XCP-Winf RCP-Winf:改善显式无线网络拥塞控制

文摘

在无线网络拥塞控制是强烈依赖于动力学和不稳定的无线连接。因此,很难准确评估无线连接的特点。众所周知,TCP在无线网络经历严重的性能下降问题。此外,拥塞控制机制,依靠网络交互和网络参数,如XCP RCP,不能准确地评估无线网络的容量和可用的链接带宽。在本文中,我们提出新的显式流量控制协议对无线网状网络,基于XCP和RCP。我们这些协议XCP-Winf和RCP-Winf名称。他们依赖于MAC层的信息收集的一种新方法来准确评估可用的带宽和容量的道路通过无线网络路径。实时执行评估,而不需要干扰地注入网络中的数据包。这些新的拥塞控制机制在无线网状评估在不同的场景中,ad hoc网络和对比几个无线网络拥塞控制的新方法。表明XCP-Winf和RCP-Winf表现的评估方法,显示其稳定的行为和更好的信道利用率。

1。介绍

可靠传输协议(如TCP是表现良好在传统有线网络数据包损失发生主要是因为拥堵的1]。然而,网络与无线和其他有损链接也遭受重大损失一些错误和传递。TCP响应损失通过调用拥塞控制和避免算法。这导致退化在无线系统和网络端到端性能(2]。

最近努力设计更好的拥塞控制导致了几种explicit-feedback拥塞控制方法的起源。这些方法征求活动多字节的反馈路由器来说,提供准确和及时的拥塞信号,用于准确地调整流发送速率。因此,他们的目标是实现更快的收敛,较小的丢包率,高链路利用率,更好的公平性之间流动。的例子,这些拥塞控制机制,依赖于网络交互是显式控制协议(XCP) [3)和速度控制协议(RCP) (4]。他们的主要目的是推广显式拥塞通知,告知对方,节点的拥塞程度。的XCP将信道利用率从公平控制,需要有效的估计总交通行为,也就是说,可用带宽和连接能力。RCP拥塞控制算法的主要关键是尽快完成流。RCP动态更新率分配到流,近似一个处理器共享的反馈。虽然显式拥塞控制和网络交互的支持预计将导致一个更有效的拥塞控制在共享介质系统,如无线网状和特设网络,我们所示(5],事实并非如此,因为他们不能有效地预测能力在无线网络中,而且它们没有效率和公平的。这是由于这样的事实:无线连接的可用容量取决于利率的联系邻近的边缘。忽略这种依赖会高估可用容量和导致表现不佳,不稳定。我们相信,估计一个链接的具体能力的函数相邻边缘利率的链接将提供准确的XCP——RCP-like方案为无线多次反射网络实现。

支持无线网络的效率和稳定性,这是至关重要的建立一个拥塞控制方案提供了高效、准确的共享底层网络竞争能力在多个应用程序。等因素的传递、信道分配和信道质量直接关系到链接能力。能够准确地监控链路容量和可用带宽,然后使用这些信息来执行准确的拥塞控制是无线通信的主要挑战。在[6我们提出了rt-Winf算法是一种新的无线推理机制,基于IdleGap(7),能够估计可用带宽和路径的能力。rt-Winf使用RTS / CTS包中包含的信息来测量传输时间和获取链接容量和可用带宽。

在本文中,我们描述XCP-Winf RCP-Winf,两个新的拥塞控制机制为基础,分别在XCP和RCP,扩展的支持下一个准确的容量和可用带宽计算算法。通过链路容量和可用带宽rt-Winf传输,通过跨层技术,XCP和使用这些信息在本地的RCP拥塞控制技术。我们展示新XCP-Winf和RCP-Winf函数可以用这个新信息。提出的拥塞控制方法是评估在不同的模拟场景中,网格和特别,评估对先进的拥塞控制机制。结果表明,集成的rt-Winf允许明显改善XCP和RCP网络性能标准的拥塞控制协议,也针对特定拥堵协议对于无线环境。

在[8我们提出了一个基本版本XCP-Winf和RCP-Winf初步结果。在本文中,我们提出一个完整的建议:我们现在rt-Winf方法通过模拟和仿真与评估在CMU无线模拟器9];我们描述和完善XCP-Winf和RCP-Winf的概念方法,用一个新的数学模型;我们执行一个完整的拥塞控制方法相比,对先进的评价方法如XCP-b [10与适应性节奏和TCP-AP (TCP) (11];我们完成的评价与评估XCP-Winf和RCP-Winf TCP-friendliness。

其余本文组织如下。下一节,节2简要介绍了背景和相关工作。然后,部分3描述了rt-Winf算法和rt-Winf获得的结果。节4,如何rt-Winf都是集成在XCP和RCP。部分5描述了通过仿真结果,并讨论了利用网格和特别的场景具有不同特点。最后,部分6给出了结论和未来的工作。

