LEO卫星网络TCP拥塞控制算法仿真分析

研究了类Iridium系统的LEO卫星网络环境下各种TCP(TransmissionControlProticol)拥塞控制算法的性能表现,包括Reno,Newreno,SACK,Vegas四个算法,侧重点是各种性能参数在整个网络上总的平均结果,关心网络的整体性能·仿真结果表明在平均往返时延上Vegas算法优于其他算法,但各种算法在平均吞吐量方面的差别并不明显·与单一链路的仿真结果比较,使用完整的网络进行仿真具有积极的意义·     

基于NS2的网络拥塞控制算法实验仿真与分析

针对网络资源需求大于可用资源引发的网络拥塞,进而导致网络服务质量(Quality of Service,QoS)下降的问题,在分析网络拥塞控制算法的基础上,利用NS2仿真软件设计并仿真了不同类型的网络拓扑.仿真结果表明Vegas算法在同构型网络环境下具有高平均吞吐量和低时延、无丢包性能,Tahoe、Reno、Newre...     

一种改善与TCP Reno兼容性的TCP Vegas改进算法

在分析TCP Vegas及其相关改进算法优缺点的基础上,针对TCP Vegas在与TCP Reno共享带宽时存在不兼容的问题,基于TCP Vegas-A算法,引入相对队列时延的拥塞状态判断方法,提出了一种Vegas改进算法TCP Vegas-A+.新算法将路由器缓存占用量和相对队列时延相结合,把网络状态进一步细分成拥塞增加和拥塞减轻状态,以更准确地判断网络拥塞情况、适时合理地调整拥塞窗口.分阶段对各算法的拥塞窗口大小、所传输的分组数进行数学计算,分析Vegas-A+连接与Reno连接的兼容性,并与Vegas+连接与Reno连接的兼容性进行比较,同时利用仿真实验进行验证.数学分析和仿真结果表明,Vegas-A+算法能更准确判断网络状态,改善了与TCP Reno的兼容性,能和TCP Reno较公平地竞争带宽.     

TCP拥塞控制算法的比较

TCP拥塞控制机制对Internet的稳定运行起着重要的作用.对先后出现的4种典型的TCP算法--Tahoe、Reno、SACK和Vegas的性能作了分析与比较.Tahoe和Reno是目前TCP拥塞控制的两个最常用的实现;SACK在Reno的基础上作了有限的扩展,采用了SACK选项;Vegas是对Reno的发送端算法进行修改的基础上提出的一种拥塞控制算法.对这些算法在不同网络参数下的优缺点作了分析与比较,并指出了进一步改进TCP拥塞控制的必要性.     

Vegas算法对不对称空间链路性能的影响

不对称空间链路TCP性能对空间网络十分重要。基于NS2,建立空间网络TCP场景,在比较几种TCP拥塞控制算法的基础上,重点研究了Vegas算法对不对称空间链路性能的影响。仿真结果表明：Vegas算法的窗口门限值α、β的增大能增加吞吐量,相应的窗口值将变。Vegas算法的估计缓存区里的包数δ影响窗口的大小,δ为默认值时吞吐量较大。     

一种基于CAPPROBE带宽估计的TCP Westwood算法

无线局域网中,传统拥塞控制算法往往把因信道错误引发的丢包归因于网络拥塞,进而不必要地减小拥塞窗口(cwnd),导致传输性能下降.为了解决这个问题,TCP Westwood(TCPW)算法通过监听ACK流估计网络带宽,以此调整拥塞算法的参数.在TCPW中引入更准确的CAPPROBE带宽估计,提出并实现了一种TCPW CARPROBE的网络拥塞算法(TCPWC).该算法通过设计ACK双包机制和CAPPROBE算法获得更精确的瓶颈链路带宽估计值,合理调整cwnd和慢启动算法的阈值(ssthresh),避免拥塞控制机制的过度反应,从而提高无线网络的传输性能.在NS3仿真环境实验中,该算法与传统的TCP Tahoe、TCP Reno和TCP NewReno机制相比,不仅提高了网络吞吐量,而且具有友好性和公平性,从而验证算法的优越性.     

