理論仿真類課題開題報告模版

1、 畢業(yè)設計(論文)開題報告題 目： 學 院： 計算機與通信學院 專 業(yè)： 通信工程 學生姓名： 學 號： 指導教師： 顏國風 2014年 3 月 22 日開題報告填寫要求1開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效。2開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按此電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見。3“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi)，學生寫

2、文獻綜述的參考文獻應不少于10篇（不包括辭典、手冊），其中至少應包括1篇外文資料；對于重要的參考文獻應附原件復印件，作為附件裝訂在開題報告的最后。4統(tǒng)一用A4紙，并裝訂單獨成冊，隨畢業(yè)設計（論文）說明書等資料裝入文件袋中。 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告1文獻綜述：結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2500字以上的文獻綜述，文后應列出所查閱的文獻資料。一、多跳無線網(wǎng)絡概述1.1 無線網(wǎng)絡對個人通信的廣泛需求促進了網(wǎng)絡新技術的發(fā)展，這些新技術能滿足那些經(jīng)常來往于樓房和街道、城市和國家間的用戶進行聲音和數(shù)據(jù)通信的需求。這種系統(tǒng)必須能覆蓋一定的區(qū)域，稱之為一個覆蓋區(qū)

3、域。將許多這樣的系統(tǒng)相互連接起來，就組成了能夠向整個國家甚至整個大陸的移動用戶提供通信服務的無線網(wǎng)絡。要想在某個特定的地域（如一座城市）內(nèi)實現(xiàn)無線通信，就必須建立一個由基站組成的網(wǎng)絡，以保證能覆蓋到所有的移動用戶。同時，基站也必須連接到一個稱為移動交換中心（MSC）的中心設施上。移動交換中心能把公用交換電話網(wǎng)（PSTN）和許多MSC連接起來，最終實現(xiàn)系統(tǒng)中所有無線用戶間的通信。PSTN構成了一個全球電信網(wǎng)，它把全世界內(nèi)的MSC和普通（陸地）電話交換中心（又稱中心局）都連接起來。為了實現(xiàn)移動用戶與基站間的通信，建立了基于通信協(xié)議的無線連接，這個協(xié)議稱為公共空中接口（CAI）。該協(xié)議實質上是一個有

4、精確定義的握手通信協(xié)議。CAI規(guī)定了移動用戶和基站間如何通過無線頻譜進行通信，并且定義了控制信道的信令方法。CAI必須提供信道的高可靠性，同時指定語音和信道編碼，以保證移動用戶與基站間準確地收發(fā)數(shù)據(jù)。無線網(wǎng)絡即首先實現(xiàn)移動臺到基站的連接，然后將基站與MSC連接起來，接著是MSC到PSTN的連接，最后實現(xiàn)世界范圍的相互連接的網(wǎng)絡。1.2 多跳無線網(wǎng)絡概念多跳網(wǎng)絡(multi-hop network)又稱為Ad hoc網(wǎng)絡、無固定網(wǎng)絡設施的網(wǎng)絡(infrastructure less network)自組（self organization）網(wǎng)，自愈網(wǎng)或是對等網(wǎng)，它是一種邏輯意義上的組網(wǎng)方式，即強

5、調(diào)在不依賴基礎網(wǎng)絡設施的前提下由一定范圍內(nèi)的移動終端動態(tài)的建立可以互聯(lián)的網(wǎng)絡。同時它還將現(xiàn)有的主要網(wǎng)絡中廣泛應用的中央控制管理的功能進行分布式處理，由網(wǎng)絡各個節(jié)點同步完成，從而提高了網(wǎng)絡抗干擾，抗故障的能力，也使其成為在許多特殊場合進行網(wǎng)絡互聯(lián)應用的主要方案。Ad Hoc網(wǎng)絡是一種沒有有線基礎設施支持的移動網(wǎng)絡，網(wǎng)絡中的節(jié)點均由移動主機構成。在Ad Hoc網(wǎng)絡中，當兩個移動主機在彼此的通信覆蓋范圍內(nèi)時，它們可以直接通信。但是由于移動主機的通信覆蓋范圍有限，如果兩個相距較遠的主機（主機A和C）要進行通信，則需要通過它們之間的移動主機B的轉發(fā)才能實現(xiàn)。因此在Ad Hoc網(wǎng)絡中，主機同時還是路由器，

