隨著無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及,以及AI、VR、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、量子計算機(jī)等新型技術(shù)的興起,多種不同標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)(例如Wi-Fi,LTE,藍(lán)牙,2G/3G/4G/5G蜂窩網(wǎng)絡(luò))被運(yùn)用到各種移動終端設(shè)備中。泛在多網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)使得多宿主終端設(shè)備具有反復(fù)高效利用帶寬資源和提高帶寬聚合的能力,由此更加智能地適應(yīng)日益復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境�；ヂ�(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)為了緩解帶寬資源緊缺問題,提出了多路徑傳輸控制協(xié)議(MPTCP)。該協(xié)議允許在一個MPTCP鏈路中建立多條子通道,相比于堅持奉行單一路徑的傳統(tǒng)傳輸控制協(xié)議(TCP),后者不僅明顯造成資源浪費(fèi),亦難以滿足廣大用戶日益增長的帶寬需求。隨著多宿主終端設(shè)備的普及和應(yīng)用的不斷深化,網(wǎng)絡(luò)連接呈現(xiàn)指數(shù)級增長。用戶對于低延遲等待和良好體驗的剛性需求越來越高,就多路徑傳輸服務(wù)來說,高帶寬、低延遲、優(yōu)路徑仍然是當(dāng)前需要解決的重要問題。本文就現(xiàn)有多徑TCP管理現(xiàn)狀的不足,以標(biāo)準(zhǔn)MPTCP協(xié)議為基礎(chǔ)結(jié)合編碼技術(shù)和跨層輔助的方法提出了兩種多徑TCP路徑管理辦法。1.為了消除無差別編碼技術(shù)帶來的額外開銷,提出一種基于選擇性編碼的路徑管理方法(MPTCP-SNC)。不同于現(xiàn)存編碼方案,MPTCP-SNC充分考慮異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的差異性,通過建立丟包預(yù)測模型,分析當(dāng)前鏈路質(zhì)量的好壞,有選擇性的執(zhí)行編碼,由此降低編碼帶來的額外消耗,進(jìn)一步提高M(jìn)PTCP的傳輸性能。2.考慮到接收端智能的跨層活動帶來的優(yōu)勢,提出一種基于接收端智能的跨層路徑管理方法(MPTCP-RC)。MPTCP-RC由跨層引擎和路徑使用管理器兩個模塊組成:跨層引擎檢測每條路徑的傳輸層和MAC層的協(xié)議參數(shù),并根據(jù)檢測參數(shù)得到的接收端“第一手知識”計算路徑質(zhì)量;路徑使用管理器根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)有效區(qū)分路徑好壞,自適應(yīng)的管理和使用MPTCP連接的多條路徑。實驗結(jié)果表明,本文提出的兩種方法在多徑TCP的路徑管理方面優(yōu)勢明顯,能夠有效提升整個網(wǎng)路的傳輸性能,并為多徑TCP路徑管理機(jī)制的進(jìn)一步研發(fā)提供有益思路。
【學(xué)位單位】：江西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TN929.5
【部分圖文】：

多徑TCP路徑管理機(jī)制分析與優(yōu)化1第1章緒論隨著新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷突破和創(chuàng)新，網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化等概念應(yīng)運(yùn)而生，社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也逐漸向數(shù)字化轉(zhuǎn)型。終端設(shè)備配置多種不同標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)已經(jīng)是流行趨勢，多路徑傳輸也早已成為學(xué)術(shù)工作者研究的熱點問題，而在其間，路徑管理效率、帶寬利用率、時延大小依舊是多路徑傳輸性能研究的關(guān)鍵指標(biāo)。圖1-1全球互聯(lián)網(wǎng)使用增長情況(來源：Wearesocial《2020年全球網(wǎng)絡(luò)概覽報告》-2020.03)1.1研究背景隨著自動化和人工智能(AI)等技術(shù)快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的部署和運(yùn)營方式發(fā)生了根本性的變化。WeAreSocial發(fā)布了關(guān)于《2020年全球網(wǎng)絡(luò)概覽報告》，該報告指出截至2020年1月全球有超過45億人使用互聯(lián)網(wǎng)，而社交媒體用戶占比超過84.4%[1]�；ヂ�(lián)網(wǎng)在世界各地人們的日常生活中占據(jù)著重要角色，移動網(wǎng)絡(luò)、社交媒體、網(wǎng)絡(luò)購物等時刻提醒著我們移動互聯(lián)網(wǎng)的重要性。龐大的網(wǎng)絡(luò)用戶群體需求，使得世界上每分每秒都發(fā)生著成千上萬次的網(wǎng)絡(luò)連接，而隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和應(yīng)用的不斷深化，其用戶群在未來很長一段時間內(nèi)將繼續(xù)保持快速增長的趨勢。如圖1-1所示，移動用戶、互聯(lián)網(wǎng)用戶、社交媒體用戶對比去年同一

