无线Ad hoc网络环境下TCP性能改进研究

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移动Ad hoc网络(Mobile Ad hoc network, MANET)也称自组网,是由一组带有无线收发装置的移动节点组成的一个多跳的、临时性的自治系统。网络中的各个节点可以任意移动,因而网络的拓扑结构是随时变化的,所以在任一时刻,节点间通过无线信道连接形成一个任意的网状拓扑结构。   由于移动Ad Hoc网络的自组织性,多跳以及网络拓扑动态变化等特点,使得传统有线网络的技术无法直接在Ad hoc网络上使用。有线TCP协议将包丢失的主要原因归结于挤塞情况,节点移动性是Ad hoc网络包丢失的主要原因之一,这导致了频繁的重传超时,大大下降了无线TCP的性能。因此需要为Ad hoc网络设计一些新的协议和技术,比如信道接入技术、安全技术、路由技术等。本文主要着眼改进TCP协议在Ad hoc网络环境下的性能。   本文首先介绍了Ad hoc网络的基本知识,包括定义、特点、历史、应用、体系结构以及关键技术和研究重点等,分析了导致无线TCP性能下降的根本原因,对IEEE 802.11 MAC协议进行研究,对当前TCP在Ad hoc环境下主要的改进方案进行比较,最后对IEEE 802.11 MAC进行扩展,提出了一种基于信号强度的TCP改进方案纾解了由于节点移动性造成的包丢失。   为了验证该算法的有效性,本文选择了具有开放源代码的NS2(Network Simulatorv2)作为移动Ad hoc网络的仿真工具,并描述了仿真的具体过程。通过NS2在节点的不同速度的环境中对该算法进行了仿真,同时分析了算法改进前后平均吞吐量、丢包率等网络参数的变化。结果表明改进后的算法能提高Ad hoc网络通信中的TCP算法性能。
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