6、擔負著尋找路由和轉發(fā)報文的工作。在Ad Hoc網(wǎng)絡中，每個主機的通信范圍有限，因此路由一般都由多跳組成，數(shù)據(jù)通過多個主機的轉發(fā)才能到達目的地。故Ad Hoc網(wǎng)絡也被稱為多跳無線網(wǎng)絡。Ad Hoc網(wǎng)絡可以看作是移動通信和計算機網(wǎng)絡的交叉。在Ad Hoc網(wǎng)絡中，使用計算機網(wǎng)絡的分組交換機制，而不是電路交換機制。通信的主機一般是便攜式計算機、個人數(shù)字助理（PDA）等移動終端設備。Ad Hoc網(wǎng)絡不同于目前因特網(wǎng)環(huán)境中的移動IP網(wǎng)絡。在移動IP網(wǎng)絡中，移動主機可以通過固定有線網(wǎng)絡、無線鏈路和撥號線路等方式接入網(wǎng)絡，而在Ad Hoc網(wǎng)絡中只存在無線鏈路一種連接方式。在移動IP網(wǎng)絡中，移動主機通過相鄰的基

7、站等有線設施的支持才能通信，在基站和基站（代理和代理）之間均為有線網(wǎng)絡，仍然使用因特網(wǎng)的傳統(tǒng)路由協(xié)議。而Ad Hoc網(wǎng)絡沒有這些設施的支持。此外，在移動IP網(wǎng)絡中移動主機不具備路由功能，只是一個普通的通信終端。當移動主機從一個區(qū)移動到另一個區(qū)時并不改變網(wǎng)絡拓撲結構，而Ad Hoc網(wǎng)絡中移動主機的移動將會導致拓撲結構的改變。1.3 無線網(wǎng)絡傳輸特點 有限的信道容量；相對于有線網(wǎng)絡較高的帶寬：10100Mbit/s甚至更高，達到每秒數(shù)百兆位，無線網(wǎng)絡一般容量1Mb/s2Mb/s，比有線網(wǎng)絡慢得多。 高誤碼率和丟失率；相對于有線網(wǎng)絡上有一定規(guī)律的信號差錯，無線局域網(wǎng)和蜂窩系統(tǒng)的鏈路有較高的誤碼率(1

8、%-2%)。 端到端的高延遲時間；在有線網(wǎng)絡中較高的帶寬使發(fā)送時延(從以太網(wǎng)中的l0M b/s到大型網(wǎng)絡骨干玩網(wǎng)絡的10Gb/s)相對較小。而在移動通信系統(tǒng)的無線信道中，在信道長度一定的情況下，傳播時延相對固定，因此小帶寬引起的較長的發(fā)送時延決定了總的發(fā)送時延。在無線通信網(wǎng)絡中，時延有時會達到甚至超過l00ms。 經(jīng)常性掉線(Frequent Disconnections)；這是由于一段時間內(nèi)信道連接的狀況非常差，致使用戶不能進行有效通信造成的。一個用戶從一個蜂窩漫游到另一個蜂窩，這個過程中可能會導致報文傳輸?shù)难舆t或者丟失。另外，當一個蜂窩已經(jīng)存在很多用戶的時候，新到的用戶可能會在很長一段時間

9、內(nèi)分配不到帶寬這種呼叫阻塞的情況也屬于“掉線”的一種。掉話最終會導致TCP發(fā)送方重傳計時器超時并減小擁塞窗口，降低通信的效率。而移動終端需要等到TCP超時才能繼續(xù)數(shù)據(jù)的傳輸。隨著無線通訊中微蜂窩技術的發(fā)展，這個問題會越來越突出，因為越小的蜂窩容量會導致用戶不會在一個蜂窩呆得太久，頻繁的越區(qū)切換會導致更頻繁的掉線。1.4 無線網(wǎng)絡的局限性在本地固定電話網(wǎng)中，所有的終端用戶都是靜態(tài)的。相比之下，無線通信系統(tǒng)要復雜得多。首先，無線網(wǎng)絡需要一個連接到基站和用戶的空中接口，以保證在各種傳播環(huán)境下，無論用戶在什么地方都能為其提供與有線質量相當?shù)耐ㄐ?。為了保證足夠的覆蓋區(qū)域，必須在通信有效區(qū)設立許多基站，而

10、且每個基站都要連接到MSC上。除次之外，MSC最終也必須把每個移動用戶接續(xù)到PSTN上，這需要一個獨立的蜂窩信令網(wǎng)來連接LEC、一個或多個LXC及其他MSC。時至今日，技術上所能達到的通信容量總是趕不上對無線通信的要求，這在設計MSC時更為明顯。一個中心局電話交換機可能同時處理一百萬的陸線用戶話務，而20世紀90年代中期更為復雜的MSC只能同時處理10萬至20萬蜂窩電話用戶的話務。無線網(wǎng)絡的一個特有問題是無線信道的惡劣條件并具有隨即的特性。由于用戶需要在任何地方、任何移動速度下都能得到通信服務，MSC就必須隨時在系統(tǒng)內(nèi)的基站間進行話務交換，而用于此目的的無線頻譜是有限的，因此無線網(wǎng)絡實際上是被

