專利名稱：無線自組織網絡中分數窗口步長tcp傳輸控制方法
技術領域：
本發明涉及一種通信技術領域的方法，具體是一種無線自組織網絡中分數窗 口步長TCP傳輸控制方法。
背景技術：
無線自組織網絡飛速發展，以WLAN (無線局域網)、無線傳感器網絡等形式 廣泛應用于生產生活實踐。但是，在無線自組織網絡的自身特性(比如隱藏終端、 暴露終端、信道誤碼、拓撲變化、帶寬有限等)的限制下，TCP (傳輸控制協議) 在無線自組織網絡的吞吐量、時延性能與有線網絡相比有很大差距，尚不能滿足 人們對于大量數據傳輸的需求。TCP工作存在兩個階段慢啟動和擁塞控制。在 慢啟動階段，傳統TCP源收到一個ACK包即將發送窗口長度增加1;在擁塞控制 階段，收到一個ACK包，將窗口長度增加1/W，這里W指當前TCP的工作窗口長 度。這適合帶寬時延乘積較大的有線網絡。然而，無線自組織網絡的帶寬時延乘 積相對較小，TCP在有線網絡中的快速窗口增長機制通常會導致網絡過載、丟包、 路由重建、超時和重發，并最終降低TCP的吞吐量。
經對現有技術文獻的檢索發現，Kitae Nahm 2005年在ACM MobiHoc會議發 表的 "TCP over multihop 802.11 networks: issues and performance enhancement" (TCP在802. 11網絡中的問題與性能增強) 一文中首先提出了分 數窗口增長機制FeW，降低TCP窗口增長速度，有效提高了TCP-NewReno在無線 自組織網絡中的性能。
由于無線Ad Hoc網絡的擁塞狀態隨著TCP發送窗口的調整而變化，因而窗 口增加步長也需要隨著發送窗口的變化而改變。當擁塞窗口小于帶寬時延乘積 時，較小的窗口增加步長會浪費帶寬，較大的窗口增加步長卻可以使TCP快速進 入穩定工作狀態；而當擁塞窗口大于帶寬時延乘積時，較大的窗口增加步長容易 導致超時事件，較小的窗口增加步長卻可以保持TCP工作的平穩性。但是，FeW 中的所有的窗口增加步長都是固定的，這影響了TCP吞吐量的提高。

發明內容
本發明的目的是針對上述現有技術的不足，提出了一種無線自組織網絡中分 數窗口步長TCP傳輸控制方法(AFW)，當擁塞窗口小于帶寬時延乘積時，使用較 大的窗口增加步長；而當擁塞窗口大于帶寬時延乘積時，使用較小的窗口增加步 長。由于TCP鏈路的帶寬時延乘積隨時變化，不能使用固定的窗口門限設置不同 窗口的增加步長，因此AFW根據網絡狀態，自適應調整不同窗口的增加步長。通 過上述改進，充分利用了網絡資源，避免了過多的超時事件發生，提高了分數窗 口步長在無線自組織網絡中的性能。
本發明是通過如下技術方案實現的，包括如下具體步驟
步驟一，將TCP源節點的窗口增加步長由整數1改為小于1的分數，記為S『， 在慢啟動階段，收到一個ACK確認，窗口大小增加Sw，在擁塞控制階段，收到 一個ACK確認，窗口大小增加S『/『；
步驟二，超時事件發生時，TCP源節點根據網絡狀態自適應調整窗口增加步 長，具體如下窗口長度『小于當前工作窗口值時，將窗口增加步長S『按設定 的比例增加，而窗口長度『大于當前工作窗口值，將窗口增加步長S『按設定的
比例減小。超時事件發生說明有數據包丟失，網絡幾乎擁塞，此時的工作窗口約 等于帶寬時延乘積。因此小于當前工作窗口的窗口增加步長增加，而大于當前工 作窗口的窗口增加步長減小；
步驟三，設定窗口增加步長下限和上限分別為U卩S^，控制窗口不會過
快或過慢增長，在步驟二自適應調整窗口步長之后，與窗口增加步長的下限和上
限進行比較，即如果調整后的窗口增加步長&小于&m，則設&為S，；如果
調整后的窗口增加步長S『大于S^，則設S『為Sm^。通過設置最小最大窗口增
加步長門限，避免了過小的窗口增加步長導致TCP調整近乎停止和過大的窗口增 加步長導致急速網絡擁塞。
與現有技術相比，本發明具有如下有益效果本發明通過自適應的調整分數 窗口增加步長，以極小的代價獲得平均5%的吞吐量增益。


圖1是本發明的實施例仿真場景的鏈式拓撲結構圖；圖2是本發明的實施例中業務流為1時鏈式拓撲下本實施例方法(AFW)與 FeW的吞吐量對比圖3是本發明的實施例中業務流為4時鏈式拓撲下本實施例方法(AFW)與 FeW的吞吐量對比圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護 范圍不限于下述的實施例。