2。相关工作

2.1。容量和可用带宽估计

临时安排的调查(12),白平衡(13),TSProbe(14),而IdleGap(7是一些例子的链接无线网络评估机制。而白平衡可用的计算能力和带宽,临时安排的调查只提供了无线信道的路径的能力。然而,白平衡众所周知,当可用带宽估计的很烦人。TSProbe(14)是一种新的基于能力评估工具临时安排的调查,但它是集中在time-slotted连接蓝牙或WIMAX等。TSProbe使用多个链路层之间的交互属性来部署一个自适应探测方案,利用载荷大小不同。尽管time-slotted准确连接,它缺乏效率的动态无线环境。

IdleGap考虑了CSMA防撞(CSMA-CA)方案,无线网络来获取它的可用带宽。空闲节点,等待传输,使用网络分配向量(NAV) [15),它显示了多久其他节点分配的联系在IEEE 802.11 MAC协议。无线网络中的空闲时间可以估计的导航信息。

定义的所有机制展示的主要目的只是估计在特定的网络条件下可用带宽和连接能力。一些机制只能估计只可用带宽和其他人估计链路容量。在无线网络环境中,重要的是要有一个工具,它可以检索的准确估计繁忙的时间和通信之间的总运行时间。同样重要的是要有一个机制,使用不仅源信息,还接收信息,因为这是唯一的方法有精确的网络状态。因此重要的是要介绍的概念网络的合作网络评估工具。另一个重要的问题是实际数据率的有效计算每个所使用的沟通过程。

2.2。拥塞控制

传输控制协议(TCP) (16)是最常用的拥塞控制协议在计算机网络。然而,TCP假设丢失数据包的概率高于一个损坏的包(17),在无线网络是不正确的。提出了几种拥塞控制机制来提高TCP在无线环境的行为。机制(如TCP-F [18],TCP-ELFN [19],TCP-BuS [20.],ATCP [21)代表普遍的无线网络协议的一些示例。他们集中精力改进TCP的吞吐量冻结TCP的拥塞控制算法在连结失效引起的损失,尤其是当路线发生变化。这些TCP发展不同的方式确定并通知发送方损失和冻结TCP的拥塞控制算法的细节。即使这些计划不承认的需要拥塞检测和信号在一个社区,他们堵塞度量隐式地考虑了某种程度的社区交通拥堵。

航空(22]和WCPCap [22)制定无线网状网络拥塞控制机制。航空是基于AIMD,每流源保持率代表长期流发送速率。航空的主要问题是,它不正确评估可用的,做一个假设,所有链接都相等。WCPCap估计每个社区内的可用容量和分发这种竞争的能力流,使用一个分布式速度控制器。WCPCap可用容量是通过一个分析模型在23],它缺乏发送方和接收方节点合作。此外,它没有考虑到所有的因素,影响网络动力学,从而导致不准确和高估了值。新的机制(如imTCP(在线测量TCP) (24与适应性节奏和TCP-AP (TCP) (11提出了。ImTCP引入了一种新的带宽测量算法能够进行在线测量。的可用带宽估计结果ack数据包的到达时间间隔。然而,这些动态的无线环境中间隔能承受高的变异,因此引入缺乏准确性。imTCP的另一个重要的缺点是它只能估计可用带宽。TCP-AP开发从只考虑多次反射无线环境。TCP-AP发送者调整传输速率使用估计4-hop传播延迟和最近的变异系数来衡量往返时间,十分保守,不使用有效的媒介。

特设网络,其他的拥塞控制技术开发,如TPA (ad hoc网络传输协议)25],国王杯[26],lr (27]。TPA是受TCP拥塞控制机制,但它是优化所需的数据包重发的数量降到最低,使用窗口模式传输块。作为TPA使用块操作,它能承受高的性能下降,因为它没有考虑容量和可用带宽测量信息链接。国王提出了公路选线方案,试图寻找不同的流动不相交路径分配权重的链接链接上退避的平均数量成正比。国王杯,因此,需要使用大量的网络信息,因此非常积极的网络和需要大量的处理。lr使用的指数加权移动平均线在MAC层作为衡量交通拥堵而标记包。lr计算丢弃的数据包仅基于自己的知觉,这使得lr行为效率低下和不稳定。

最近的研究已经认识到的重要性,明确检测和信号通过网络拥塞。一个例子是显式无线网络拥塞控制协议(EWCCP) [28],它标识一组共享信道容量的流流穿过拥挤的节点。EWCCP作为TCP是一个基于AIMD算法的协议,缺乏网络利用率的最大化达到可能的最高的最低比率。当在更动态的环境中,这是一个主要问题。

另一种基于AIMD方法是计划的中间路由器发送明确的和精确的反馈。这样的拥塞控制方案的例子有明确的控制协议(XCP) [3)和速度控制协议(RCP) (4]。

的XCP旨在提取拥塞信息直接从中间节点(路由器和交换机)。XCP使用一个反馈机制来通知发送者最好的网络条件,即最大吞吐量。这反馈是通过使用拥塞头在每个数据包发送。沿着路径,中间节点更新拥堵头。当数据包到达接收机,它复制网络信息,从去年获得中间路由器,到出站数据包相同的流(通常承认包)。WXCP [29日]和XCP-b [10)变体的XCP间接测量参数如队列大小和数量的链路层重发,使用非常复杂的启发式。直接链接能力将允许一个更准确的估计XCP-like方案为无线多次反射网络实现。