11、限制在一個固定的帶寬內(nèi)，同時又要滿足不斷增加的用戶需求。高效的調(diào)制技術、頻率復用技術，以及地理上分布的無線接入點是無線網(wǎng)絡中重要的組成要素。隨著無線系統(tǒng)的擴展，基站的數(shù)目也必須增加，這加重了MSC的負擔。由于移動用戶所處的位置經(jīng)常變化，為了保證用戶的無縫通信而不管其所在位置，無線網(wǎng)絡的每個環(huán)節(jié)都需要更多的信息，在MSC中更是如此。二、有線網(wǎng)絡概述2.1 有線網(wǎng)絡有線網(wǎng)絡根據(jù)連接距離的不同分為以下幾類 局域網(wǎng)(Local Area Network)，簡稱LAN，是處于同一建筑、同一大學或方圓幾公里遠的地域內(nèi)的專用網(wǎng)絡。LAN具有和其它網(wǎng)絡不同的三個特征:范圍、傳輸技術和拓撲結構。LAN的覆蓋范圍

12、比較小，傳輸速度較快，傳統(tǒng)的LAN速度為0Mb/s100Mb/s，傳輸延遲低，并且出錯率低。新的LAN的速度更高，可達到每秒千兆位。LAN通常采用廣播式傳輸，不存在尋徑問題。只包含物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，不包含網(wǎng)絡層。廣播式的LAN可有多種拓撲結構，包括總線型網(wǎng)絡和環(huán)形網(wǎng)絡。 城域網(wǎng)(Metropolitan Area Network)，簡稱MAN，是連接城市、政府機關、廠礦、教育科研等企事業(yè)單位、公司和家庭用戶的寬帶接入網(wǎng)以及和國外連接的Internet接口。它既是Internet在本地的延伸，又是本地的公共信息服務平臺，是城市信息港的基礎。MAN主要用于提供城市內(nèi)的高速互聯(lián)、信息共享和高速In

13、ternet訪問。 廣域網(wǎng)(Wide Area Network)，簡稱WAN，是一種跨越大的地域的網(wǎng)絡，通常包含一個國家或洲。它是端點系統(tǒng)的集合，即主機。主機則通過通信子網(wǎng)相連。子網(wǎng)由傳輸線和各種類型的交換單元所組成，它的功能是把消息從一臺主機傳到另一臺主機。 2.2 有線網(wǎng)絡傳輸特點有線網(wǎng)絡的傳輸特性由不同的傳輸介質決定（每種物理介質在帶寬、延時、成本、和安裝維護難度上都不相同），傳輸介質通常包括雙絞線、基帶同軸電纜、寬帶同軸電纜光纖等。雙絞線既能用于傳輸模擬信號，也能用于傳輸數(shù)字信號，其帶寬決定于銅線的粗細和傳輸距離。銅軸電纜比雙絞線的屏蔽性更好，能在更高速度上傳輸?shù)酶h，它具有高帶寬和極

14、好的噪聲抑制性。光纖可以提供比銅線高得多的帶寬并且衰減交小，如果脈沖能量足夠強則出錯率可以降到非常低的水平，能應用于高級網(wǎng)絡。總的來說，相對無線信道有線網(wǎng)絡具有高帶寬、低延時以及高可靠性等特點。2.3 有線網(wǎng)絡的局限性在信息膨脹的當今社會，移動通信已是現(xiàn)代通信技術中不可缺少的一部分，人類的社會活動已超越了地域和時間限制，很多人需要隨時保持在線（on-line）。對于這些移動的用戶，雙絞線、銅軸電纜和光纖都無法滿足要求，有線網(wǎng)絡受到地理上的基礎通信設施的限制。目前移動式辦公正在流行，人們通常希望使用他們的便攜式電子設備來發(fā)送和接受電話、傳真和電子郵件，并且不論是在陸地、海上還是天空中都可以工作。

15、然而這正是有線網(wǎng)絡所不能滿足的。另外，當災難來臨時（如地震、洪水、火災等）很有可能瞬間使得有線網(wǎng)絡陷入癱瘓的境地。對于軍方來說，如果必須一接到通知就能到世界上任何一個地方去打仗，想依靠當?shù)氐木W(wǎng)絡設施是不明智的，最好是帶上自己的網(wǎng)絡。還有就是目前的互聯(lián)網(wǎng)越來越龐大越來越復雜，有線網(wǎng)絡受到的限制越來越多，安裝相對無線網(wǎng)絡來說也比較困難。三、傳輸控制協(xié)議概述3.1 傳輸協(xié)議的要素傳輸服務是通過建立連接的兩個傳輸實體之間所用的傳輸協(xié)議來實現(xiàn)的。在某些方面，傳輸協(xié)議類似于數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議。二者都必須解決差錯控制、分組順序、流量控制及其他問題。既要負責報文無差錯、不丟失、不重復，還要保證報文的順序性，從而

