一种保证无线局域网中TCP流公平性的队列管理机制研究

摘要

无线局域网(WLAN)以其移动性和灵活性的特点得到了广泛应用。随着网络速率的不断提高以及多媒体应用的发展，人们更希望无线网络能够提供服务质量(QualityofService，QoS)的保证，如何保证各用户公平地享有带宽是提供QoS保证的基础。公平性问题也因此成为解决QoS的关键问题之一。本文讨论基础结构模式的无线局域网中TCP上下行流之间的公平性问题。 本文基于TCP平均窗口理论，提出为满足TCP公平所需的AP缓存区大小的估计方法。但是通过改变缓存区大小实现TCP流的公平是不现实的。因此，本文在估计方法的基础上考虑网络传输延迟对吞吐量的影响，提出解决TCP不公平问题的方案TFBR。TFBR是在DropTail队列管理的基础上进行改进，通过设置经过AP队列中包的通告窗口字段，限制发送速率，从而解决TCP上下行流之间的公平。仿真实验结果表明该方法能在单个上行和多个下行流的情况下有效地解决公平性问题，而且具有较好的网络性能。但是，TFBR方法运用到实际中还存在一定的不足。针对TFBR应用上的不足，本文在TFBR的基础上，提出一种保证TCP公平的新型队列管理机制TF_PDAR。TF_PDAR算法在窗口值的计算上做了改进，不再通过准确计算得到窗口值，而是根据AP队列中的丢包事件动态地调整窗口大小，避免了TFBR中存在的问题。仿真实验表明该算法不仅能有效地解决无线局域网中TCP上下行流之间的公平性问题，而且相比Droptail、RED和EDCF机制，TF_PDAR能够提供更小的平均延迟和丢包率，网络吞吐量也没有受到太大的影响。此外，TF_PDAR机制不对无线网络硬件设备做改动，而且方法简单实用，是一种较好的保证无线局域网中TCP流公平性的队列管理机制。

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究目的与意义

1.3 TCP公平性相关研究工作

1.4本论文的主要贡献

1.4.1 WLAN环境下TCP流公平的接入点缓存区大小估计

1.4.2结合有线传输延迟提出TCP接收窗口范围估计

1.4.3保证WLAN中TCP公平性的队列管理机制设计

1.5论文结构

第二章IEEE802.11无线局域网概述

2.1无线局域网标准

2.1.1 IEEE 802.11系列标准

2.1.2 HiperLAN标准

2.1.3 HomeRF标准

2.1.4蓝牙

2.2 IEEE 802.11无线局域网结构

2.2.1拓扑结构

2.2.2逻辑结构[14]

2.3无线局域网面临的问题

第三章无线局域网中TCP流的公平性问题

3.1解决公平性问题的必要性

3.2影响TCP公平性的因素分析

3.2.1 802.11MAC控制机制的影响

3.2.2 TCP协议的影响

3.3实现TCP流公平的AP缓存区大小估计

3.3.1估计方法说明

3.3.2仿真结果及分析

3.3.3估计方法总结

第四章基于TCP控制机制的新型队列管理机制TFBR

4.1 TFBR机制

4.1.1 TFBR设计思想

4.1.2 TFBR设计实现

4.2仿真实验及性能比较

4.2.1窗口范围估计的准确性验证

4.2.2实验结果与分析

4.3应用TFBR需要解决的若干问题

第五章改进的队列管理机制TF PDAR

5.1TF_PDAR机制

5.1.1 TF_PDAR设计思想

5.1.2TF_PDAR设计实现

5.2仿真实验及性能比较

5.2.1实验环境及参数设置

5.2.2实验结果与分析

5.3TF_PDAR总结

第六章结论与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

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