基于ACK包对的带宽估计算法研究

• 作 者: 袁鹏飞
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 可用带宽测量 数据包对技术 ACK包对 NS-3

随着因特网的发展,网络管理和效率面临新的挑战。网络性能测量对协议的改进和网络服务质量的提高有重要意义。而网络带宽是关键的性能指标,在多种网络协议中起重要作用,例如网络拥塞控制、路由选择和媒体点播等。因此,带宽测量的算法研究一直是网络技术领域的研究热点。本文研究可用带宽的测量方法,目的是获取端对端路径上瓶颈链路的可用带宽。可用带宽测量技术可分为两种。(1)数据包对技术利用数据包对经过瓶颈链路产生的时间间隔来估计带宽,不足之处是对背景流量非常敏感。(2)分析探测数据包的发送速率和单向时延变化规律来估计带宽,不足之处是测量开销大,不适用于资源有限的网络环境。为了解决现有方法的不足,本文改进数据包对技术,并将其与TCP协议的确认机制(Acknowledgement,ACK)结合,设计和实现了基于ACK包对的带宽估计算法(ACK Packet Pair Probe,APROBE).APROBE通过改进时延样本的选择方案来计算带宽,有效降低背景流量对带宽测量准确性的影响；改造ACK机制,设计ACK包对以降低带宽测量的开销。APROBE算法己经在NS-3仿真平台中实现,并进行比较性验证：与Pathload相比,准确率相当；与Pathchirp相比,准确率提高了10%以上；测量开销则至少降低一个数量级。为了体现APROBE算法的可用性,本文将其成功应用于网络拥塞控制机制TCP Westwood,实现了新机制TCPWA。由于提高了网络带宽估计的准确性,TCPWA有效地提高了网络性能,例如网络吞吐量最多可增加37.5%。