16、提高其服務質量。根據(jù)應用程序的不同要求，因特網(wǎng)的傳輸層有兩個不同的運輸協(xié)議；一個是無連接的用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP，另一個是面向連接的傳輸控制協(xié)議TCP。這兩個協(xié)議都是因特網(wǎng)的正式標準。它們所使用的運輸協(xié)議數(shù)據(jù)單元TPDU分別稱為UDP用戶數(shù)據(jù)報和TCP報文段。3.2 TCP協(xié)議概述TCP通過以下方式提供可靠性：應用程序分割為TCP認為最合適發(fā)送的數(shù)據(jù)塊。由TCP傳遞給IP的信息單位叫做報文段。當TCP發(fā)出一個報文段后，它啟動一個定時器，等待目的端確認收到這個報文段。如果不能記時收到一個確認，它就重發(fā)這個報文段。當TCP收到發(fā)自TCP連接另一端的數(shù)據(jù)，它將發(fā)送一個確認。這個確認不是立即發(fā)送，通常延

17、遲幾分之一秒。TCP將保持它首部和數(shù)據(jù)的檢驗和。這是一個端到端的檢驗和，目的是檢測數(shù)據(jù)在傳輸過程中的任何變化如果收到報文段的檢驗和有差錯，TCP將丟棄這個報文段和不確認收到這個報文段。 既然TCP報文段作為IP數(shù)據(jù)報來傳輸，而IP數(shù)據(jù)報的到達可能失序，因此TCP報文段的到達也可能失序。如果必要，TCP將對收到的數(shù)據(jù)進行排序，將收到的數(shù)據(jù)以正確的順序交給應用層。既然IP數(shù)據(jù)報會發(fā)生重復，TCP連接端必須丟棄重復的數(shù)據(jù)。TCP還能提供流量控制，TCP連接的每一方都有固定大小的緩沖空間。TCP的接收端只允許另一端發(fā)送接收端緩沖區(qū)所能接納的數(shù)據(jù)。這將防止較快主機致使較慢主機的緩沖區(qū)溢出。另外，TCP對

18、字節(jié)流的內(nèi)容不作任何解釋。3.3 TCP的超時和重傳對于每個TCP連接，TCP管理4個不同的定時器。重傳定時器用于當希望收到另一端的確認。堅持定時器使窗口大小信息保持不斷流動，即使另一端關閉了其接收窗口。?；疃〞r器可檢測到一個空閑連接的另一端何時崩潰或重啟。2MSL定時器測量一個連接處于TIME_WAIT狀態(tài)的時間。 往返時間（RTT）測量TCP超時和重傳重最重要的就是對一個給定連接的往返時間（RTT）的測量。由于路由器和網(wǎng)絡流量均會變化，因此TCP應該跟蹤這些變化并相應地改變超時時間。首先TCP必須測量在發(fā)送一個帶有特別序號地字節(jié)和接收到包含該字節(jié)地確認之間的RTT。 擁塞避免算法該算法假定

19、由于分組收到損壞引起的丟失是非常少的，因此分組丟失就意味著在源主機和目的主機之間的某處網(wǎng)絡上發(fā)生了阻塞。有兩種分組丟失的指示：發(fā)生超時和收到重復的確認。擁塞避免算法需要對每個連接維持兩個變量：一個擁塞窗口cwnd和一個慢啟動門限ssthresh。對一個給定的連接，初始化cwnd為1個報文段，ssthresh為65535個字節(jié)。TCP輸出例程的輸出不能超過cwnd和接收方通告窗口的大小。擁塞避免是發(fā)送方使用的流量控制。前者是發(fā)送方感受到的網(wǎng)絡擁塞的估計，而后者則與接收方在該連接上的可用緩存大小有關。 當擁塞發(fā)生時，ssthresh被設置為當前窗口大小的一半(cwnd和接收方通告窗口大小的最小值，

20、但最小為2個報文段)。此外，如果是超時引起了擁塞，則cwnd被設置為1個報文段。當新的數(shù)據(jù)被對方確認時，就增加cwnd，但增加的方法依賴與是否正在進行慢啟動或擁塞避免。如果cwnd小于或等于ssthresh，則正在進行慢啟動，否則正在進行擁塞避免。 快速重傳和快速恢復算法如果我們一連串收到3個或以上的重復ACK，就非常可能是一個報文段丟失了。于是我們就重傳丟失的數(shù)據(jù)報文段，而無需等待超時定時器溢出。當收到第3個重復的ACK時，將ssthresh設置為當前擁塞窗口cwnd的一半，重傳丟失的報文段，設置cwnd為ssthresh加上3倍的報文段大小。每次收到另一個重復的ACK時，cwnd增加1個報

