0  引言     跟着无线技巧的提高，对建破一个供给低破费因特网接入的宽带无线网，无线Ad Hoc网络是一个很有潜力的候选者。对于这种新的网络系统结构，须要一种可能有效处理多跳网络及其变形的传输协议。     当前，最普遍使用的TCP协定是TCP Reno及其变种。然而，最近的 研究 表明TCP Reno在无线Ad hoc网络中遇到了公正和效率的问题。究其起因，重要有以下三个方面：     ①TCP不差别开拥塞控制和可靠性控制。TCP通过报文丢出事件来检测拥塞，但在Ad Hoc网络中，报文丢失虽然与拥塞亲密相关，但它并不是一个可靠的拥塞信号，报文丢失也可能是由于与传输信道有关的错误和与结点挪动有关的路由失败引起的。     ②TCP依附AIMD算法调节拥塞窗口使网络收敛到公平的带宽共享。因此，在从新路由后，它不能高效力地获得空闲带宽。     ③Ad Hoc网络的吞吐量主要取决于传输负载。当传输负载增加到超过必定门限，链路犯错率增加，吞吐量下降。而TCP流量把持为了填充瓶颈接口队列，经常向网络中注入太多的报 文。     本文设计了一种解决后两个问题的新的拥塞控制策略去改进无线Ad Hoc网络传输协议的机能，该策略采用了一种显式拥塞控制体制构造，这种体系结构由中间结点作出拥塞估量并把速率反馈送回发送端，发送端基于收到的速率反馈调整其传输速率。这种协议叫无线显示控制协议，即WXCP（Wireless eXplicit Control Protocol），其设计思惟来自XCP（eXplicit Control Protocol），一种为高带宽延迟网络设计的基于窗口的拥塞控制策略。WXCP在中间结点和发送端集成了一系列机制以使XCP实用于无线网络环境。在中间结点，WXCP做了更为准确的拥塞状况估计，并基于多个拥塞度量值 计算 速率反馈。通过使用显式速率反馈而不是搜寻可用带宽，WXCP流可以敏捷收敛并取得良好的吞吐量。同时，WXCP流能够比TCP流更快收敛到安稳。另外，还在发送端引入了报文丢失发明及减缓机制用以处理小窗口和峰值问题。 1  相干工作     WXCP是对为高带宽延迟积网络设计的XCP的扩大。同时也有许多对于为多跳无线网络牢靠数据传输改进TCP性能或者设计新的策略的相关研究。     ① 第一类 方式 是基于端到端的测量。Wang和Zhang[2]提出的通过检测并响应无序报文传递事件以提高TCP的性能的方法。Fu 等[3]提出了一个TCP友爱的传输协议，这种协议基于端到真个测量对报文和连接行动进行多值结合鉴定以试图辨别不同的事件，例如因为移动引发的衔接断开、重连接及网络拥塞引起的信道错误等。     ② 也有研究者试图通过使用来自路由层的显式反馈来改良无线网络中的可靠数据传输性能。Holland 和 Vaidy[4]研究因为移动造成的链接损坏对TCP性能的 影响 并提出了一种显式链路失败告诉技术（ELFN）。Chandran[5] 也提出了一种TCP反馈的类似机制。Liu 和singh[6]在传输层和路由层之间引入了一个薄层用以处置来自旁边结点的显式通知并维护TCP不受Ad Hoc网络潜在行为的影响。     这两类方法通过分辨与拥塞有关的报文丢失和由于信道错误和路由失败引起的报文丧失来进步TCP性能，解决了上面提出的第一个问题。     ③ 最近，研讨者又提出用来自中间结点的显式速率反馈来解决第二和第三个问题。Sundanrasan 等[7] 提出了一种基于速率的传输层协议ATP。在ATP中，发送端基于来自瓶颈结点的显式速率反馈调整传输速率。Chen等[8]先容了EXACT（Explicit rAte－based flow ConTrol），将ATM的ABR拥塞控制使用的基于速率的反馈 利用 于Ad Hoc网络。     本策略也是应用显式速率反馈解决第二和第三个问题，但与这些办法不同的是，本策略在发送端使用的是基于窗口的拥塞控制而不是纯基于速率的拥塞掌握。与[8]比拟，WXCP的中间结点并不维持每个流的信息，因而WXCP的实行将更为简略。虽然[7]也不维持每个流的信息，但它并没有斟酌到无线传输信道的空间特征。而且WXCP在不同的流之间保持时间公平而不是吞吐量公平，因此WXCP能失掉一个的更高总吞吐量。 2  WXCP在Ad Hoc网络中的详细实现 2.1根本思维     假设MAC协议的基础机制为：1基于CSMA/CA。 2单播报文确认。把XCP运用到共享信道的无线网络是存在挑衅性的，为了精确计算反馈，XCP路由器必需预先晓得正确的链路容量。