基于块编码的自适应无线网络传输协议设计与实现

摘要

传统传输控制协议TCP（Transfer Control Protocol）最初的设计目的是提供有线链路的可靠传输，这种设计把丢包作为网络拥塞的标记，从而降低发送速率，避免出现更大的拥塞。然而在无线网络中，引起丢包的原因通常是信号衰退、连接间断、信号干扰等物理现象，TCP协议盲目降低发送速率的策略不能满足无线网络的传输需求。相关研究表明网络编码方案能够避免丢包对拥塞控制造成的影响，网络编码技术可以为无线网络传输存在的问题提供新的解决思路。本文的主要工作有：
　　首先，分析当前TCP协议在无线网络传输中所存在的问题，并总结当前提出的相关解决方案和研究现状。介绍随机线性编码技术的基本概念，阐述其在无线网络丢包情况下的性能提升原理。重点介绍基于随机线性编码技术的CTCP协议，对协议的块编码、可靠性以及拥塞控制等机制进行详细的描述，并对 CTCP现有方案中存在的不足进行分析。
　　其次，经过分析 CTCP协议的传输机制，设计一种采用自适应策略的BCD-WTP协议。BCD-WTP协议的框架源于 CTCP，主要包括网络参数估算模块、块传输模块、编码模块、拥塞控制模块和解码模块，改进 CTCP协议静态的传输控制行为，实时估算无线网络环境中的参数，并根据参数调整传输的策略，适应高丢包率的无线网络环境。
　　再次，在Linux操作系统应用层实现BCD-WTP协议。介绍BCD-WTP协议的结构以及模块中主要函数的参数与实现细节，并着重介绍了网络参数估算函数、块传输函数、发送报文函数与解码函数的流程。
　　最后，在Linux系统进行实验，观察和计算TCP、CTCP和BCD-WTP协议在高丢包率的环境中的传输性能。实验结果表明，BCD-WTP协议在高丢包率的环境中的传输吞吐量有明显的提升，并且可以实时适应带宽的变化，及时调整发送行为。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2无线链路传输协议的相关研究工作

1.3 课题研究内容和创新点

1.4论文组织结构

第二章 相关技术研究

2.1 随机线性编码

2.2 CTCP协议

2.3 CTCP协议的不足

2.4本章小结

第三章 基于自适应机制的BCD-W TP协议的设计

3.1 BCD-WTP协议的基本方案

3.2 报文结构设计

3.3 BCD-WTP发送端设计

3.4 BCD-WTP接收端设计

3.5本章小结

第四章 基于自适应机制的BCD-W TP协议的实现

4.1 Linux编程环境介绍

4.2 BCD-WTP协议结构

4.3 发送端模块实现

4.4 接收端模块实现

4.5 本章小结

第五章 实验测试与分析

5.1实验场景

5.2 实验设计与参数设置

5.3 实验测试与分析

5.4 本章小结

结 束 语

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果