21、文段大小并發(fā)送一個1個分組，如果允許的話。當下一個確認新數(shù)據(jù)的ACK到達時，設置cwnd為ssthresh，這個ACK應該時在進行重傳后的一個往返時間內(nèi)對步驟1重重傳的確認。另外，這個ACK也應該是對丟失的分組和收到的第一個重復的ACK之間的所有中間報文段的確認。 ICMP差錯TCP如何處理一個給定的連接返回的ICMP差錯。TCP能夠遇到的最常見的ICMP差錯就是源站抑制、主機不可達和網(wǎng)絡不可達。一個接收到的源站抑制引起擁塞窗口cwnd被置為1個報文段大小來發(fā)起慢啟動，但是慢啟動門限ssthresh沒有變化，所以窗口將打開直到它開放了所有的通路或者發(fā)生了擁塞。一個接收到的主機不可達或網(wǎng)絡不可達

22、實際都被忽略，因為這兩個差錯都被認為是短暫現(xiàn)象。TCP試圖發(fā)送引起該差錯的數(shù)據(jù)，盡管最終有可能會超時。 重新分組當TCP超時并重傳時，它并不一定要重傳同樣的報文段，相反，TCP允許進行重新分組而發(fā)送一個較大的報文段。這是允許的，因為TCP是使用字節(jié)序號而不是報文段序號來進行識別它所要發(fā)送的數(shù)據(jù)和進行確認。參考資料：1 顏國風，王建新多跳無線于有線混合網(wǎng)絡中TCP性能改進研究綜述D計算機研究與發(fā)展200752 Tanenbaum A S計算機網(wǎng)絡M第3版北京：清華大學出版社1998：4-128,368-4213 陳立，陳澤琳TCP在有線無線混合網(wǎng)絡中性能改進方案的研究與實現(xiàn)D華南理工大學碩士學位

23、論文20034 李驥，陳滌基于無線一有線混合網(wǎng)的TCP友好速率控制算法J網(wǎng)絡與通信2007 (2)：33-35 張東，楊峻一種提高混合網(wǎng)絡TCP性能的方法J網(wǎng)絡與通信2002(12)：28-126 LIU Hang, MAO Yu-ming. A Wireless LAN Bridging Solution Based Campus NetworkJ. Journal of Electronic Science and Technology of China. Mar.2005.7 章森,吳建平，林闖互聯(lián)網(wǎng)端到端的擁塞控制研究綜述J軟件學報2002,10(1):50-59.8 彭春江，王晨無線

24、鏈路上的TCP性能研究J現(xiàn)代電信科技2002(9)：11-14.9 曹曉梅，王循，王能TCP/IP在移動通信系統(tǒng)中的性能分析J通訊世界200210：60-6210 Fabienne Lefevre. Guillaume Viver. Understanding TCPs behavior over wireless linksC. Proc IEEE Symposium on Computers and Communications. June 2000.11 Xin Yu. Improving TCP Performance over Mobile Ad Hoc Networks by Ex

25、ploiting Cross-Layer Information AwarenessJ. Department of Computer Science. Oct.1, 2004.12 Hari Balakrishnan. A Comparison of Mechanisms for Improving TCP Performance over Wireless LinksJ, IEEE/ACM transactions on networking . 5( 6), December 199713 鄧曉衡， 陳志剛，張連明，朱從旭TCP Yuelu：一種基于有線無線混合網(wǎng)絡端到端的擁塞控制機制J

26、計算機學報2005(8)：28-814 戴周林，鐘亦平，張世永TCP協(xié)議在無線網(wǎng)絡中的一種改進方法J計算機應用與軟件2007(4)：24-415 陳磊, 王永生無線網(wǎng)絡TCP擁塞控制技術研究D西北工業(yè)大學碩士學位論文200716 曲大鵬，黃東軍，齊芳異構網(wǎng)絡環(huán)境下TCP協(xié)議性能提高方法J計算機工程200611：32-2217 葛鴿，張國清一種適用于異構網(wǎng)絡的TCP協(xié)議設計及其仿真J系統(tǒng)仿真學報2004：16-1218 謝宇治，潘楓春MANET中TCP協(xié)議的性能改進J山東通信技術200412：24-419 章淼，吳建平，林闖互聯(lián)網(wǎng)端到端擁塞控制研究綜述J軟件學報2002：13-3 20 馮彥君，