碩士學(xué)位論文22(6)若數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，則分發(fā)結(jié)束，否則更新鏈路丟包率iPLR和傳輸時延iPRTT，并重新轉(zhuǎn)向步驟(1)。圖4-1仿真拓?fù)鋱D4.3仿真實驗A仿真拓?fù)錇榱嗽u估本文所提出的MPTCP-SNC的傳輸性能，我們使用了目前學(xué)術(shù)界廣泛使用的NS2平臺進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)仿真實驗[36][37]。具體如圖4-1所示。仿真拓?fù)溆蒑PTCP發(fā)送端和接收端組成，接發(fā)兩端同時連接兩條獨立的鏈路（路徑1和路徑2），每條鏈路具備相同的配置參數(shù)，帶寬值設(shè)置為10Mbps，并使用了標(biāo)準(zhǔn)的Wi-Fi/IEEE802.11b接口。同時，為了更好的評估網(wǎng)絡(luò)編碼在不同鏈路丟包率時的性能，我們給MPTCP傳輸鏈路的丟包率隨機(jī)設(shè)置為0.1%-10%之間，仿真時間為60s。在異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中，互聯(lián)網(wǎng)總流量中UDP流量約為17%-20%，TCP流量約為80%-83%，這些具有突發(fā)特性的網(wǎng)絡(luò)背景流給MPTCP的實際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用帶來復(fù)雜的影響。因此為了更加真實的反映MPTCP-SNC在實際網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)勢，我們給每個路由器節(jié)點添加了1個UDP流量生成器和4個TCP流量生成器，以獲得20%的UDP流量和80%的TCP流量。

多徑TCP路徑管理機(jī)制分析與優(yōu)化23B仿真結(jié)果（1）平均吞吐量分析平均吞吐量是網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量總和的平均值，是衡量網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的重要參數(shù)之一。研究者通常使用這個參數(shù)來判斷所設(shè)計算法和協(xié)議的傳輸性能。圖4-2顯示了三種協(xié)議（MPTCP,MPTCP-NC和MPTCP-SNC）的吞吐量性能的變化，從圖4-2(a)中我們可以看出使用網(wǎng)絡(luò)編碼的MPTCP-NC和MPTCP-SNC比標(biāo)準(zhǔn)的MPTCP傳輸性能更好，從圖4-2(b)中我們可以明顯看出MPTCP-SNC獲得的平均吞吐量最高，比MPTCP和MPTCP-NC分別高9.13%和3.49%。這是因為MPTCP-SNC能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況選擇性的執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)編碼，當(dāng)鏈路的丟包率較小甚至無丟包時使用標(biāo)準(zhǔn)的MPTCP數(shù)據(jù)調(diào)度策略，以減少網(wǎng)絡(luò)編碼的額外消耗，提高M(jìn)PTCP-SNC數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃�。（a）平均吞吐量變化（b）總平均吞吐量圖4-2三種協(xié)議的平均吞吐量對比（2）平均時延分析平均時延是衡量網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的重要參數(shù)之一。如圖4-3(b)所示，MPTCP-SNC的平均時延明顯低于MPTCP-NC，與標(biāo)準(zhǔn)MPTCP基本相同。原因是在MPTCP中執(zhí)行編碼需要額外的編碼解碼時間和額外的計算時間，而MPTCP-SNC網(wǎng)絡(luò)編碼的選擇性執(zhí)行又減少了網(wǎng)絡(luò)編碼的執(zhí)行時間，提高了MPTCP的傳輸速率。
【參考文獻(xiàn)】

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1 田波;楊宜民;蔡述庭;;基于丟包率預(yù)測的視頻傳輸糾錯算法[J];計算機(jī)應(yīng)用研究;2014年04期

2 夏卓群;陳志剛;趙明;劉佳琦;;無線網(wǎng)狀網(wǎng)中自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)編碼的MPTCP研究與設(shè)計[J];計算機(jī)科學(xué);2010年04期

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