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近年来,移动通信网络有了快速多样化的发展,主要可以从两方面来看:首先,无线接入网络的下行峰值速率越来越高,从GPRS的85.6Kbps到3G WCDMA网络的384Kbps再到现有的3.5G HSDPA网络的14Mbps,无线链路的峰值速率有了明显地提升;其次,无线接入网络的类型种类越来越多,从低带宽的GPRS、EDGE到高带宽的HSDPA、WIFI,多种多样的接入网络并存。与传统的有线网络相比,传统的TCP拥塞控制机制就会存在一系列的问题,如:较明显的带宽震荡,较频繁的时延尖峰等。本项目正是在这种背景下而提出的,重点研究由于TCP拥塞控制所产生的冗余重传数据对无线网络带宽利用率的影响。通过该研究,一方面我们可以对无线网络利用率有一个量化的概念,另一方面,我们可以进一步研究如何根据网络特点对TCP进行优化。
为了研究TCP冗余数据对无线网络带宽利用率的影响,我们从理论和仿真分析两个角度对其进行了研究。首先论文引入了传统的TCP拥塞控制模型,并从该模型推导出链路带宽对于TCP冗余数据率的影响模型;其次论文通过实验统计并量化得出无线带宽利用率的指标。在实验阶段,为了研究冗余数据的存在性以及其产生的原因,我们从协议栈的角度详细分析了导致TCP冗余重传数据产生的各种因素;进而,项目使用NS2对W-CDMA和HSDPA两种不同带宽的网络进行了仿真研究。通过定义三类利用率的指标,并对网络进行仿真,对数据指标进行统计分析,最终得出了无线网络带宽利用率的量化指标。
通过数学公式的推导和UMTS环境下的仿真,论文最终得出如下结论:TCP冗余数据对无线网络带宽利用率的影响会随着网络下行峰值速率的提高而增加。从这个角度来看,未来随着无线网络带宽的提升,这种影响也会越来越大,因此优化TCP拥塞控制机制对提高无线网络带宽利用率是很有意义的。