27、孫利民，宋成MANET中TCP改進研究綜述J軟件學報2005：16-3 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告開題報告：一、課題的目的與意義；二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望；三、課題主要內(nèi)容和要求；四、研究方法、步驟和措施開 題 報 告一、課題的目的與意義1.1 課題研究的目的近兩年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)絡的迅速發(fā)展，針對如何改進TCP在無線網(wǎng)絡中的傳輸性能，特別是數(shù)據(jù)如何在有線無線混合網(wǎng)絡中傳輸性能這一課題已經(jīng)逐漸成為國內(nèi)外研究的熱點。不斷有人提出新的解決方法，但是由于存在不同的無線通信環(huán)境，如：衛(wèi)星通信、無線廣域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)絡等，它們各自具備不同的傳輸特性，如帶寬、延遲、丟包率等等，這種情況導致現(xiàn)有

28、的解決方案都還不夠完善，目前尚未出現(xiàn)統(tǒng)一的技術標準和規(guī)范。傳統(tǒng)TCP本是為有線網(wǎng)絡設計，它假設包丟失全是由網(wǎng)絡擁塞引起，當這個假設應用于無線網(wǎng)絡時會導致性能下降。因為混合網(wǎng)絡中除了擁塞丟包以外，還存在由于較高比特誤碼率、路由故障等因素引起的丟包現(xiàn)象。當出現(xiàn)非擁塞因素丟包時，傳統(tǒng)TCP將錯誤地觸發(fā)擁塞控制，從而引起TCP性能低下。在混合網(wǎng)絡中，有許多原因造成TCP性能低下。如網(wǎng)絡擁塞，比特誤碼，節(jié)點移動問題，亂序問題，MAC層不公平性問題，吞吐量等等。本課題研究的目的就是找出TCP協(xié)議在多跳無線于有線混合網(wǎng)絡中性能狀況，利用實驗找出TCP協(xié)議出現(xiàn)這種狀況的原因，研究這些原因是怎么造成TCP性能低

29、下的。1.2 課題的研究意義隨著計算機和通信技術的發(fā)展，人們能夠越來越方便的實現(xiàn)信息的共享，TCP/IP協(xié)議組使得世界上不同體系結構的計算機網(wǎng)絡互連在一起形成一個全球性的廣域網(wǎng)絡Internet，這為各種信息的共享提供了便捷的途徑。在Internet中的每一臺計算機可以訪問Internet上的其他任意一臺計算機，好象它們在一個局域網(wǎng)內(nèi)用雙絞線或同軸電纜直接連接起來一樣(不同之處是速度比局域網(wǎng)慢)?，F(xiàn)在TCP/IP協(xié)議組已經(jīng)非常流行并己經(jīng)成為網(wǎng)絡通信協(xié)議事實上的標準。之所以會這樣，有以下幾點原因：一是由于TCP/IP發(fā)展之初受到美國國防部的支持；二是因為TCP/IP被UNIX操作系統(tǒng)所使用；另一

30、個重要原因在于它能夠適應不同的網(wǎng)絡體系結構和不同的傳輸鏈路，并且為客戶端一服務器模式提供了很好的支持，它己經(jīng)成為網(wǎng)絡應用程序的標準模式。同時，隨著第三代移動通訊技術的發(fā)展和日趨成熟，無線技術正在全球的Internet結構中占據(jù)越來越重要的位置，移動計算機和它們的無線通信鏈路將是未來Internet中一個主要的組成部分。越來越多的人應用移動設備，如帶了無限接收器的手提電腦、掌上電腦等，隨時收發(fā)電子郵件、發(fā)送彩色數(shù)碼相片及大容量檔案，或者玩網(wǎng)上游戲?？梢灶A計在不久的將來，無線網(wǎng)絡在日常生活和工作中所扮演的角色會變得越來越重要。在這種情況下，TCP在無線通信網(wǎng)絡中也得到了越來越廣泛的應用。例如：在無

31、線蜂窩網(wǎng)絡中，傳統(tǒng)的業(yè)務是電話，隨著當前互聯(lián)網(wǎng)和信息社會的發(fā)展，對各種數(shù)據(jù)業(yè)務量的需求也多了起來。目前，在衛(wèi)星通信、無線廣域網(wǎng)及無線局域網(wǎng)中都有著TCP的身影。那么，在有線網(wǎng)絡上己經(jīng)發(fā)展的非常成熟的TCP協(xié)議，是否能夠在無線網(wǎng)絡中同樣具有良好的性能呢？特別是數(shù)據(jù)在有線無線混合網(wǎng)絡中進行傳輸?shù)那闆r下，TCP是否能夠保持原有的性能呢？本課題研究的意義就是總結出TCP協(xié)議在多跳無線于有線混合網(wǎng)絡中性能狀況，造成TCP協(xié)議性能低下的原因，為以后改進TCP協(xié)議在混合網(wǎng)絡中的性能提供參考。二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望2.1 課題的研究現(xiàn)狀近年來，人們對移動計算和無線服務的需求不斷增加，為保障提供高效可靠的網(wǎng)

