对改进移动IP性能方法的分析与模拟

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随着无线通信技术的发展,人们不再满足在固定地点从Internet检索、传输信息,希望能在任何时候、任何地点能方便地访问Internet,因此提出了移动Internet(它的协议即移动IP),它是传统Internet的有效延伸和扩展。传统的TCP/IP协议经过近三十年的发展,已能有效地适应有线传输,特别是TCP基于慢启动、拥塞避免、快速重传、快速恢复的拥塞控制和丢包恢复机制。但在无线移动环境下,无线信道的突发性位错误、较大的延时变化,以及移动主机的越区切换,所有这些都使得传统的TCP拥塞控制和丢包恢复机制并不能有效适应无线移动环境。因此,在无线移动环境下如何改进TCP性能是目前国际上关于移动IP正在探讨、研究的开放问题之一。 本文介绍了移动IP工作原理和传统TCP工作原理,从数据链路层、TCP自己和应用层三个方面介绍了为改进TCP在无线和移动节点中的性能所做的一些改进方法和正在进行的一些研究的情况,并针对一些方案的不完善之处进行了适当的分析。 本文主要探讨的是关于移动IP的TCP性能的改进中,对链路层改进方法所做的性能分析与模拟,有以下的三方面工作:  1、理论推导:  根据排队理论,分别在没采取和采取链路层改进方法情况下建立了带重传反馈的等价开环网络模型。 2、程序模拟: 本程序是以M/M/1为排队模型,使用C语言进行程序设计,通过数据到达、排队等待、链路服务、数据离开四个环节模拟了排队过程。在不同的参数设置下,统计了数据重传次数、产生的重发包数、数据通过链路的时间、链路利用率、平均队长等具体指标。 3、对比、分析及结论:  通过分析关于理论与模拟的主要参数:平均时间、重传率、重复包率、利用率、平均队长建立表单,分析了各组数据之间的关系。 本文在评价链路层改进方法中所使用的分析、模拟方法对于移动IP中改进TCP性能的其他方法具有一定的普遍意义和指导作用。 首先由理论到实践:即根据排队理论在M/M/1型的环境下,编制实际模型的模拟程序,通过运行程序得到实际的模拟数据。根据排队理论建立带有重传反馈的开环网络模型,推导出运算公式;然后由实践到理论:即通过对一定量的模拟数据和理论数据的对比、分析,验证了理论推导的正确性,根据理论与实践的结合,得出在一定参数环境下的最优值,并对最<WP=56>优值进行了一般推广、假设和预测以及指出一些尚未定论的问题;第三再由理论到实践,将以上得到的假设和问题做为新的课题,有待今后进行探讨、模拟。如此循环往复,不断改进、完善。 在关于移动IP的TCP改进中快速重传方法的详细分析与理论推导中,讨论了移动IP的越区切换对TCP传输的可能影响,分析了传统TCP拥塞控制技术在移动IP越区切换中不适合的主要原因。 通过排队理论,推导移动节点越区切换的快速重传阶段和从慢启动到达稳定状态阶段的系统平均时间(排队加上服务),对两种方法进行比较、分析,给出结论:在移动IP越区切换时采用快速重传方法的效率要远远高于传统的慢启动方法。  由于移动节点越区切换的模拟环境比较复杂,参数的选取对模拟程序的效果影响很大,不易得出理想的结论,因此本文仅对越区切换中快速重传的方法给出理论上的推导和公式,为今后程序模拟提供理论依据。 移动IP是一个全新而又迫切需要解决的课题。它具有广泛的应用前景,将对人们的未来产生深远的影响。第三代通信系统将要提供无线数据业务并实现与世界范围的数据网互联,便携机、移动通信系统和有线网的革命性的结合将把人类带入移动信息社会,移动INTERNET指日可待。目前该领域技术尚不成熟,与有线网络相比,需要进行很多修正,也存在许多问题和挑战,值得进行深入细致的研究。
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