1、無(wú)線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中基于EPLN對(duì)TCP協(xié)議的跨層改進(jìn)學(xué)生：學(xué)生： 宋亞?wèn)|宋亞?wèn)|導(dǎo)師：導(dǎo)師： 葛衛(wèi)民葛衛(wèi)民n選題背景選題背景n相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀nEPLN簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介n具體目標(biāo)具體目標(biāo)n進(jìn)度安排進(jìn)度安排n重要參考文獻(xiàn)重要參考文獻(xiàn)選題背景n近年來(lái)無(wú)線近年來(lái)無(wú)線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)越發(fā)受到重視，已出現(xiàn)相關(guān)應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)越發(fā)受到重視，已出現(xiàn)相關(guān)應(yīng)用，且潛在應(yīng)用很多；如軍事無(wú)線通信、移動(dòng)會(huì)議、緊急服務(wù)、且潛在應(yīng)用很多；如軍事無(wú)線通信、移動(dòng)會(huì)議、緊急服務(wù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)。傳感器網(wǎng)絡(luò)。n在其諸多應(yīng)用中，需要可靠數(shù)據(jù)傳輸。在其諸多應(yīng)用中，需要可靠數(shù)據(jù)傳輸。n可靠傳輸協(xié)議可靠傳輸協(xié)議TCP在無(wú)線環(huán)境下性能表現(xiàn)

2、不佳。在無(wú)線環(huán)境下性能表現(xiàn)不佳。n研究人員在通過(guò)跨層信息交互方式改進(jìn)研究人員在通過(guò)跨層信息交互方式改進(jìn)TCP性能方面進(jìn)行性能方面進(jìn)行了相關(guān)探索，取得了一些成果，但跨層思想仍是一個(gè)值得了相關(guān)探索，取得了一些成果，但跨層思想仍是一個(gè)值得研究的開放領(lǐng)域。研究的開放領(lǐng)域。n選題背景選題背景n相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀nEPLN簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介n具體目標(biāo)具體目標(biāo)n進(jìn)度安排進(jìn)度安排n重要參考文獻(xiàn)重要參考文獻(xiàn)nTCP不能區(qū)分擁塞丟包和路由失敗丟包n頻繁的路由失敗n無(wú)線信道競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題(隱藏終端、暴露終端等)現(xiàn)有方案試圖解決的主要問(wèn)題：主要跨層方案(涉及TCP) :nTCP-F (TCP Feedback)nELF

3、N (Explicit Link Failure Notification)nATCP (Ad Hoc TCP)nTCP-BUS (TCP Buffering and Sequence information) 主要處理區(qū)分擁塞丟包和路由失敗丟包 在TCP和路由層之間交互 使用路由層的反饋調(diào)整TCPn可調(diào)CWL (Adaptive congestion window limit) 主要處理無(wú)線信道競(jìng)爭(zhēng)丟包 使用來(lái)自路由協(xié)議的RTHC動(dòng)態(tài)調(diào)整CWLn選題背景選題背景n相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀nEPLN簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介n具體目標(biāo)具體目標(biāo)n進(jìn)度安排進(jìn)度安排n重要參考文獻(xiàn)重要參考文獻(xiàn)EPLN簡(jiǎn)介(1)

4、n概述EPLN (Early Packet Loss Notification)現(xiàn)有文獻(xiàn)中一種跨層改進(jìn)TCP性能的方案基于ELFN致力于處理因Mobility丟包對(duì)TCP的影響EPLN簡(jiǎn)介(2)n基本思想以前的文獻(xiàn)集中在讓TCP僅得知路由失敗當(dāng)檢測(cè)到路由失敗，該節(jié)點(diǎn)會(huì)丟掉接口隊(duì)列中去往下一跳的所有包，而TCP會(huì)因丟包超時(shí)。EPLN提出讓路由協(xié)議得知丟失了哪些數(shù)據(jù)包路由協(xié)議將數(shù)據(jù)包信息(流,順序號(hào)等)回送到SenderSender的路由協(xié)議將信息跨層反饋到TCPTCP進(jìn)行Freeze，并發(fā)探測(cè)包收到ACK后，TCP退出Freezing狀態(tài)，快速重傳。n對(duì)DSR中Route Error信息的擴(kuò)展E

