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移动Ad Hoc网络是一种新型的无线移动网络模式,它具有不依赖基础设施、自由组网、无中心控制结点、移动性强、快速部署等特点。基于这些特殊性,移动Ad Hoc网络在诸多领域中有着广泛的应用前景。
传输控制协议(TCP)是一种端到端、可靠的数据流传输服务协议,它现在已成为Internet协议簇中的重要部分之一。TCP主要是针对有线网络的特点设计的,但这种为有线网络设计的可靠传输协议却在移动Ad Hoc网络中的性能欠佳。主要原因在于有线网络认为分组丢失是由网络拥塞引起的,一旦发生超时丢包现象发送方就认为网络发生了拥塞继而触发拥塞控制机制,减小发送速率以缓解拥塞。很显然这种方法对于链路质量良好的有线环境是合适的,然而对于移动Ad Hoc网络来说,网络拥塞已不再是分组丢失的唯一原因。无线链路的高误码率、路径中断等问题均会引发超时丢包,而现有的TCP并没有相应的机制来区分丢包是由拥塞造成的还是其他因素造成的。若TCP仍遵循丢包必然是由拥塞引起的原则,则势必会造成移动Ad Hoc网络带宽利用不充分、网络吞吐量小等TCP性能下降问题。
针对上述问题,本文深入分析了引起移动Ad Hoc网络TCP性能下降的原因,主要是路由中断和MAC层过渡竞争问题。对于路由中断问题,本文给出了一种基于STT的拥塞识别策略,该策略对网络拥塞和路由中断两种情况分别进行不同的处理以降低路由中断问题对移动Ad Hoc网络中TCP的负面影响。针对MAC层过渡竞争问题,本文给出了一种基于带宽估计的慢启动改进算法ISS以减轻其对TCP性能的影响。本文利用ISS和STT拥塞识别策略的思想对传统拥塞控制算法进行改进并得到了一种适用于移动Ad Hoc网络拥塞控制算法TCP-AHN,并给出了TCP-AHN的详细过程及其流程图。
本文设计了两种仿真方案用以检验TCP-AHN算法的性能,分别是增加节点的跳数和节点移动速度。本文把TCP-AHN和TCP SACK两种算法进行了NS2网络模拟仿真对比并给出了平均cwnd、网络吞吐量和分组平均重传次数三个算法性能评价指标的仿真数据对比图。仿真结果显示,TCP-AHN算法可以提高移动Ad Hoc网络中TCP的性能。