32、絡服務，有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡必須有機融合，構建一個服務的載體和平臺。然而，混合網(wǎng)絡具有有線網(wǎng)絡的相對可靠數(shù)據(jù)傳輸和無線網(wǎng)絡隨機錯誤率高、鏈路不對稱、受環(huán)境影響大以及高帶寬延遲乘積等特點，對現(xiàn)有的網(wǎng)絡傳輸控制體系和擁塞控制機制提出了挑戰(zhàn)?，F(xiàn)階段人們針對改善TCP在無線網(wǎng)絡中的性能這一課題做出了很多嘗試，包括三種基本的解決方案：:端到端的解決方案、分段的TCP連接方案和鏈路層解決方案。端到端的解決方案從整體出發(fā)，希望在不改動現(xiàn)有應用和下層協(xié)議的基礎上找到解決問題的方法。分段的TCP連接方案通過在基站終止TCP連接來完全地從發(fā)送方隱藏無線鏈路。鏈路層解決方案則是一種試圖從下層“數(shù)據(jù)鏈路層”來改善TCP

33、性能的方法?？紤]TCP己成為互聯(lián)網(wǎng)事實上的傳輸控制標準，新的擁塞控制方案保持端到端的語義對于協(xié)議的可配置性具有重要意義，將基于TCP層、IP層和鏈路層的擁塞控制機制相有機結合，有效地嵌入基于TCP協(xié)議的實時在線網(wǎng)絡測量技術，并對測量結果結合混合網(wǎng)絡的特點進行科學分析，對無線網(wǎng)絡傳輸中的擁塞和鏈路錯誤等其他原因進行區(qū)分，正確地反饋多種信息給源節(jié)點，以及源節(jié)點基于端到端的網(wǎng)絡測量與擁塞控制相結合改善有線/無線混合網(wǎng)絡的傳輸性能。許多學者提出了TCP改進機制，這些方案可分為基于基站和基于端到端兩大類。但目前的研究重點大多集中在基于端到端的改進方案，這些方案包括： 研究丟包的原因，達到區(qū)分無線鏈路差錯

34、丟包和有線鏈路網(wǎng)絡擁塞目的； 考慮分組延遲、誤碼等多種因素之間的相互作用，避免發(fā)送端進行不必要的分組重傳，在不恰當?shù)臅r候啟動擁塞控制機制； 改善擁塞控制算法，使之應用于存在大量分組丟失及多變的無線環(huán)境時，仍具有較強的頑健性。為此，F(xiàn)loyd提出在網(wǎng)絡層的IP結構中加入ECN（explicit congestion notification）標志，指示將發(fā)生擁塞。2.2 課題的應用前景在過去的幾十年中，全球范圍內(nèi)無線通信技術得到了前所未有的高速持續(xù)的發(fā)展，同時，Internet不論是技術還是業(yè)務也以空前的速度向前發(fā)展。前者主要歸功于通訊硬件和蜂窩技術的突飛猛進;后者則得益于網(wǎng)絡的發(fā)展和多媒體應用

35、的層出不窮。與此同時，兩者亦相互促進相互發(fā)展。進入21世紀以來，無線移動通信、互聯(lián)網(wǎng)和個人終端的發(fā)展特別引人注目，成為風靡全球的高新技術和新興產(chǎn)業(yè)，隨著便攜移動終端的普及，人們對快速獲取多媒體信息及其它信息服務的需求變的越來越迫切，這必將促使便捷的信息獲取方式Internet技術和快捷的無線接入手段移動通信技術相結合，這就是結合無線通信、計算機和Internet，能為廣大用戶提供更豐富的業(yè)務種類、更廣泛的覆蓋范圍以及更快捷的接入方式的無線互聯(lián)網(wǎng)技術。這是未來通信系統(tǒng)所必須具備的能力，也是未來通信技術和業(yè)務發(fā)展的一大趨勢。人們對無線互聯(lián)網(wǎng)絡進行深入研究的動力，源于各類移動終端上網(wǎng)的需求，特別是蜂

36、窩網(wǎng)終端用戶的移動上網(wǎng)需求?，F(xiàn)在越來越多的人利用移動終端上網(wǎng)，也就越來越依賴混合網(wǎng)絡，但現(xiàn)在混合網(wǎng)絡中TCP協(xié)議性能還不完善，不能為用戶提供完全的保障，在這樣的形勢下，混合網(wǎng)絡中TCP協(xié)議性能研究越來越受到重視，通過先研究混合網(wǎng)絡中TCP協(xié)議性能，為以后改進混合網(wǎng)絡中TCP協(xié)議性能提供參考，是非常之重要的。因此，我們研究混合網(wǎng)絡中TCP協(xié)議性能將有著很廣闊的市場和應用前景。三、課題主要內(nèi)容和要求3.1 課題的主要研究內(nèi)容 本課題的主要研究內(nèi)容主要是：了解多跳無線網(wǎng)絡于有線網(wǎng)絡最新研究現(xiàn)狀，總結當前具有代表性的幾種TCP協(xié)議，分析它們的優(yōu)缺點，指出各自適用范圍以及尚待解決的問題，并利用相關的指標

