ad hoc网络tcp性能分析及改进策略研究

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1、西南交通大学硕士学位论文AdHoc网络TCP性能分析及改进策略研究姓名：陆炫宇申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：谭献海20090601西南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要AdHoc作为一种特殊的无线网络，具有组网快速方便、通信协议简单、无需任何基础设施、抗毁能力强、分布式的拓扑结构、能耗少等优点，从而有着广阔的应用前景。近年来研究发现，有线网络中广泛使用的TCP协议不能很好地运用到无线网络中。这是因为有线网络中将丢包作为拥塞的唯一标志，而无线网络中丢包除了拥塞原因外，还与无线环境的高误码率、干

2、扰、信道的竞争、移动性带来的路由失效等有关。TCP并不能区分丢包的具体原因，一律当作拥塞的情况来处理，这样便造成了AdHoc网络中TCP性能的大幅下降。本文在网络仿真平台OPNET中对多个AdHoc网络场景进行了建模和仿真，重点考察和分析了AdHoc网络中TCP的吞吐率、稳定性、公平性在各仿真场景下的变化情况。指出影响AdHoc网络中TCP性能的主要原因是MAC层使用的IEEE802．11DCF所带来的信道竞争的不公平性、隐藏终端、暴露终端问题以及由于节点移动带来的路由切换和失效。这些下层协议的影响因素和TCP

3、自身机制的不适应性结合起来，就使得TCP的吞吐率、稳定性、公平性性能在AdHoe网络中变得很不理想。在大量的实验结果和已有算法的分析基础上提出在限制发送窗口的前提下动态地采用新的确认延迟参数，同时根据MAC层的实时队列长度动态地调整MAC竞争窗口大小的改进算法TCP．D(Dynamic)。通过修改参数，TCP．D可以同时进行TCP吞吐率、稳定性和公平性的改进。最后针对移动AdHoc网络中由于节点移动带来的路由需要多次重新建立，从而导致TCP吞吐率性能下降的问题，提出根据每次重新建立的路由单向跳数来动态修改TCP

4、的最大拥塞窗口和延迟确认参数的TCP．DM(DynamicMobile)策略。仿真结果证明，以上的改进策略对AdHoc网络中TCP的稳定性、公平性和吞吐率性能有较好的改进。关键词：AdHoc；TCP稳定性；TCP公平性；TCP吞吐率；改进策略西南交通大学硕士研究生学位论文第1l页AbstractAsaparticularnetworkofwirelessnetworks，AdHocnetworkhasagoodprospectofapplicationbecauseofitsadvantagesofquicka

5、ndeasynetworking，simplecommunicationprotocols，withoutanyinfrastructure，survivabilitycapability,distributedtopologyandlessenergyconsumption．TheavailablestudyresultsshowthatTCPprotocol，whichwaswidelyusedinwirednetworks，cannotbeefficientlyusedinwirelessnetworks

6、．ThereasonisthatpacketlossistheonlyindicationofcongestioninTCPcongestioncontrolofwirednetworks，whileinwirelessnetwork，besidesthenetworkcongestion，thehigherrorrate，interference，channelcompetitionandtheroutingbreakduetomobilityofthewirelessenvironmentcanalsoca

7、usepacketloss．InAdHocnetworksTCPCannotdistinguishthesespecificreasonsforpacketlossanddealswithitascongestion，resultingintheperformancedegradedramatically．AbundantAdHocnetworkscenesaremodeledandsimulatedontheOPNETsimulationplatform，andvarietiesofthroughput，st

8、abilityandfairnessofTCPinallkindofsimulationseenesareinspectedandanalyzedintensivelyinthisthesis．ThemainreasonsthataffecttheperformanceofAdHocnetworksisthatinequalityofchannelcompetitioncausedby