5、PLN通過(guò)Route Error信息傳遞丟包通知在Route Error格式中增加可選字段conn_listconn_list字段中一個(gè)或多個(gè)conn_info結(jié)構(gòu)每個(gè)conn_info記錄包含來(lái)自同一個(gè)連接的丟包信息nconn_info結(jié)構(gòu)包含的字段：源節(jié)點(diǎn)地址、目的節(jié)點(diǎn)地址源端口、目的端口丟失數(shù)據(jù)包的順序號(hào)集合其他EPLN簡(jiǎn)介(3)EPLN簡(jiǎn)介(4)nTCP Sender的行為：跨層交互當(dāng)接收到的是ICMP包若該ICMP包中攜帶的SN小于最大的已確認(rèn)的SN或大于擁塞窗口所允許發(fā)送的最大SN，則丟棄該ICMP包若此時(shí)TCP尚未frozen，則Freeze它；若解凍計(jì)時(shí)器空閑，則啟動(dòng)它，將th

6、aw_seqno設(shè)置為ICMP包內(nèi)的SN。如果數(shù)據(jù)包確定已丟，立刻重傳。若此時(shí)TCP已經(jīng)frozen，并且SN小于等于thaw_seqno，則將thaw_seqno更新為ICMP包內(nèi)的SN。如果數(shù)據(jù)包確定已丟，立刻重傳。若此時(shí)TCP已經(jīng)frozen，并且SN大于thaw_seqno，如果數(shù)據(jù)包確定已丟，則在數(shù)組lost_pkt里記錄它而不立刻重傳。當(dāng)收到ACKTCP退出frozen狀態(tài)，恢復(fù)CC機(jī)制，重傳記錄在lost_pkt里的數(shù)據(jù)包。n選題背景選題背景n相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀nEPLN簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介n具體目標(biāo)具體目標(biāo)n進(jìn)度安排進(jìn)度安排n重要參考文獻(xiàn)重要參考文獻(xiàn)工作目標(biāo)概述n在已有方案的

7、基礎(chǔ)上提出改進(jìn)無(wú)線Ad Hoc下TCP性能的一種方案n基于EPLN的跨層方式n對(duì)EPLN進(jìn)行擴(kuò)充，并修改TCP的反應(yīng)方式n在NS2中實(shí)現(xiàn)該改進(jìn)策略，進(jìn)行仿真比較具體目標(biāo)(1)nMAC層區(qū)分造成Link Failure的兩種不同主要原因移動(dòng)性無(wú)線信道競(jìng)爭(zhēng)n依據(jù)：移動(dòng)性是移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)造成鏈路失敗的主要原因信道競(jìng)爭(zhēng)對(duì)靜態(tài)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)鏈路失敗起主要作用前述的跨層方案中(TCP-F,ELFN,ATCP,EPLN等)都沒(méi)有涉及MAC層，沒(méi)有區(qū)分造成鏈路失敗的原因。EPLN主要針對(duì)移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，在靜態(tài)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)下性能提高相對(duì)不如前者具體目標(biāo)(2)n區(qū)分Link Failure原因的

8、方法選擇在每個(gè)節(jié)點(diǎn)收集保存鄰節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息分析下一跳節(jié)點(diǎn)最近歷史信息n依據(jù)Mobility造成Link Failure時(shí)表現(xiàn)出漸變性，而Channel Contention則不是文獻(xiàn)中有不少提前預(yù)測(cè)Mobility造成路由斷裂的方法，其基本思想是分析最近一段時(shí)間的某些信息(如功率)的特征，做出預(yù)測(cè)可以借用其方法，監(jiān)視并保存一定時(shí)間段的歷史信息，當(dāng)發(fā)生Link Failure，分析是否可能是移動(dòng)性造成的，做出判斷后，在向路由層反饋時(shí)做出提示。具體目標(biāo)(3)n對(duì)DSR的Route Error信息中的conn_info進(jìn)行再擴(kuò)展以攜帶Link Failure原因信息n說(shuō)明就是在conn_info中增