基于H∞控制的主动队列管理算法

针对网络参数的不确定性和链路带宽的时变性,设计了一种主动队列管理(AQM)算法.该算法将可获得的链路带宽作为标称值,而不可获得的未知时变链路带宽作为干扰信号, 以状态空间的形式描述TCP/AQM模型,用时间域H∞控制方法解决网络拥塞问题.NS2仿真结果表明,该算法在往返时间时变和具有扰动业务流情况下,能够快速收敛于期望队列长度,且性能优于已有的控制算法.     

TCP Reno/Vegas算法的进化博弈模型

为了精确研究 TCP(transmission control protocol)算法 ,指导其他端到端流量控制算法以及路由器中的分布式流量控制算法的设计和实现 ,该文从非合作博弈的角度出发 ,提出了一种基于进化博弈理论的 TCP算法模型。使用该模型 ,针对 Reno和 Vegas两个版本的 TCP算法进行了描述、仿真和比较。分析和仿真结果表明 :TCP Reno使用 3个策略进行流量控制 ,而 Vegas是一个 5策略的流量控制算法 ,因此 ,Vegas能够比 Reno更好地适应复杂的网络环境 ,获得更好的性能。另外 ,该文从进化博弈理论的角度提出了一些能够提高 TCP性能的方法和改进方向     

应用于非对称网络的改进TCP Vegas协议

TCP Vegas协议已被证明比传统TCP协议性能优越,但在非对称网络中的性能不理想.文中提出针对这一缺陷的改进算法.首先基于确认包中的ecn_to_echo_位估计反向链路的拥塞概率,证明了拥塞概率和分组的环型流程时间(RTT)成正比.接着,通过监测拥塞概率的变化,求出RTT的变化,进而求得拥塞前的实际RTT,并以此为基础执行TCP Vegas流量控制协议.基于NS-2的仿真实验表明,文中算法在正、反向链路出现拥塞时的性能均优于现有Vegas算法.     

Logvegas:高速长距离网络中基于Vegas的拥塞控制机制

TCP Vegas是一个著名的传输控制协议,能在早期探测网络拥塞并成功阻止周期性的丢失数据包,但是在高带宽时延积网络中,TCP Vegas在包丢失后恢复到大窗口的行动迟缓,其拥塞控制算法的性能比较差;文章提出了TCP Vegas的一种改进版本的Logvegas,它基于历史拥塞窗口,允许在包丢失事件发生后按对数级速度恢复拥塞窗口;通过在ns2下进行的大量模拟实验表明,Logvegas可以取得比Tcp Vegas更好的传输性能.     

TCPS-jump:卫星信道拥塞控制新算法

由于卫星通信系统具有的长时延特性以及无线信道误码率高的特点 ,传统的应用于Internet的TCP拥塞控制机制在卫星通信链路上进行TCP数据包传输时不能充分利用网络的吞吐量 ,导致网络效率低下 .因此提出一种新的基于TCP拥塞控制窗口大小的改变新算法TCP Sjump ,旨在有效提高卫星通信链路上的网络利用率 ,并给出了在实际环境中和利用计算机进行仿真试验的研究模型     

An adaptive mechanism to guarantee the bandwidth fairness of TCP flows

End-to-end TCP (transmission control protocol) congestion control can cause unfairness among multiple TCP connections with different RTT (Round Trip Time). The throughput of TCP connection is inversely proportional to its RTT. To resolve this problem, researchers have proposed many methods. The existing proposals for RTT-aware conditioner work well when congestion level is low. However, they over-protect long RTT flows and starve short RTT flows when congestion level is high. Due to this reason, an improved method based on adaptive thought is proposed. According to the congestion level of networks, the mechanism can adaptively adjust the degree of the protection to long RTT flows. Extensive simulation experiments showed that the proposed mechanism can guarantee the bandwidth fairness of TCP flows effectively and outperforms the existing methods.     