速度控制协议(RCP)的目标是提供快速flow-completion或下载时间。RCP使用相同的反馈原理XCP并试图模仿处理器共享。然而,它使用一个不同的方法:沿路径不确定增量更改路由器端系统的吞吐量,但确定可用的容量和速率应该操作相一致。最近和考虑RCP的主要特性,对无线传感器网络(WSN),无线速率控制协议(WRCP) [30.)提出了机制。WRCP使用基于能力的显式反馈信息来实现最小不等式公平分配树遍历一个集合。在WRCP接收机模型是应用能力。该模型将能力与节点相关联,而不是链接。接收器模型还可以用于开发和实现基于显式和分布式率为无线传感器网络拥塞控制协议。

3所示。rt-Winf

在本节中,我们分析的主要原则和结果rt-Winf的基础,因为它将XCP-Winf和RCP-Winf的新方法。IdleGap(7)是潜在的发展的基础rt-Winf。的主要目的rt-Winf是为了减轻IdleGap主要问题,兼容所有系统和评估链路容量和可用带宽过载的情况下网络。rt-Winf考虑链路容量的最大可持续数据率在一个链接。可用带宽是未使用部分的链接能力。rt-Winf不影响OSI模型和获得所有必要的信息来计算路径容量和可用带宽。的主要问题之一IdleGap它使用了吗DataRate价值IEEE802.11头(31日),而rt-Winf有效地计算能力。的操作原则rt-Winf允许它依赖于请求发送(RTS) /清除发送数据包(CTS)握手或小调查。

3.1。RTS / CTS包

RTS / CTS启用rt-Winf机制依赖于RTS / CTS握手正确检索导航价值观和使用相同的节点定义的状态IdleGap,即发送方,旁观者,接收机州。在发送方状态的节点传输数据;在接收机状态的节点接收数据;而在旁观者状态的节点不参与传播。RTS / CTS握手rt-Winf立即开始评估链路容量和可用带宽后握手完成时间。

RTS / CTS包有准确的时间值,可用于触发rt-Winf计算。了解如何使用RTS / CTS数据包通过每个节点状态,一组握手了。每个节点获得的截图显示的信息状态管理接收到的数据包。CTS、数据和ACK数据包的捕获发送方状态。在接收机状态,一个节点可以捕获RTS数据包,而中的一个节点旁观者状态是能够捕获数据包的完整:RTS, CTS,数据和ACK。这种不同的知识隐含的概念为每个国家不同的算法。然后,我们建议每个节点状态使用不同的方法来确定闲置率,如表中可以看到1。

获取链接容量和可用带宽估计,一个节点发送方状态依赖于CTS的数据包的导航信息。因此,一个发送方获得能力的联系使用 在哪里数据包的大小,是实际的时钟的时候收到ACK包,是CTS包的时钟时间接待,然后呢是发生的持续时间短帧间间隔(sif)。信道忙的时候可以用

当发送方获得的能力,它能够确定可用的带宽() 在导航_CTS是CTS包和导航信息代表了总占用传输时间捕获的区别过去获得的ACK时间和初始传输时间。

在接收机状态在RTS数据包的节点使用导航信息获取能力,或闲置率,通过 在哪里是时候RTS数据包接收和吗时钟信息接收的第一个数据包。的接收机然后通过计算可用带宽估计 在导航_{即时战略游戏}代表了NAV RTS数据包和价值被定义为最后发送ACK包时间之间的差异和最初的RTS接待时间。

的旁观者状态使用导航价值存在,或不是,RTS数据包获取可用带宽和容量。如果一个节点旁观者CTS状态捕获数据包的通信没有捕捉RTS数据包,这意味着正在遭受的通信隐藏节点问题。因此,算法只使用的导航CTS包检索正确的值。一个旁观者节点获得的链接能力通过

如果节点只抓住了CTS包,获得的是 在哪里等于。如果旁观者收到一个RTS数据包

和被定义为。

表2显示了更好的理解,可用的带宽和容量评估,用于变量符号及其描述rt-Winf计算。

一个通用的rt-Winf系统,其主要功能原理和状态的转换,可以观察到在图1。估计过程接收机开始当一个RTS数据包接收。如果节点的转换旁观者状态接收机状态,它存储旁观者国家能力估计的价值。首先,节点存储的时间它收到了RTS数据包。然后,它发送一个CTS包的发送方启动通信过程。当接收机收到的实际数据,它存储接收的时间然后,使用相应的能力估计方程,获得它的链接能力。如果接收机有存储,这意味着有一个过渡的旁观者状态接收机状态,节点比较其容量估算值与。如果它返回一个积极的价值,它更新接收能力的价值;否则它使用它的容量估计的价值。这个过程描述(9)。最小值的节点将始终使用更好的信道利用率的两个能力:

