论文选题的背景和意义

1、一、 论文选题的背景和意义无线网络的发展互联网始于美国国防部的， 在上个世纪年代开始转为民用并鼓励其他网络加入。到年成为一个跨越美国和欧洲，连接万多台计算机的网络，到年，全球互联网覆盖了个国家和地区的百万台计算机。互联网已基本连接世界上所有的国家，互联网 () 的迅速发展使其越来越成为日常生活不可缺少的工具。随着通信网络技术的发展，移动互联网、移动技术的提出，互联网的覆盖范围从有线向无线拓展。无线通信系统所能提供的服务已从最初单一的语音业务发展到现在语音、数据并重。互联网和无线通信系统的融合成为一种必然趋势。移动技术保证了互联网和无线通信系统融合的可实现性，并最终使得互联网从有线领域拓展到无线

2、领域。无线通信和移动计算的需求在持续地增长，与有线网络相比无线网络在以下这些地方有应用优势：在不能使用传统走线方式的地方、传统布线方式困难、布线破坏性很大或因历史等原因不能布线的地方；有水域或阻隔的地方；重复地临时建立、设置和安排通讯的地方；无权铺设线路或线路铺设环境可能导致线路损坏；时间紧急，需要迅速建立通讯，而使用有线不便、成木高或耗时长 ;局域网的用户需要有更大范围进行移动计算的地方。因为这些不可替代的优势，无线网络的到了广泛的应用，如果将其应用划分为室内和室外的话，室内应用包括大型办公室、车间、会议室、证券市场等 ;室外应用包括城市建筑群间通信、学校校园网络、野外勘测试验、军事流动网、

3、公安流动网等，无线网络在未来因特网中无疑将扮演极为重要的角色。拥塞与拥塞控制当网络中存在过多的报文时，网络的性能会下降，这种现象称为拥塞，其可以认为是网络负载接近或达到网络资源所允许的最大容量时的状态。这里的网络资源主要指的是连接带宽和路由器的缓冲容量。 在网络发生拥塞时， 会导致吞吐量下降，严重时会发生“拥塞崩溃”现象。一般来说，拥塞崩溃发生在网络负载增加导致网络效率降低的时候。使用下图来描述拥塞的发生。当负载较小时，吞吐量的增长和负载相比基本呈线性关系，延迟增长缓慢 ;在负载超过之后，吞吐量增长缓慢，延迟增长较快 ;当负载超过之后， 吞吐量急剧下降， 延迟急剧上升 .可以看出，负载在附近时

4、网络的使用效率最高 .拥塞控制就是网络节点采取措施来避免拥塞的发生或者对拥塞的发生作出反应，在图中，就是使负载保持在附近 .拥塞控制下要考虑端节点之间的网络环境，目的是使负载不超过网络的传送能力；而流控制主要考虑接收端，目的是使发送端的发送速率不超过接收端的接收能力。拥塞控制算法包含拥塞避免( )和拥塞控制 ( )这两种不同的机制。拥塞控制是 “恢复 ”机制，它用于把网络从拥塞状态中恢复出来 ;拥塞避免是 “预防 ”机制，它的目标是避免网络进入拥塞状态，使网络运行在高吞吐量、低延迟的状态下。目前互联网所使用的拥塞控制协议已被实践证明是简单有效的技术。采用基于窗口大小的拥塞控制， 为了跟踪接收方

5、和网络的容量， 保持两种独立的窗口 接收窗口和拥塞窗口， 接收窗口反映接收方缓存的容量，拥塞窗口是对网络可用容量的估计。在此三个阶段描述中的拥塞机制：慢启动阶段：当完成一个连接，发送方就开始通过接收窗口大小来了解接收方的缓存能力并采用慢启动来检测网络容量和决定拥塞窗口的大小。发送者启动一个长度为的拥塞窗口。对于每个收到的，指数增长窗口大小，直到到达慢启动阶段的门限值 ()，然后进入拥塞避免阶段。拥塞避免阶段：在慢启动工作完成后生效。在这个过程中拥塞窗口 ()的大小以十分缓慢的速度增长，每收到一个确认应答 ()，窗口增加 (除非大小已经超过了接收端通知窗口的大小 )，每一个往返时延 ()大约增加

