毕 业 设 计(论文) 外 文 翻 译

外文题目：Improving the performance of TCP in the

presence of interacting UDP flows in ad hoc networks

中文题目：在存在相互作用的UDP流的临时网络中提高TCP的性能

学 院 名 称： xxx 专 业： xxx 班 级： xxx 姓 名： xxx 学 号 xxx

指 导 教 师： xxx 职 称 xx

定稿日期： 2013 年 11 月 16日

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在存在相互作用的UDP流的临时网络中提高TCP 的性能

Vikram Gupta, Srikanth V. Krishnamurthy and Michalis Faloutsos

摘要：在这篇文章中，我们研究在临时网络中IEEE 802.11 MAC层如何平稳的影响TCP传输

负载方面的表现。此次主要解决的问题是当UDP流超负荷加载时，TCP流的传输量会严重降低。我们的贡献是双重的。首先，我们确定在微观分析性能的详细级别上，影响TCP吞吐量的主要影响因素。凭借直觉我们通过第一部分内容获得了我们的第二个贡献。我们研究并提出了基于背压机制的流量使用的公平。背压提高了在超负荷的UDP流的存在的情况下TCP流的性能。事实上，在某些情况下，在不影响UDP流吞吐量的情况下提高了TCP流的吞吐量。我们发现背压可以增加TCP吞吐量高达95%。背压的一个突出的优点是它不需要对现有的TCP或者IEEE 802.11协议做任何更改。

1.引言

在本文中，我们研究在存在相互作用的UDP流的临时网络中，提高TCP流的吞吐量。在缺乏拥塞控制机制的网络流中，UDP流垄断了可用带宽，使得TCP流量传输严重降低。在互联网上，这个问题通过使用缓冲区管理政策得到了聪明的解决。例如在早期随机下降UDP数据包的优先级

[1,2]

。在特定设置的网络中，上述计划不能应用在由于拥塞而导致的频道访问延迟

的问题上。在临时网络通道访问延迟问题上，节点依赖不仅表现在队列建立上，也进一步延伸到了附近队列节点上。在本文中，我们证明了在TCP和UDP流的副作用性能方面提出了简单且有效的机制来克服这些问题。

众所周知，TCP在IEEE 802.11的多跳无线网络表现不佳。这根本原因是在介质访问某些节点时IEEE 802.11 MAC协议无力提高短期公平性。在的存在流动的TCP流的吞吐量显着减少。

以前这里介绍在如何最大程度上临时网络中提高TCP性能的方法。研究分为两类：（a）修改TCP协议连接，（b）取代的IEEE 802.11 MAC协议。大多数基于TCP尝试建立连接都会有流动性和拥塞问题，导致TCP数据包丢失。为此，一些研究人员提出了明确的故障通知解决方法。大多重要的工作已经在开发新的MAC层方案时完成了。在文献[9]YU等人提出了一种混合方案，其中发件人以及接收器被允许发起的MAC传输。他们的研究结果表明，在某些情况下，公平显著的改善可以在不实现牺牲吞吐量的情况下被很好的实现。不同于也已经被提出了IEEE 802.11 MAC协议计划。在结果表明，在TCP和IEEE802.11协议中智能调整所使用的参数可以提高性能。虽然这些建议可以在802.11 MAC协议上提高IEEE TCP性能提供有效的解决方案，但是它很难改变现有的为了TCP或IEEE标准802.11分布式协调功能而存在的标准。此外，据我们所知，这些方案的解决不是专门针对解决提高在UDP的流面前的TCP的性能。

[5]

[ 4，5 ]

[3]

，它已经表明，这种短期的不

[ 6 ]

公平会导致长期的不公平相对于竞争的TCP流的吞吐量的实现。在，它已被证明，基于UDP

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在这项工作中，我们研究了MAC层如何不公平的降低了TCP性能，从而又如何可以公平的提高TCP性能在UDP流的存在的情况下。在更多的细节上，我们通过创建特定的环境进行了一个细致的研究。阐明UDP流对TCP流量的影响同时显示在很大程度上提供公正缓解这些影响。我们提出了背压，一个在UDP流面前显著提高TCP性能的方案。简而言之，我们的方案在流水平调控提供突发每个节点。一旦缓冲配额达成,一个转发节点拒绝积累大量的来自流的数据包。

2.背景和前期工作

在本节中，我们研究TCP的性能以及IEEE802.11多跳无线网络。具体而言，我们首先研究了IEEE的局限性 ，802.11 MAC协议在多跳无线环境中使用时。然后，我们解释对高层协议的性能的影响。由于空间的限制我们还没有涉及到某些普遍的现象进行深入探讨。我们指引读者阅读下面的部分了解更多的细节。

一种在IEEE 802.11 DCF的可配置的参数是由一个节点发送一个特定的帧（重试限制）来作出的尝试。一个节点，希望发送一帧到它的附近节点，使得上述操作反复尝试模式一在失败时发送，临近节点被取消，那么链路将会被打破。

发送一个数据包，根据该二进制指数呈指数增长回退[13]算法。该算法是已知的青睐上次成功节点

[13]

。因此，一旦一个节点成功的介质访问争用，它很可能会发送介质访问不失权

[ 3 ]

前大量从它的队列中的数据包到另一个节点。由这个传输干扰节点可以错误地假定了链接被打破（称为假链路故障，请参阅发送拍摄效果

[3,4]

了解详细信息） 。在一般情况下，与参数的缺省设置，外

形尺寸小于1500字节可以而不会造成过度的假链路failures.2然而，在一般情况下，由于

，出现了大量的故障。特别是， UDP流卡死在这种情况下。

[5]

提出了上述现象的解决方案提出修改建议，以TCP或 在IEEE802.11的DCF。在文献，Jiang等人表明，增加重试的限制导致 增加TCP连接的有效吞吐量。然而，这种解决方案，它需要一个 很长一段时间来检测实际的链路故障（通常是由于流动性）。在文献

[3]

[14]

的作者

提出了许多修改，在IEEE802.11的MAC如一种较温和的回退 机制和一个额外的信息，以防止假链路故障。假链接 说明故障是已知的导致TCP性能较差。我们已经用 特设按需距离矢量（AODV）

[15]

如路由协议我们 模拟研究。AODV协议提供了一种替代机制来确定链接 连

[16]

接通过周期性地广播Hello报文。由于使用消息已被证实可以降低假链路故障，我们在使

用这些消息我们 simulations.3。

我们利用一个简单的公平排队计划，发展我们的解决方案。至 欣赏我们的工作在其他文献中的公平排队存在的新颖性

(2）当数据包传输的？

(3）哪些数据包（s）将在发生拥塞时被丢弃？

这项工作的根本创新在于结合过去并且控制好流量。具体地，通过限制该队列的大小为一个流在每个网络中的节点，我们能够防止垄断好战的流量。它应当注意，类似的概念已被提出，在过去，尽管对于提高 TCP拥塞控制[24]，而不是所产生的UDP流量。

总之，基于UDP流量可以建立在其上的路由节点大队列。 此队列堆积，以及随后的媒体捕捉，在创建拥堵 采取的TCP流的路径的附近。在这样的情况下，TCP 随着沉重的UDP流intersect4流量遭受延误和滴。 TCP解译 这种损失是拥堵的标志和采取相应的行动[17]。

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[22 23]

，认为任何公平排队方案需要3政策

[20]

，可分为：

(1）哪些数据包（队列）将被发送？为此，我们使用简单的循环。