然后值被发送到发送方ACK包。

在发送方CTS状态,当一个数据包捕获,开始评估可用带宽的节点和链接能力。首先,节点存储的时间CTS数据包接收然后开始发送实际数据。当它收到ACK数据包承认数据接收,它存储的时间收到ACK包从收到ACK数据包报头和获得。然后,它使用相应的方程表1估计它的链接能力。

如果节点去发送方的状态旁观者,它首先比较了与存储容量。节点使用的最小值的能力。所以,获得最小值之间和节点减去价值的价值。如果这个值是正的,这意味着最小值等于;因此,节点更新值等于价值。否则,它维护的最小容量值能力值。这个操作了

然后,它比较一收到收到ACK包。为了更好的通道使用,它必须使用最小容量值;这可以避免队列装填物和瓶颈。如果节点是在以前没有的旁观者状态,它立即进行比较估计价值的能力价值收到ACK包。如果它返回一个积极的价值,发送方更新能力;否则它使用的存储价值:

最后,与存储容量值,它决定了相应的可用带宽。这之间的合作进程发送方和接收机是一个伟大的进步相比IdleGap。旁观的能力得到如表所示1。

3.2。调查包

如果RTS / CTS包不存在,rt-Winf可以使用探测数据包以检索传输时间值。探测节点之间的数据包可以发送。探测器只是发送数据包的开始沟通,为每一个新的沟通,探测包发送。为了实现好的结果,我们使用1500字节数据包和频率4样品的实际传输开始前(所12])。但必须注意到,探测器与减少数据包大小可以使用。探测数据包必须与改变UDP数据包生成帧控制IEEE 802.11头:数据类型和子类型保留。我们使用包框架控制类型设置为1001(数据)和亚型(保留)。通过这种方式,发送方和接收机可以成功区分这些数据包从普通的数据包。IEEE 802.11标准定义,对于每个成功收到数据包,它必须发送MAC ACK包(31日]。整个过程非常类似于一个与RTS / CTS握手。

确定初始容量的过程持续的时间周期对应于发送数据包和接收其记者MAC ACK包。

生成的包用于检索能力和可用带宽值,根据以下: 在哪里包的大小和吗传输时间,等于, 在哪里传输的数据包数量和吗总运行时间,因为这个过程的开始。

只生成的数据包发送之前一个节点传输开始,没有流量。这允许系统最初确定可用的带宽和容量。然后,现有的交通和MAC层ACK将用于触发计算。作为导航数据包中定义的值不正确,rt-Winf使用时钟时间信息来确定繁忙的时间。每个节点独立管理其时钟信息。因此,NAV值并不认为在这个特定的实现探测数据包。全面运作,两者兼而有之发送方和接收机必须运行rt-Winf机制。

在一个正常的VoIP电话使用G.711编解码器(32),这种机制引入的开销是~ 1.66%。流超过1 Mbps,开销小于~ 0.15%。

3.3。rt-Winf结果

我们实现了rt-Winf在CMU无线模拟器9)和ns-2模拟器(33]。定义的三个州rt-Winf节点之间的机制以及它们之间的合作和开发语言。在基地rt-Winf,系统配置和启用RTS / CTS / ACK握手包。在rt-Winf探测器,探测器实现数据包。最大的可实现的数据率设置为11 Mbps。节点放置在距离,路径损耗效应被认为是可以忽略的。可以在不同的场景中评估路径容量和可用带宽。

路径容量评估,rt-Winf对结果进行了对比临时安排的调查结果和最大吞吐量(代表最大理论吞吐量)在一个简单的2临时节点的实验。一个UDP流和恒定比特率(CBR)的64 Kbps两个节点之间的传输。根据(34),通过获得的最大理论吞吐量 在MSDU MAC服务数据单元。

最大吞吐量表示,在理想的情况下,最大可实现的能力。图2显示了路径容量的结果。与CBR流网络,预计生产能力应低于最大吞吐量。模拟验证这一假设,表明rt-Winf结果是接近最大吞吐量值。然后可以观察到rt-Winf使用有效的信息出现在管道中,为了获得结果的能力。这是因为rt-Winf措施更准确的渠道占领时间,考虑所有的交通流量。相比临时安排的调查与类似的机制,探索时间,rt-Winf收集更多的信息来执行所需的计算,从而能够更精确的统计和流动变化太敏感。临时安排的调查只考虑它的探测包,可以受色散和碰撞,引入对能力产生负面影响的评估。

路径容量和可用带宽的评价也进行无线网状场景(图3)。两个移动节点,移动节点1和移动节点2通过两个网格节点相互通信,负责路由和链路管理。移动节点的距离交通总是败在网格节点。

路径容量结果如图4,可用带宽结果如图所示5。图5包含的结果rt-Winf,IPerf UDP(35),而IdleGap。最大吞吐量值也呈现,被视为一个上界的结果,如之前所述。IPerf UDP结果被认为是下界。