6、一个段值大小。快速重发阶段：一直在确认数据段需要多长时间才能返回，以确定哪一个包到达接收者并通过重发丢失的包来提供可靠性。如果现在往返时延是平均数标准方差的倍的话 (超时间隔 ) ，就假设这个包丢失了，然后就开始重发丢失的包。如果接收都收到很多重复确认的时候 (通常是个 )，此时也假设这个包丢失了。假设丢失的包从重复序号开始，并转发他。无线网络中的无线网络因为其网络结构的特殊性,在一定程度上也影响着其性能.().随机丢失性：无线网络具有更强的信道间干扰、主机移动性、多径衰弱性和有限的网络覆盖能力，使得有效的比特错误率要比有线网络高很多；().时延：无线网络的时延既大而且时时在变，导致这样的原因

7、有：低带宽、交换网络时延、信道接入不对称和洋公平性等；().低带宽：无线网络相对于有线网络带宽明显很低，微微单元和微单元的无线网络能提供的带宽，但宏单元无线网络只能提供几十的带宽这样有效带宽会更加低。在拥塞机制中，当拥塞窗口大小不断增加，只要窗口还有空间就会发送突发分组。在慢启动中阶段，由于窗口大小指数增加，突发分组出现的情况会更加频繁。如果伴随着的突发性质信道带宽很窄，分组经过不同的时间，保持平均的的时间就会增2 / 5加，更重要的是平均偏差也会增加，这样会导致重传超时时间达到一个很大的值，相应的吞吐量就会下降。().路径的不对称性：虽然传输协议的性能理想情况下只由向前链路的特性决定，但由于

8、采用的基于时钟的窗口控制反向链路也会影响到传输协议的性能。即使反向链路还有带宽，但是确认信息不能从接收方传送到发送方，此时就不能成功的建立连接。无线网络拥塞控制无线局域网、蓝牙、无线本地环、移动通信、 网络等无线网络技术极大地推动着无线有线和移动因特网技术的发展。但是这种混合网络呈现的特性使得传统传输控制协议由于设计本身的局限，无法良好服务无线网络，改进传统的以适应无线有线和移动网络环境便成为国际上的一个研究热点。当在无线环境下执行基于包交换的数据传输时，分组丢失和延迟通常是由于链路误码、本地重传或切换等原因导致的，传统把所有的分组丢失简单归因于网络拥塞策略的盲日性严重恶化了无线环境中的性能。

9、无线链路的特性主要表现在很高的链路误码率、有限的带宽、较长的时延和时延抖动、终端的移动性、能源消耗约束等方面。要实现理想的控制策略，一方而，在可能的前提下要尽量减少误码丢包、避兔重传 ;另一方面，要能区分无线误码造成的数据丢失和网络拥塞造成的数据丢失，采取不同的控制策略。如何采取有效的措施来解决无线网络中的拥塞控制问题成为影响无线网络性能的一个关键因素。但拥塞控制把网络丢包当作网络拥塞最重要的指标。这种做法的基本假设是数据包在信道传输过程中不会丢失， 只可能在路由器的处理等待中被主动丢弃 (实际中网络拥塞引起的丢包率远高于信道传输的丢包率， 因此假设近似成立 )。而在无线环境下，由于存在大量的

10、外在干扰，以及自身存在的多径衰落现象，信号在无线信道传输的误码率远大于有线信道，往往存在随机数据包丢失的情况。因此如果直接将现有的单纯依据数据包丢失作为拥塞指示的 拥塞控制算法应用在无线网络中， 发送端会由于判断到频繁的网络拥塞而降低传输速率，从而造成性能的下降。针对无线信道的特殊性，研究新的拥塞控制协议成为必要。二工作任务分析）第一阶段主要熟悉整个无线网络的知识体系，包括其背景、发展、无线网络环境特性以及无线网络的应用等等；分析无线信道上数据传输的特性，了解无线网络拥塞的含义与对策；并开始着手熟悉网络仿真软件；）第二阶段主要是对现有的网络拥塞控算法进行研究与学习，在理解拥塞控制原理的基础上阅读大量文献资料，并适量阅读分析最新有关无线拥塞控制的英文文3 / 5