9、加一個(gè)字段Sender的DSR在向上層發(fā)ICMP包時(shí)要包括該字段具體目標(biāo)(4)nSender的DSR對(duì)應(yīng)于該字段的動(dòng)作若是Mobility，同EPLN的動(dòng)作若是Contention，DSR并不刪除”失敗”路由，認(rèn)為其繼續(xù)有效，并將該路由的跳數(shù)值包含在ICMP包中向上傳遞給TCP具體目標(biāo)(5)nSender的TCP對(duì)應(yīng)于該字段的動(dòng)作若是Mobility，同EPLN動(dòng)作，F(xiàn)reeze TCP若是Contention，不Freeze，而是降低cwnd，將其設(shè)置為CWL，并以此為閾值繼續(xù)AI過(guò)程；然后快速重傳丟失的數(shù)據(jù)包n說(shuō)明CWL (Congestion Window Limit)是可以動(dòng)態(tài)調(diào)整目的

10、是在充分使用網(wǎng)絡(luò)容量的同時(shí)而避免網(wǎng)絡(luò)擁塞CWL根據(jù)RTHC (Round Trip Hop Count)得來(lái)RTHC (Round Trip Hop Count)決定CWL的原理BDP S * (n + m) S * RTHCBDP 定義為：為充分利用網(wǎng)絡(luò)capability應(yīng)該設(shè)置CWL * S BDPCWL * S S * (n + m) S * RTHC當(dāng)考慮MAC層協(xié)議是IEEE 802.11時(shí), RTHC/8 CWLRTHC/4,取經(jīng)驗(yàn)值1/5具體目標(biāo)(6)n在NS2中實(shí)現(xiàn)該改進(jìn)方案TCP選用Reno和NewReno路由協(xié)議使用改進(jìn)后的DSRMAC協(xié)議仍使用CMU擴(kuò)展的802.11/

11、b在NS2中添加一個(gè)獨(dú)立于協(xié)議棧的跨層模塊，用于路由層、MAC層、PHY層之間的信息交互n選題背景選題背景n相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀nEPLN簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介n具體目標(biāo)具體目標(biāo)n進(jìn)度安排進(jìn)度安排n重要參考文獻(xiàn)重要參考文獻(xiàn)工作進(jìn)度安排n2006.5 2006.8 閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，熟悉NS2中TCP、MAC層實(shí)現(xiàn)n2006.9 2006.10 總結(jié)分析當(dāng)前已有機(jī)制的特點(diǎn)和不足，提出改進(jìn)策略n2006.11 2007.3 在NS2中分步實(shí)現(xiàn)改進(jìn)方案，同時(shí)進(jìn)行評(píng)估，并不斷改進(jìn)n2007.4 2007.5 撰寫畢業(yè)論文參考文獻(xiàn)(1)1 A. Al-Hambali, E. Altman, P. Nain,

12、“A survey of TCP over mobile ad hoc networks”, INRIA research report N. 5182, May 2004.2 X. Chen, H. Zhai, J. Wang, and Y. Fang, “TCP performance over mobile ad hoc networks,” Canadian Journal of Electrical and Computer Engineering CJECE) (Special Issue on Advances in Wireless Communications and etw

13、orking), vol. 29, pp. 129134, 2004.3 V.Kawadia et al., “A Feedback-Based Scheme for Improving TCP Performance in Ad Hoc Wireless Networks”, ICDCS98, May 19984 G. Holland and N. Vaidya, “Analysis of TCP Performance over Mobile Ad Hoc Networks,” ACM Wireless Networks, vol. 8, no.2, Mar. 2002, pp. 2758

14、8.5 J. Liu and S. Singh, “ATCP: TCP for Mobile Ad Hoc Networks,”IEEE JSAC, vol. 19, no. 7, pp. 1300-1315, July 2001.6 D. Kim, C. Toh, and Y. Choi, “TCP-BuS: Improving TCP Performance in Wireless Ad Hoc Networks,” J. Commun. and Net., vol. 3, no. 2, June 2001, pp. 17586.7 K. Chen, Y. Xue, and K. Nahr

15、stedt, “On setting TCPs congestion window limit in mobile ad hoc networks,” in Proc. IEEE ICC03, Anchorage,Ala., May 2003.8 X. Yu, Improving TCP Performance over Mobile Ad Hoc Networks by Exploiting Cross-Layer Information Awareness, in Proc. of ACM MOBICOM, Philadelphia, PA, USA, September 2004. 參考文獻(xiàn)(2)9 D. Johnson, D. Maltz, and J. Broch, “DSR: The dynamic source routing protocol for multi-hop wi