观察图4,rt-Winf不太敏感的变化相比临时安排的调查。这是因为rt-Winf是考虑到网络中的所有数据包和测量通道的职业是每个数据包,而临时安排的调查只是考虑到数据包生成,从而对流量的变化更敏感。

结果呈现在图5允许观察IdleGap不是有效的测量可用的带宽。IdleGap值有一个小变化,但附近DataRate价值。在rt-Winf,可以观察结果不同。这些结果是在一个上界,理论上的最大吞吐量,下界,IPerf UDP。

观察的影响rt-Winf与探测数据包在无线网状的情况下,让一个有价值的模拟器和模拟结果之间的比较,模拟在ns-2模拟器33同时进行)。作为rt-Winf是基于IdleGap,模拟也允许一个基线比较机制。模拟,使用FTP传输从源到汇,同时用不同的流动。使用ns-2缺省值和最大吞吐量计算使用(14)。图6总结了结果。每个值是平均300秒的持续运行模拟时间和节点是静止的。观察到,IdleGap结果几乎是等于最大理论吞吐量,因为它是使用IEEE802.11头DataRate价值计算。这些结果与结算系统模拟器验证获得的,因为1流图的结果6类似的图吗4。在模拟rt-Winf使用探针,探针包有不同的大小。结果表明,rt-Winf与探测数据包也有效地测量的能力,和它的值非常相似rt-Winf使用RTS / CTS控制数据包的机制。

4所示。XCP-Winf和RCP-Winf

提高无线网络拥塞控制技术在动态的性能,我们定义一个新的拥塞控制方法,基于XCP和RCP。提出的解决方案采用显式拥塞控制方案增强链接和可用带宽估计的交互机制。作为基地XCP和RCP不依赖于一个有效的链接容量评估工具(36),他们开始使用接口的链路容量计算速度反馈:这个介绍能力过高会产生膨胀的反馈,发送方会派遣更多的交通比链接可以转让。在新方法中,rt-Winf估计使用的可用带宽,将更新他们的传输速率的拥塞控制机制。评估机制是在集成发送方,接收机,旁观者节点。

rt-Winf在MAC层估算值获得,因此这些信息必须由XCP-Winf和RCP-Winf访问。的rt-Winf信息被发送到网络层通过一个简单的,但有效的跨层通信过程。通信系统,使用一个共享数据库架构,与一组方法/插入信息在数据库中所有协议层访问。这样的体系结构的一个例子MobileMan交叉分层网络堆栈(37]。

一个通用XCP-Winf / RCP-Winf机制依赖于主要功能原理XCP RCP和图表示7。rt-Winf插入了可用带宽和容量信息共享数据库的链接然后XCP-Winf RCP-Winf访问该信息和用它来更新他们的功能。下面我们给出的算法执行XCP-Winf和RCP-Winf机制。

为更好的理解在以下部分中描述的实现功能,表3显示了变量符号和它的描述。

4.1。XCP-Winf功能

本节描述该XCP-Winf功能。主要变化是进行XCP发送方和XCP路由器功能。的XCP发送者使用发送方的状态rt-Winf算法和XCP路由器使用旁观者状态。XCP-Winf接收器负责复制所需的吞吐量值发送方(包),代表负反馈的出站信息包的领域。一个XCP-Winf接收机在类似的方式作为XCP运营接收机。承认一个数据包时,XCP-Winf接收机从数据包复制拥堵头对应的应答包,承认数据包以同样的方式作为一个TCP接收机。

当操作XCP-Winf发送方,几个计算为每个数据包需要执行。在XCP-Winf系统中,必要的吞吐量的变化获得的是 在哪里是当前往返时间(RTT)和是在网络上使用的最大细分市场大小。获得的链接能力来自哪里rt-Winf和所需的能力值的变化,可能是由一个应用程序或它可能是本地接口的速度。如果不需要额外的能力或期望,将等于零,这个数据包将被立即发送。如果该值的超过了可用带宽值获得的,rt-Winf,这是减少到的当前值。

XCP-Winf路由器/节点的系统操作旁观者状态分为四个时刻:当一个数据包到达时,当一个包离开,当控制间隔超时数据包到达时,当它需要评估持久队列。再一次,rt-Winf可用带宽和容量用于计算。在一个数据包到达,总输入流量在XCP队列是增加了接收到的数据包的大小。倒数之和吞吐量是用于分配能力。逆吞吐量构成下界为任何平衡公平的网络吞吐量和可以被定义为反向链接上剩余的能力的总和。逆的吞吐量使用获得的能力值rt-Winf和数据包大小,允许更精确的值相比,标准的XCP: 在哪里是收到的数据包数量。另一个重要的参数的总和吞吐量;这个参数是用来获得控制时间间隔;在它的计算,它使用rt-Winf能力值:

这个算法也检查了往返时间每个流的超过了最大允许控制间隔,默认值为0.5秒。如果往返时间超过阈值,最大允许控制间隔,以避免延迟更新新的流开始的时候出现

当操作旁观者状态和控制定时器到期时,rt-Winf值是用来确定聚合的反馈。汇总反馈值取决于链路可用带宽。总反馈代表所需的变化,的字节数,流量能够允许在一个时间间隔,通常平均RTT。XCP-Winf路由器获得总反馈(3)基于rt-Winf信息: 在哪里和是常量参数,代表了队列的值,代表平均RTT,代表了持久队列。的可用带宽值吗rt-Winf机制。