37、對它們進行綜合評價。研究無線網(wǎng)絡于有線網(wǎng)絡在RRT、帶寬及丟包率等方面的區(qū)別?，F(xiàn)有有線/無線混合網(wǎng)絡擁塞控制的分析研究。到目前為止，己經(jīng)有許多的關于擁塞控制的技術和方法，分析己有技術的基本原理和局限性，并通過網(wǎng)絡仿真器NS2進行實驗仿真，比較其性能，獲得相關技術報告，為進一步改善擁塞控制提供指導和支持。3.2 課題的要求課題的要求如下： 了解多跳無線網(wǎng)絡于有線混合網(wǎng)絡最新研究現(xiàn)狀； 研究無線網(wǎng)絡于有線網(wǎng)絡的在RRT、帶寬、丟包率等方面的差異 ； 多跳無線網(wǎng)絡存在的問題及解決方案； 研究傳輸控制協(xié)議針對存在問題的解決方案； 對多跳無線于有線混合網(wǎng)絡中傳輸控制協(xié)議的性能研究于分析； 四、可行性分析

38、、研究方法和步驟4.1 擬采用的技術方案及可行性分析4.1.1 技術方案由于無線網(wǎng)絡涵蓋的內(nèi)容很廣，不同的無線通信環(huán)境如衛(wèi)星通信、無線廣域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)具備各自的特點，數(shù)據(jù)從有線網(wǎng)絡向無線網(wǎng)絡傳輸與從無線網(wǎng)絡向有線網(wǎng)絡傳輸所面臨的問題又不盡相同，所以本文所選課題僅針對從固定主機到移動主機方向的數(shù)據(jù)傳輸提出自己的研究方案，從而達到在混合網(wǎng)絡中的TCP協(xié)議性能研究的目的。在混合網(wǎng)絡中，由于無線信道低帶寬、高誤碼率、高分組丟失率以及動用戶的越區(qū)切換等特點導致普遍應用于傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡傳輸層的TCP議性能大大降低。當前己經(jīng)提出了各種解決方案，包括端到端、分段的TCP連接、鏈路層的解決方案。本課題先對它們的

39、優(yōu)點、缺點、尚待解決的問題進行綜合分析和評價。然后建立了一個應用模型，采用網(wǎng)絡仿真工具NS2對幾種TCP協(xié)議的性能進行仿真，將其仿真結果進行比較。當NS所包含的組件已經(jīng)滿足要求時，或者已經(jīng)完成對NS的擴展時，使用NS2進行仿真的步驟如下： 編寫OTcl腳本，配置仿真網(wǎng)絡的拓撲結構，確定數(shù)據(jù)鏈路的基本特性，例如延遲、帶寬以及丟失策略等。 建立協(xié)議代理，這包括端設備的協(xié)議綁定和通信流量模型的建立。 配置通信流量模型的參數(shù)，確定網(wǎng)絡中的流量分布。 設置Trace對象，該對象能夠將仿真過程中發(fā)生的特定事件記錄在trace文件中。NS通過trace文件來保存仿真過程，使用者可以在完成仿真之后對trace

40、文件進行分析和研究。 編寫其它的輔助過程，設定仿真過程的結束時間，至此完成OTcl腳本的編寫。 用NS解釋執(zhí)行剛才編寫的OTCI腳本。 對trace文件進行分析，取得有用的數(shù)據(jù)，可以用Nam工具觀察網(wǎng)絡仿真的運行過程。 調(diào)整配置網(wǎng)絡拓撲結構和流量模型，重新進行上述仿真過程。4.1.2 方案的可行性分析隨著網(wǎng)絡的快速成長，出現(xiàn)了許多新的網(wǎng)絡協(xié)議。在早期，當新的算法或協(xié)議設計完成時，研究人員多借助試驗或是以數(shù)學模型的方式，來驗證其正確性或效能。但現(xiàn)今的網(wǎng)絡環(huán)境十分復雜，構建一個新的試驗環(huán)境相當昂貴，而且這個環(huán)境很可能不能應用在下個試驗中，更不能分享給其它地方的人使用；而以數(shù)字分析的方式常因復雜度過高而難以分析，所以將新的算法以模擬的方式來驗證，是目前較常用的方法。另一種情況是，當要架設一個新的網(wǎng)絡環(huán)境時，必須事先評估網(wǎng)絡的