[发明专利]一种用于Semi-TCP的自适应确认分组延迟发送的方法

说明书

技术领域

本发明涉及多跳无线网络的TCP(Transmission Control Protocol)技术领域，具体涉及一种用于Semi-TCP的自适应确认分组延迟发送的方法。

背景技术

不同于传统有线网络，在多跳无线网络中，TCP丢包除了由网络拥塞引起之外，许多非网络拥塞因素也会造成数据包的丢失或损坏，如信道质量的不稳定性、无线信道的竞争性、节点的移动性和能供的波动性以及用户的行为等。这些因素常常会导致TCP层对网络的拥塞状况做出误判，并错误地触发了相应的拥塞控制机制来降低发送窗口，造成网络性能的下降。为此，研究人员提出了许多关于多跳无线网络中TCP的改进方案，但是这些方案仍然依赖传统TCP层来控制网络拥塞，无法彻底解决上述问题。

最近所提出的Semi-TCP方案将传统TCP的功能进行了重新分配，在传输层只保留原TCP中的可靠性控制，将拥塞控制下放到低层。因为低层比传输层能更准确和更迅速地了解网络的拥塞状况，并能及时地对拥塞进行控制。这样做使得源节点不仅能避免拥塞误判，而且可以更快地解除拥塞。对于多跳无线网络而言，可由介质访问控制协议(Media Access Control-MAC)层具体实现逐跳拥塞控制。同时，因为此时传输层已不再负责拥塞控制，TCP的拥塞窗口也可以被取消，所以在端到端可靠性控制方面，我们可以摆脱TCP拥塞窗口的约束。这是因为在传统TCP中，端到端的可靠性控制是通过ACK机制来实现的，ACK机制是和拥塞控制机制捆绑在一起的；而在Semi-TCP中，由于拥塞控制和端到端可靠性控制的分离，我们可以为端到端可靠性控制设立一个专门的ACK机制，来提高传输的效率。

在多跳无线网络中，如果仍然采用传统TCP的ACK机制，Semi-TCP同样会存在节点对无线信道的激烈竞争的问题，主要表现在正向TCP数据分组流和反向确认分组(ACK)流之间的竞争。其具体缘由如下：

由于Semi-TCP在无线网络中可将拥塞控制功能下放到MAC层，并通过RTS/CTS握手机制(RTS全称为Request-to-Send，CTS全称为Clear-to-Send)及其变体来携带拥塞指示信息。一旦节点判断自身处于拥塞，它会将拥塞信息通告给邻居节点，使得处于该拥塞节点周围的节点都需要等待和退避。在这种情况下，反向的ACK分组可能因为竞争激烈而得不到及时转发，最终使得源节点重传定时器超时(Retransmission Timeouts，RTO)，并触发数据包重传，造成带宽的浪费。另一方面，反向ACK分组甚至可能因为多次发送失败，而被丢弃，最终触发源节点或目的节点重新发起路由建立的进程，这对网络性能的所造成的负面影响会更加明显。同时传统TCP的ACK机制使用了重复ACK，一旦网络发生丢包情况，目的节点就会发送大量的重复ACK分组，会进一步加剧无线信道的竞争。由于Semi-TCP并不依赖于这些反向重复ACK来进行拥塞控制，因此此时再发送大量的ACK只会造成网络资源浪费，严重影响TCP流的吞吐量。

本专利针对上述问题提出了一种用于多跳无线网络中的Semi-TCP的确认机制，该机制能够根据网络拥塞情况自适应地延迟ACK的发送，明显降低反向流分组的发送数量，进一步提高了Semi-TCP的性能。

发明内容

本发明针对现有多跳无线网络的TCP技术所存在的缺陷和不足，而提供一种用于Semi-TCP的自适应确认分组延迟发送的方法。该方法基于选择性确认方法(SACK)，能自适应决定延迟ACK的发送时间。本发明通过延迟ACK的发送时间，压缩ACK分组的发送数量，从而减小反向流对无线信道的竞争；同时目的节点只在能够回复序号更新的ACK分组时，才进行ACK延迟，消除了反向重复ACK的发送，进一步降低了流间竞争，提高了正向TCP流的吞吐量；本发明还将延迟ACK与SACK机制相结合，并加以改进，既提高了源节点TCP分组的确认率，也减少了因引入SACK而带来的开销。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种用于Semi-TCP的自适应确认分组延迟发送的方法，该方法包括如下步骤：

(1)当Semi-TCP目的节点收到一个TCP分组后，节点首先判断自身是否已经处于延迟回复ACK状态，如果目的节点处于非延迟回复状态，而且当前收到的分组是目的节点期望收到的下一个TCP分组，那么目的节点通过检查接收缓存中TCP序号的连续情况，计算出延迟回复的时间间隔，即延迟ACK发送时间间隔，开启定时器；否则保持节点当前状态，不回复ACK；