在多3G/4G网络组合隧道上提升TCP性能方法的研究

摘要

近二十年来随着无线通信技术的迅速发展，人们从传统的有线传输方式进入了无线通信时代。无线通信设备也在朝着智能化、高速化、小型化不断发展。与此同时，人们对无线通信的应用需求不断加深，应用领域也不断扩大。对于研究在某些特定领域内无线通信技术，已经成为当今发展的热点，具有很大的发展前景。结合实际需求以及业内的行业发展，本文提出了一种应用在应急通信领域的基于目前主流的3G、4G无线网络的传输方法。其传输信道就是基于3G/4G移动通信技术。第三代与第四代移动通信技术，其能够实现远距离传输，其高带宽能够传输图像、音乐、视频等多种媒体形式。但是对于需要进行大流量数据上传的应急通信业务来说，单路3G、4G信道的上行带宽不足以实现大业务量传输。
　　本文的创新之处是通过实现对不同运营商的多路3G与4G制式组合进行任意捆绑形成更大的上行网络带宽，同时组合后的信道作为传输介质构建VPN隧道，将不同制式的3G和4G链路绑定构成单一VPN隧道，并运用所设计的方法，提升单一VPN隧道上的TCP性能。本文的主要研究工作和结论如下：
　　1.分析了多链路无线网络捆绑的背景和意义，并对目前已有的提升无线网络以及多链路捆绑网络的传输性能进行了分析，给出了其优缺点，以及应用的不同领域。
　　2.对本课题所基于的硬件设备 VPN数传网关的总体设计进行了分析，因为本文所提出的多路无线链路捆绑是应用于依靠底层IP隧道进行传输的设备及装置。之后对VPN网关设计中所包括的软硬件架构、操作系统及其应用与功能给出了介绍。
　　3.针对VPN网关设备中数据的传输与处理方法给出了分析，主要体现设备中的VPN模块与通信模块，前者主要体现在实现了报文的加密、压缩等功能，后者对报文在各信道上的分配权重给出分析。
　　4.针对第三章所提出的数据处理方法设计了一套数据传输装置及方法。主要实现了动态的负载均衡，即根据不同信道的带宽情况，动态调整报文发送量，实现了信道的拥塞控制，达到提升每个信道的传输性能，提高无线通道的使用率。
　　5.最后在不同地区对车载端以及服务器端的网关设备通过 Iperf测试工具进行模拟测试，主要是 TCP带宽性能测试，结果显示运用上述方法后的多路组和隧道进行传输能够大幅提升 TCP性能。通过对实验数据进行整理后可得其带宽系数能够控制在我们预先设定的系数范围之内。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和问题的提出

1.2 国内外研究状况

1.3 本论文主要研究工作

1.4 论文的结构安排

第二章 多路无线组合隧道中的VPN网关技术

2.1 VPN技术现状

2.2 VPN技术原理

2.3 3G/4G数传VPN网关的标准

2.4 3G/4G数传VPN网关的应用与功能

第三章 多路无线组合隧道中的数据处理

3.1 4G移动网络传输带宽的现况

3.2 多路无线组合隧道技术的实现原理

3.3 多路无线组合隧道中IP报文传输流程

第四章 多路无线组合隧道中的负载均衡技术

4.1 负载均衡技术

4.2 多路无线组合隧道中数据传输装置及方法

4.3 判断IP报文丢失的具体方法

第五章 多路无线组合隧道的TCP性能测试

5.1测试工具以及测试环境介绍

5.2 测试用例与测试结果

5.3 测试分析及结论

第六章 总结与展望

6.1 研究总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

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