基于MPTCP协议的拥塞控制研究

来源 :重庆邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alan_w76
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传输控制协议(Transport Control Protocol,TCP)技术为网络传输提供端到端的可靠、有序的面向连接。自从1981年首次定义到1988年扩展,至今已经发展为网络中使用最多的传输协议。然而,随着设备制造生产成本不断地降低,计算机终端和无线通信终端等都普遍配置了多个网络接口;无线和有线网络建设规模不断地扩大,接入网络的方式也变得多种多样;网络应用更是层出不穷,网络数据流量存在爆炸式地增长;同时用户对网络质量的需求也在不断增加,已经不能忍受延迟大,响应迟钝,频繁的连接失败的网络服务。
   传统TCP协议开始逐渐暴露出不能适应发展的局限性。由于传统TCP协议将所有的流量限制在单一路径上传输,当网络中流量不断地增加时,传输路径将出现繁忙甚至网络拥塞,而其他可用路径却处于空闲状态,造成网络资源极大的浪费。因此,传输控制协议将迎来再一次质的创新和转变,而多路径传输协议成了新的发展趋势。MPTCP(MultiPath Transport Control Protocol)作为最有发展潜力的多路径传输协议之一,它是对传统TCP的一种延伸,通过在通信源和目的节点之间同时使用多条路径传输数据,能够有效地增加网络吞吐量,提高网络可靠性,增强网络恢复力。
   本文主要针对MPTCP的拥塞控制策略进行研究。由于传统TCP拥塞控制应用到MPTCP中存在公平性问题,以及不能有效地发挥多路径传输的优势。所以本文就从公平性和资源共享两个方面对MPTCP的拥塞控制进行了研究。首先从公平性方面,提出了自适应权值TCP拥塞控制算法(Adaptive Weighted TCP,AWTCP)。该算法通过设置网络带宽占用比参数,使得拥塞控制各个阶段的子流拥塞窗口按比例变化。并在拥塞避免阶段对MPTCP连接的子流设置一个权值,从而保证在瓶颈链路处MPTCP数据流和TCP数据流公平地共享可用带宽。最后经NS3仿真实验证明,该算法能够有效地补偿链路的因RTT不等引起的性能恶化,并避免链路之间数据的非周期抖动,且保证了多路径传输的优越性。而在资源共享方面,本文分析了现有MPTCP拥塞控制算法实现资源共享的原因,最后对拥塞控制中的AIMD算法的变化因子进行了改进,提出了基于丢包的AIMD算法(Drop-based AIMD,D-AIMD)。该算法能够根据现有网络的拥塞状态分类,相应变化增加因子和减少因子,从而实现了自适应的拥塞控制扩散。同时该算法不但减少了网络在发生丢包时性能急剧地下降,缓解了网络的不稳定性,而且还能够有效地提高了网络资源利用率。最后,通过NS3仿真实验,设置不同的网络环境,证明了所提算法的有效性。
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