本文關(guān)鍵詞：LTE網(wǎng)絡(luò)中基于無線丟包感知的跨層擁塞控制方法

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【摘要】：隨著4G/LTE(4 Generation/Long Term Evolution)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展與部署以及無線移動網(wǎng)絡(luò)性能的進一步提升,互聯(lián)網(wǎng)中的用戶數(shù)和應(yīng)用都出現(xiàn)爆炸性增長。在網(wǎng)絡(luò)帶寬提高的同時數(shù)據(jù)量也急劇增加,使得擁塞問題成為影響數(shù)據(jù)傳輸性能最重要的因素之一,在出現(xiàn)擁塞時如果不能及時有效的進行控制,會嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。與有線網(wǎng)絡(luò)相比,無線網(wǎng)絡(luò)通常具大時延、帶寬不對稱、高誤碼率以及短期流多的特點,造成誤碼等非擁塞因素可能成為丟包的主要原因,使得TCP協(xié)議在無線環(huán)境中受到很大限制,TCP Westwood(簡稱TCPW)是針對無線網(wǎng)絡(luò)特點而設(shè)計的,但算法無法區(qū)分丟包類型,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)丟包時TCPW算法都會按照擁塞丟包來處理,采取相同的窗口減小策略;在擁塞避免階段發(fā)送窗口的增長方式仍然沿用盲目性的遞增機制,不能有效的緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞;并且在帶寬估計過程中沒有考慮ACK壓縮和報文到達突發(fā)性等因素的影響,往往會造成帶寬估計過高的問題,因此針對TCPW算法進行改進以適應(yīng)復(fù)雜的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境一直是研究的熱點。本文首先綜述了4G/LTE網(wǎng)絡(luò)的特征以及其面臨的問題,然后系統(tǒng)地闡述各種應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的擁塞控制協(xié)議,并在此基礎(chǔ)上深入研究,主要研究成果如下:針對傳統(tǒng)TCPW算法無法區(qū)分丟包類型的問題,提出了一種基于跨層的解決方案,借助無線鏈路控制層(Radio Link Control,RLC)的幫助,利用ARQ機制的ACK/NACK信息對無線鏈路質(zhì)量進行估計,并根據(jù)無線鏈路質(zhì)量區(qū)分丟包原因,仿真實驗結(jié)果表明該方案能有效的區(qū)分丟包類型,并提高系統(tǒng)吞吐量。針對TCPW算法窗口增長盲目性和單一性的問題,提出了一種改進的擁塞控制算法,利用單向時延的變化趨勢來劃分網(wǎng)絡(luò)擁塞程度,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)擁塞程度調(diào)整發(fā)送窗口的增長幅度,并在時延測量過程中通過跨層方法消除RLC層重傳機制帶來的附加時延和時延抖動,仿真實驗結(jié)果表明,改進的擁塞控制算法提高了帶寬資源利用率并降低網(wǎng)絡(luò)丟包率。針對帶寬估計偏高的問題,改進了帶寬采樣值的計算方法,在帶寬估計過程中引入了擁塞程度衡量因子,避免了由于帶寬估計過高而造成TCP協(xié)議性能的下降,仿真實驗結(jié)果表明改進算法能明顯提高網(wǎng)絡(luò)傳輸性能,同時提高了其公平性。
【關(guān)鍵詞】：LTE 跨層擁塞控制 區(qū)分丟包 帶寬估計
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 研究背景8-11
• 1.1.1 無線網(wǎng)絡(luò)概述8-9
• 1.1.2 無線網(wǎng)絡(luò)存在的問題9-10
• 1.1.3 TCP協(xié)議在無線環(huán)境中的局限性10-11
• 1.2 無線網(wǎng)絡(luò)中擁塞控制機制的研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 無線網(wǎng)絡(luò)中TCP協(xié)議的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 無線網(wǎng)絡(luò)中TCP Westwood協(xié)議的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文的研究內(nèi)容15-16
• 第二章 4G/LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡介16-21
• 2.1 LTE網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特征16-17
• 2.2 LTE網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)元與其功能17-18
• 2.3 LTE空中接口協(xié)議棧18-21
• 第三章 基于跨層的區(qū)分丟包算法21-31
• 3.1 TCP擁塞控制算法的跨層設(shè)計21-23
• 3.1.1 跨層設(shè)計的思想21-22
• 3.1.2 跨層設(shè)計的主要方案22-23
• 3.2 本文的跨層設(shè)計方案23-29
• 3.2.1 基于跨層的無線鏈路質(zhì)量估計24-27
• 3.2.2 基于跨層的擁塞程度估計27-29
• 3.3 丟包區(qū)分方法29-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 第四章 基于跨層的改進TCPW擁塞控制協(xié)議31-42
• 4.1 改進的帶寬估計算法31-35
• 4.1.1 TCPW帶寬估計31-32
• 4.1.2 TCPW帶寬估計的不足32-33
• 4.1.3 改進的TCPW帶寬估計33-35
• 4.2 改進的TCPW擁塞控制策略35-40
• 4.2.1 TCPW擁塞控制策略35-36
• 4.2.2 擁塞避免階段改進策略36-38
• 4.2.3 快速重傳、超時重傳階段改進策略38-40
• 4.3 TCPW-WDC算法40-41
• 4.4 本章小結(jié)41-42
• 第五章 仿真實驗42-56
• 5.1 NS-3 簡介42-44
• 5.2 仿真環(huán)境搭建44-48
• 5.2.1 無線信道差錯模型45-46
• 5.2.2 仿真環(huán)境參數(shù)設(shè)置及評價指標(biāo)46-47
• 5.2.3 仿真環(huán)境拓撲結(jié)構(gòu)47-48
• 5.3 仿真結(jié)果分析48-55
• 5.3.1 無背景脈沖流場景48-51
• 5.3.2 存在背景脈沖流場景51-54
• 5.3.3 公平性測試54-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 第六章 總結(jié)與展望56-58
• 6.1 總結(jié)56
• 6.2 展望56-58
• 參考文獻58-61
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文61-62
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目62-63
• 致謝63

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本文編號：706066