然后,在(如上所述3),的能力将被打乱在接下来的控制区间。这使得新流获得一个完整的加载系统的能力。这个参数是通过。这将允许获得增加积极反馈比例因子或者消除负面反馈比例因子在交通:

当数据包离开时,节点计算每个包的容量变化相比在包的头部值。所(3),”使用的AIMD规则,积极反馈应用同样每流,而负面反馈是由每一个低的能力成正比。“分配反馈包的正面的每个包的反馈-的-每个包的反馈。获得了积极的反馈和流动interpacket时间;然后

负面的反馈是使用数据包大小和获得:

因此,改变要求的能力

这个值可能是积极的还是消极的。节点验证数据包是否请求更多的能力(通过包的比节点分配字段)。如果是这样,这意味着发送方的需要减少所需的吞吐量和验证rt-Winf可用带宽。如果节点分配的容量超过了可用带宽,所需的吞吐量是更新rt-Winf可用带宽。如果分配的容量小于可用带宽,在包的头部字段更新反馈配置。

XCP-Winf, XCP,需要计算一个队列,不排水传播延迟,这是持久队列。此队列的目的是成为站在队列的最低估计区间。每次包离开,队列长度检查和计算最小队列大小。当队列估计计时器到期,持久队列长度等于最小队列值在过去时间间隔。获得的持续时间间隔,价值的能力rt-Winf使用:

XCP-Winf与XCP比较,可以得出结论,都使用相同的原则但不同链路容量和可用带宽的方式获得和使用。

4.2。RCP-Winf功能

RCP RCP-Winf更新操作,使用rt-Winf链接能力值。RCP-Winf接收器运行RCP接收机以同样的方式作为一个标准。RCP-Winf接收器就更新RCP拥堵头瓶颈,也就是说,最拥挤的链接,ACK包,然后将其发送给发送方。

RCP-Winf只依赖链接能力评价和没有必要确定总反馈;因此也不需要显式地使用可用的带宽。RCP-Winf实现也保持不变的标准操作执行的RCP路由器当一个包到达和离开。

当操作发送方,RCP-Winf需要执行的操作让它调节拥塞窗口。RCP-Winf发送者将评估所需的吞吐量的变化通过获得的价值ACK数据包拥堵头字段和链接获得的能力rt-Winf,通过跨层通信过程:

根据这一评价,RCP-Winf会更新所需的吞吐量的变化。如果评估返回负值,值将被更新价值。然后,它调节发送拥塞窗口: 在哪里是RCP头的尺寸(12字节),是IP报头大小。然后,它计算踱步间隔将被用来发送数据包从队列:

RCP-Winf路由器的速率计时器到期时,节点首先得到了rt-Winf能力值。然后,它假设定义的聚合的传入流量率rt-Winf能力值。接下来,它获得的平均往返时间的交通已经抵达率估计区间。在那之后,节点更新RTT估计然后更新率值,将提供流使用rt-Winf容量:

节点测试值和更新速度。率值不能在最小速度值以上加权链接能力值:

然后,节点决定下一个速度估计区间的长度。在完成之前,节点重置变量和重启计时器。控制目标link-utilization和范围可以是任何值。重要的是选择一个值小于1,因为它允许一些安慰排泄多余的流量之前建立一个队列。在极端的拥堵情况下,最小速度值允许的被认为是 MTU在哪里最大传输单位。操作的结果将最低比率的值。

RCP-Winf路由器也要执行每个包的操作,即当一个包到达和当一个数据包离开。当一个包到达携带有效的往返时间,其值添加到存储笔RTT和数据包携带有效的RTT的数量递增。这允许一个更精确的计算平均rtt。这也是一个RCP标准系统的正常运行。RCP-Winf路由器使用获得的值rt-Winf作为他们的潜在价值。当一个包请求一个未指明的价值或价值超过链接能力,系统的更新rt-Winf获得的能力值;也就是说,

5。仿真结果

本部分介绍了模拟设置评估的性能提出的拥塞控制机制和仿真结果。获得的结果是使用ns-2 [33模拟器。评价性能,使用三个指标:吞吐量、延迟,和收到的数据包的数量。提出的控制机制,XCP-Winf RCP-Winf,评估对基础协议、TCP、XCP, RCP,和对XCP-b和TCP-AP协议对于无线网络特别发达。

不同的无线网格和特别的场景。并给出了模拟的参数表4。配置的缺省传输范围是250米,默认干扰范围是500米,信道数据速率是11 Mbps。数据传输,FTP应用程序包的1500字节或恒定比特率(CBR)应用程序使用。移动是通过ns-2模拟setdest工具提供一个随机节点运动模式。我们配置setdest,最低10 m / s的速度,最高时速30 m / s, 1000×1000米的拓扑边界。所有结果ns-2跟踪文件,的帮助下trace2stats脚本(38适应自己的需要。使用的路由协议是destination-sequence距离向量(DSDV) [39]。给出的结果表明,通过不同的模拟运行得到的平均值与不同的种子和95%置信区间。