本實施例的仿真環境參數設置如下使用802. llb作為MAC層協議，控制數 據速率和載荷數據速率都是2Mbps，發送距離為250m，干擾距離為500ra，相鄰 節點之間的距離為200m，包長為1024字節，相關參數設置如下《 = 4、 〃 = 8、 s腿-o.i、 Smin= 0.001， S的初始值設為O.Ol。
如圖1所示為本實施例仿真場景的鏈式拓撲結構，其中節點1為源節點，節 點N為目的節點。
本實施例包括如下具體步驟
步驟一，將TCP源節點的窗口增加步長由整數1改為小于1的分數，記為S『， 在慢啟動階段，收到一個ACK確認，窗口大小增加S『，在擁塞控制階段，收到 一個ACK確認，窗口大小增加&/『；
本實施例中，TCP源節點將窗口增加步長S『的初始值設為0. 01并發送數據， 每個窗口增加步長S『在慢啟動和擁塞控制階段的窗口變化分別如方程(1) (2) 所示
& (1)
『腳=『+爭 (2) 步驟二，超時事件發生時，TCP源節點根據網絡狀態自適應調整窗口增加步
長，具體如下窗口長度『小于當前工作窗口值時，將窗口增加步長S『按設定
的比例增加，而窗口長度『大于當前工作窗口值，將窗口增加步長s『按設定的
比例減小；本實施例中，設定的增加比例">1，減小比例〃>1，則上述步驟可表示如
下
步驟三，設定窗口增加步長下限和上限分別為U卩S^，控制窗口不會過 快或過慢增長，在步驟二自適應調整窗口步長之后，與窗口增加步長的下限和上
限進行比較，即如果調整后的窗口增加步長&小于S皿，則設&為S皿；如果 調整后的窗口增加步長S『大于S^，則設S『為S皿。
本實施例中，設超時發生時的窗口為『，，，所有小于『^自的窗口，窗口
增加步長乘以"=4，并與Sma比較，如果大于5 ^=0.1，則設為0.1;所有大 于lf的窗口，窗口增加步長除以々=8，并與S自比較，如果小于Smm =0.001， 則設為0. 001。
圖2和圖3給出了在使用DSR(動態源路由協議)路由時，本實施例方法(AFW) 與FeW的吞吐量對比，圖中參數多條業務流都是從相同的源節點到相同的目的節 點。
如圖2所示，當只有一條TCP流時，本實施例方法(AFW)的平均吞吐量優 于FeW 6. 5%。
如圖3所示，當存在4條TCP流時，本實施例方法(AFW)的平均吞吐量優 于FeW 3. 7%。
權利要求
1、一種無線自組織網絡中分數窗口步長TCP傳輸控制方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一，將TCP源節點的窗口增加步長由整數1改為小于1的分數，記為SW，在慢啟動階段，收到一個ACK確認，窗口大小增加SW，在擁塞控制階段，收到一個ACK確認，窗口大小增加SW/W；步驟二，超時事件發生時，TCP源節點根據網絡狀態自適應調整窗口增加步長，具體如下窗口長度W小于當前工作窗口值時，將窗口增加步長SW按設定的比例增加，而窗口長度W大于當前工作窗口值，將窗口增加步長SW按設定的比例減小；步驟三，設定窗口增加步長下限和上限分別為Smin和Smax，控制窗口不會過快或過慢增長，在步驟二自適應調整窗口步長之后，與窗口增加步長的下限和上限進行比較，即如果調整后的窗口增加步長SW小于Smin，則設SW為Smin；如果調整后的窗口增加步長SW大于Smax，則設SW為Smax。
全文摘要
一種通信技術領域的無線自組織網絡中分數窗口步長TCP傳輸控制方法，本發明中，將TCP源節點的窗口增加步長設為小數，超時事件發生時，窗口長度W小于當前工作窗口值的窗口步長按比例放大，而窗口長度W大于當前工作窗口值的窗口步長按比例縮小。并使用最大最小步長限制被調整的步長。本發明中，網絡較空閑時，步長較大；網絡較忙時，步長較小。本發明的自適應的分數窗口步長增加方法比分數窗口步長增加方法獲得平均5％的吞吐量增益。
文檔編號H04W84/18GK101409935SQ200810203020
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月20日 優先權日2008年11月20日
發明者丁良輝, 張文軍, 徐友云, 王新兵, 良 錢 申請人:上海交通大學