采用新的启动和周期应答策略的传输控制协议

针对传输控制协议(TCP)协议在长延时网络中性能较差的问题,提出了一种新的传输控制协议。为了解决连接开始阶段发送窗口增长速度慢的问题,协议中采用了名为"疾速开始"的启动策略来取代传统的"慢启动"策略;另外,为了减少反向链路的带宽占用,避免由于反向链路数据拥塞而造成前向链路数据发送速率降低的问题,协议还采用了周期ACK应答策略,应答周期与发送返回时间相匹配。仿真结果表明,这个新的传输控制协议不仅能够迅速增长发送窗口,提高链路带宽的利用率,而且能够大大降低反向链路的带宽占用。     

面向接收方的多跳无线TCP拥塞的控制机制

在多跳无线网络中,因信道错误丢包和主机移动导致的带宽变化使传统TCP对无线信道的利用率低下.在分析和比较了当前相关研究情况后,提出一种基于接收方预测的拥塞控制机制来提高多跳无线网络的信道利用率.该方法在接收方计算当前带宽和RTT,并推导可用带宽反馈到发送方,发送方据此来控制发送速度.仿真试验结果验证了该算法的有效性,表明新算法可以有效提高TCP在多跳无线网络中的性能.     

TCP/UDP业务拥塞问题的研究

随着UDP（User Datagram Protocol）业务的增加，网络拥塞出现了新问题。当网络发生拥塞时，UDP业务非公平的占有网络带宽，导致TCP业务性能下降。文中提出了基于MPLS显式路由机制和流量中继主干线解决TCP／UDP业务之间的不公平竞争网络带宽资源问题的策略，并进行了网络仿真实验。仿真结果表明：用基于严格显示0路由的流量中继主干线来分离TCP和UDP业务流。TCP／UDP业务的拥塞状况有所改善，业务性能有较大提高。     

分离TCP拥塞控制和可靠传输机制

提出了将拥塞控制从传输控制协议（ＴＣＰ）分离而改变成一个独立于各传输协议的拥塞控制代理方法。拥塞控制代理一方面执行主动拥塞检测协议,检测网络可用带宽,控制各网络连接都以线性增加,成倍递减方式调整发送数据速率,可有效保证网络稳定;另一方面通过一个应用接口提供网络连接的状态信息,利于网络多媒体应用采用自适应传输机制而提高传输质量。模拟结果证明,受拥塞控制代理控制的网络连接对ＴＣＰ连接是友好的。     

TCP带宽估计算法

在有线网络或者误比特率较低的环境中,分组丢失往往是由于网络拥塞造成的,因此传输控制协议（TCP）能够良好运行;然而当TCP运行在高误码环境中,并且在遭遇误码丢包时,TCP拥塞窗口依旧盲目减半,没有能够充分利用可用带宽,从而导致其性能大幅度下降．近年来,提出了不少对TCP拥塞控制机中带宽估计算法进行改进的方案,以用来改进TCP在随机丢包链路中的性能．文中首先分析了在TCP连接中发送端实现的带宽估计算法所面临的问题,然后重点分析了几种带宽估计算法的准确性及其性能,同时讨论了带宽估计算法的准确性对协议的公平性产生的影响．     

OFDM系统中基于跨层的TCP性能增强技术

针对高误码率及高中断率对无线TCP(Transport Control Protocol)的影响,提出了OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统跨层TCP增强技术CLTCP(Cross-Layer TCP)。CLTCP利用链路级恢复和TCP冻结技术,提高了无线TCP性能;对于出错的无线帧,链路层能给予有限次的重传,以屏蔽TCP层对高误码率的感知;同时,为了保证出错帧在有限重传次数内被正确递交对端,链路层联合物理层采用自适应调制编码技术来提高重传帧的可靠性。对于无线链路长时间断连,CLTCP利用TCP源端冻结技术冻结RTO(Retransmission Time Out)值,以避免数据包连续超时造成的极大RTO,由此保证无线链路恢复连接后,TCP层能及时恢复工作。通过NS2(Network Semulation 2)软件仿真了多种无线TCP增强技术,并对仿真结果进行了比较和分析。仿真结果表明,CLTCP的吞吐量较Snoop技术最多可提升33%,并同时节省约38%的带宽。