然而在共享信道无线网络中，所有的结点竞争信道，真正的吞吐才能随着传输负载的变化而变更。XCP在接口处获得链路容量以计算速率反馈，由此引入的容量估计会使XCP产生膨胀的反馈，从而发送端发送的报文将超过链路的传输能力，队列树立并加长。而WXCP并不使用通过一个固定接口获得的容量，通过部分地检测中间结点的信道状况，WXCP获得合理的容量估计。另外，WXCP还在发送端参加了报文丢失发现机制和减缓机制用以处理小窗口跟峰值问题。 2.2 拥塞度量的描写     WXCP使用三个度量去检测结点处的资源使用状况和拥塞水平：可用带宽（Available bandwidth），接口队列长度（interface queue（IFQ）length）和平均链路层重传（average link layer retransmission（ALR））。不失个别性，这是应用可用带宽代表可用网络容量。可用带宽越小，拥塞发生的可能性越大。可用带宽可以基于本地监测进行估计而不需要额定控制报文的交流。如果周期性估计，信道闲暇时间代表网络容量在估计周期内依然可用。为了把信道空闲时间转换为传输速率，需要计算链路层吞吐量。因为在不同的地位无线信道状态可能不同，到不同的街坊结点的链路层吞吐量也可能不同。因此，固然使用相同信道，但在 WXCP中使用可用带宽是所有路径的平均可用带宽。如果估计周期是T，则平均可用带宽B：       B＝                     （1） 是在周期T内的信道空闲时间，bw是到所有不同接收端的平均链路层吞吐量。该模型可以用IEEE802.11 DCF MAC协议实现，该协议使用CSMA/CA机制控制多个结点拜访雷同的信道。通过监测无线电情况，能够得到 ，它是在察看距离T中结点使用信道时间，物理载波侦听时间，虚构载波侦听时间的总和， 可以由T－ 得到。在802.11 DCF中，任何非播送数据报老是随同着一个确认数据报，bw是每个链路层吞吐量测量样本值的均匀值，链路层吞吐量丈量样本值计算公式为：                    （2）     是报文j的大小， 是报文传递到MAC层的时间， 是收到相应的ACK报文的时光。     第二个度量值是输出接口队列状态。当输入传输速率比输出传输速率大，报文开端缓存在接口队列（IFQ）中并且队列的长度增长，当队列满时，达到队列的后续报文被抛弃。 TCP由此推断网络中拥塞的存在。     由于暗藏终端的问题，假如没有任何和谐办法，发送端与不在其侦听规模但在接受端侦听范畴的结点竞争吸收端四周的一个信道，如果隐蔽通讯来自流自身，这就是家喻户晓的自冲突。当一个流向网络中注入过多的报文，自冲突会产生，传输延迟增添，吞吐量减小。通过调剂传输速率，可以转变自抵触的程度。然而发送端的IFQ长度对于检测自冲突并不是足够的敏锐。因此，这里使用成功发送报文的平均链路层重传作为第三个拥塞度量值去检测自冲突程度。     使用ALR去侦听自冲突会碰到很多的烦扰，由于无线Ad Hoc网络中的报文丢失不仅仅因为自冲突，还包含其它的无线信道毛病（例如由于多路径反射和来自其它信号源、路径散射的信号冲突）和路由失败。将自冲突与其它的无线信道错误区离开是很难的，有可能当网络阅历重大的无线信道错误，结点发生大批的重传，却由此推断存在严峻自矛盾，但事实上并没有摩擦。WXCP通过遵守TCP中坚持最小拥塞窗口CWND大于或即是一个报文的划定处理这个问题。而事实上，一个报文大小的CWND对大多数网络来说濒临最优值。在最坏的情形下，当严峻的无线信道过错产生和WXCP侦听自冲突不准确时，协议至少能以一个报文大小的CWND工作并获得公道的性能。 2.3 WXCP中显式拥塞反馈的盘算     在WXCP中，中间结点基于报文头部携带的流信息和在上文的拥塞度量值作出拥塞控制和公平控制决议。因为在无线网络中，不同门路上的链路层吞吐量是不同的，为了到达高的总吞吐量，WXCP公平控制器在流之间保护时间公平性而不是吞吐量公平性。每个控制距离T，T是这个结点上的所有的流的RTT的平均值，WXCP计算总反馈：         （3）     B是被该结点本身和n个相邻结点共享的可用带宽的估计值。n可以通过对上一个控制间隔中监听到的报文的不同的源端进行计数得到， 代表在控制间隔中视察到的接口队列最小长度。 代表上一节制间隔中对所有目标结点胜利传输报文的ALR。 是常数。    
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