5.1。网和特别的场景效果

接下来我们呈现、分析和比较的结果网格拓扑场景中拥塞控制方法。定义的网格拓扑组成的网格5 9、12和16个固定网格节点。网状拓扑,3、4、5、6和7移动节点使用。图8代表一个网格拓扑网格节点和5移动节点。移动节点同时源和汇。结果显示吞吐量、延迟和收到的数据包的数量。

数据9(一个),9 (b),9 (c)显示前面提到的性能指标为五个不同的场景。在每个场景中,固定数量的16个网格节点和一个变量数,从3 - 7,移动节点。如前所述,每个移动节点同时发送和接收数据。

结果表明,集成的rt-Winf在XCP RCP显著改善他们的行为,这使得XCP和RCP的行为更有效和更好的信道利用率,也会导致更少的通道损失(更收到数据包)。的使用rt-Winf在网格节点(旁观者状态)使反馈机制更准确,网络中的所有节点可以确定可用带宽和容量,并将信息发送给其他节点,参与交流。XCP-b和TCP-AP更好的结果比标准TCP和XCP和RCP。然而,他们被XCP-Winf和RCP-Winf表现。TCP-AP是最保守的,得到更糟糕的结果收到的数据包的数量。XCP-b依赖于节点的最大缓冲区大小,因此,与当前场景条件下,XCP-b是低效率的,不如XCP-Winf和RCP-Winf准确。

评估XCP-Winf和RCP-Winf使用CBR应用程序时,一个UDP应用程序配置(模拟VoIP应用程序),16个网格节点的场景和可变数量的移动节点。图10显示结果。没有rt-Winf启用,XCP获得更好的结果比RCP降低移动节点的数量。这是由于这样的事实:RCP开发拥有互联网爆发流量。减少移动节点交换信息,碰撞的数量较低,和更少的重发和交通网络中存在。也可以得出这样的结论:没有正确评估的XCP和RCP的联系能力和没有必要的机制来克服这种情况。与rt-Winf,吞吐量结果相当好。不过,可以看出,XCP和RCP低性能控制交通拥堵时,UDP。

再次RCP-Winf丛发性反映了其基础发展交通。CBR应用程序发送数据以恒定速率;与更多的移动节点发送数据,更多的冲突将会发生更多的交通将会出现在网络。这种情况将允许RCP反应更精确,与更多的移动节点,有更好的吞吐量结果。结果还表明,XCP-b更适合当移动节点的数量很小。结果表明,TCP-AP,虽然特别发达的无线环境中,结果却很差。这是因为TCP-AP发送方调整传输速率使用估计4-hop传播延迟和最近的变异系数来衡量往返时间。这意味着TCP-AP是非常保守的,而不是用有效介质。

拥塞控制方法也评估在特殊情况下使用CBR UDP 64 Kbps流动。场景是由8、16、32、64、128和256个节点,并为每个场景有4、8、16、32岁的64和128个并发流。通过ns-2流是随机生成的gencbr.tcl工具。流动性也通过不同的种子值动态生成的。结果提出了数字(11日),11 (b),11 (c)。

从获得的结果,可以得出这样的结论:标准的XCP和RCP UDP流量时具有相同的行为;然而,集成的rt-Winf使他们有不同的反应,因为他们都使用来自MAC子层的信息以不同的方式。还可以看到,rt-Winf集成,XCP和RCP可以接收更多的数据包,这反映了较低的丢包率。这是由于这样的事实:XCP-Winf RCP-Winf,与精确的链路容量和可用带宽,更有效地使用媒介和提高每个节点队列管理。随着更多的数据包传输,获得更多的吞吐量和媒介是更好的使用:可以推断XCP-Winf和RCP-Winf都更稳定和公平的。在相同的条件下,可以发送更多的信息和更高的利率。必须注意到,结果也反映了流动的随机性,多个节点在彼此的影响区域。另一个因素是影响结果是路由信息和交换路由消息:随着流量的增加,碰撞和延迟也会增加,这也反映在吞吐量值。再次XCP-b获得好的结果时,网络不是大量利用,在XCP-b增加可用带宽,因此,它的速度。然而,随着更多的节点和网络中的流动,XCP-b行为效率低是由于更多的损失,减少流量。TCP-AP,其行为也退化的流动数量的增加:尽管吞吐量结果有所改善,但他们得到了更少的收到数据包。

5.2。建筑场景的结果

更真实的评价,我们定义了一个新的网状网络场景模拟公共建筑,公共服务和公共花园(图12)。根据表4不同参数如下:移动节点的数字10,20日和30;固定网格节点6和使用两个不同的流动。在这种情况下,移动节点开始发送一个随机的方式及其传播持续240秒。网格节点位置是随机定义的内部区域。一个随机选择的网格节点在模拟期间关闭了100秒。使用两种类型的流,代表光交通流量(64 Kbps CBR流,每个400 ms)和一个沉重的交通流量(128 Kbps CBR流,每个100 ms)。

