以低于最低發(fā)送速率的速率發(fā)送無效數(shù)據(jù)，大大降低網(wǎng)絡(luò)吞吐量，影響流媒體播放質(zhì)量的問題，在DTFRC 算法的基礎(chǔ)上，提出了一種在無線網(wǎng)絡(luò)中確保最低發(fā)送速率的TCP 友好擁塞控制機(jī)制WNMR-TFRC，在接收端根據(jù)數(shù)據(jù)包的單向時(shí)延來判斷丟包情況，在發(fā)送端引入“可容忍暫態(tài)計(jì)時(shí)器”技術(shù)，當(dāng)發(fā)送端計(jì)算出的TC