结果光流量数据所示(13日),13 (b),13 (c);拥挤的交通流的结果数据(14日),14 (b),14 (c)。从结果可以观察到,集成的rt-Winf的XCP和RCP提高他们的标准的行为。由于节点不参与交流输入旁观者状态和评估网络性能,可以有一个状态,状态和利率的利率总体性能评估。作为rt-Winf使用三个不同的州和网络合作,可以更有效的和高效的跳了跳绩效评估。这将导致一个更有效的评价和使用信道容量。XCP-Winf和RCP-Winf也有更多的能力去适应网络的变化的条件,这是更好的发射率和更好的表达渠道使用。XCP-b再次为高负载场景表现不佳:XCP-b不考虑包丢失,考虑包丢失作为一个缓冲区溢出,从而有更多的低效行为,引入不必要的网络上的减速能力。TCP-AP呈现良好的整体结果。然而,它获得这些结果具有相当大的减少收到数据包,这表明TCP-AP更为保守,而不是有效地使用媒介。

5.3。实用程序的结果

TCP是最常用和拥塞控制协议部署在互联网上,是很重要的(如[40])来分析如何XCP-Winf RCP-Winf流相互作用和与TCP竞争。为了这个目的,我们使用的平均数据速率随着时间为每个流,从而使观察与TCP带宽是如何被管理winf建议。这就是所谓的实用程序一个网络协议。

两个场景定义:一个使用XCP-Winf和TCP和其他使用RCP-Winf和TCP。两个场景包含一个1000×1000区域,分为三个不同的部分:面积250 m×250 m移动节点有两个来源,一个与TCP和其他XCP-Winf或RCP-Winf;中间面积500 m×500 m与两个移动节点rt-Winf机制激活(平均数据速率测量这两个节点上,将TCP和winf——流竞争);最后,另一个面积250 m×250 m为移动节点下沉。每个源生成两个FTP流1500字节的数据包。仿真持续120秒。

数据(15日)和15 (b)显示结果。可以观察到在两个情况下TCP流生长更快,获得更多带宽开始:这是因为TCP的拥塞机制没有正确评估网络状态(TCP是试图填补节点队列,期待包丢失由于队列溢出将指示拥堵)。然而,RCP-Winf XCP-Winf正在评估和测量,如何表现和调整网络的带宽需求信息。RCP-Winf是基于RCP的猝发性交通发展,它有一个更不稳定的行为在最初的即时模拟;随着越来越多的网络上现有的交通,RCP-Winf变得更加稳定。

结果还表明,winf机制的TCP友好长期适应TCP不公平的本质。XCP-Winf反应这些约束和早些时候开始争夺相同的带宽比RCP-Winf早TCP。然而,必须注意到,结果表明RCP-Winf和XCP-Winf花一些时间允许本国之间的带宽和TCP流。建议这尽快获得公平的份额,从而允许更有效的共享和共存的网络资源。

6。结论

在本文中,我们提出了一个研究表明,在拥塞控制使用MAC层信息,通过跨层通信过程,可以改善网络性能的一个重要因素。这个MAC层信息度假村/ RTS / CTS ACK消息握手或小型探测知道每个节点的信道分配,它允许精确确定链接的容量和可用带宽。然后使用这些信息通过拥塞控制机制基于显式拥塞通知,XCP和RCP、准确地确定网络状态并采取相应行动。

XCP-Winf和RCP-Winf的评价结果,通过ns-2模拟,表明rt-Winf算法显著提高了XCP和RCP行为,使他们更有效和稳定的。获得可用的网络容量,XCP和RCP需要合作网络中的所有节点,从而增加网络开销,特别在处理特殊的无线环境中,如无线网状网络和特设网络。使用rt-Winf在MAC层工作,可以执行链路容量和可用带宽的计算没有干涉网络动力学,允许显著改善XCP和RCP性能。也可以得出这样的结论:XCP-Winf RCP-Winf表现得更有效率和更有效地使用可用的网络信息比XCP-b TCP-AP,两个协议专门为无线环境。接着就可以得出这样的结论:XCP-Winf和RCP-Winf胜过XCP-b TCP-AP媒介的使用,从而允许一个更稳定的行为和有源网络的更快的收敛条件。

作为未来的工作,我们计划扩展的影响的评价与分析碰撞概率和改善结果引入这种效应在拥塞控制方法以及改善XCP-Winf和RCP-Winf效用的结果,允许有一个更有效的共存与TCP流rt-Winf版本的XCP和RCP。努力也将在优化其他协议的行为,如TCP-AP、整合rt-Winf实时和在线信息。作为这项工作礼物主要通过仿真结果评估,未来的工作可能也涉及到探索提出的解决方案的实现与其他路由协议并实施直接在Linux内核中,允许创建一个小的实验测试和评估解决方案在现实环境和在不同的条件。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

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