[发明专利]一种面向时变无线信道的传输层高效通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种面向时变无线信道的传输层高效通信方法。

背景技术

TCP是一个根据有效网络带宽控制其承载载荷(通过调整其窗口大小)的自适应传输协议，一种面向连接的可靠传输层协议，最初是针对有线网络而设计的。传统TCP认为丢包的原因是由于网络拥塞所导致。

在无线网络中，无线链路的高误码率和节点高速移动等会导致丢包，多路径路由和节点路由切换等会导致乱序。而TCP并没有考虑非拥塞因素所引起的乱序和丢包，如果不加改进地把传统TCP应用于无线网络中，它会把非拥塞乱序和包丢失也当作是网络拥塞导致，从而错误地进入拥塞控制机制，这将导致网络吞吐量减小，性能下降，严重影响网络的效能。

在无线网络中，节点位置变化引起网络拓扑变化，路由关系不固定，加之无线信道本身误码率高，发生丢包是非常普遍的现象，并不能确定是由于网络拥塞导致。

如果按照有线TCP拥塞控制机制，把以上原因都认为是拥塞，将会严重降低网络的吞吐量，浪费链路资源。无线TCP优化的关键是在准确判断当前的传输链路状态的基础上，采取合适的措施。

根据状态信息的来源，可以把已有的方案归为两大类，一类是面向网络(network-oriented)的改进方案，一类是端到端(endtoend)的改进方案。

1)、面向网络的方案

该方案的特点是状态信息来源于低层或其他节点，源节点的传输层根据该状态信息调节传输策略，以TCP-F为例说明：

源端通过中间节点反馈回来的RFN来区分路由过期和网络拥塞，通过RRN路由重建通知来恢复正常传输。

当TCP的源端收到下层的RFN路由失败通告后，将进入snooze瞌睡状态。在这个状态中，TCP停止数据包的发送并冻结自身的一些变量(如cwnd、ssth)和定时器RTO。

当收到路由RRN路由重建通知的通知分组后，TCP源端才能从该状态退出并利用路由中断前的各个变量值恢复数据的传送。

该解决方案的优点是：跨层设计，状态判断更加准确；模型简单，易于建模仿真；随着路由重建时间增加，提升效果明显。不足是：无法区分拥塞和路由过期之外的状态，例如信道差错和路由不可达。

2)、端到端的方案

特点：直接在发送方和接收方的传输层做改进，保持连接的端到端语义(注：确认为语义)，不需要修改低层和中间节点。

如图1所示，以ADTCP为例进行说明：

ADTCP方案通过对节点多个参数进行检测，可以区分当前连接所处的4个状态：CON拥塞、CHERR信道差错、RTCHG路由变化和DISC断连。

如图2所示，每次发送成功统计IDD相邻包延时差别，计算公式为：IDD＝(rcvTime[i+1]–sndTime[i+1])–(rcvTime[i]–sndTime[i])；

每隔周期T统计STT短时间吞吐量，计算公式为：STT＝确认的包数/时间周期；

每隔周期T统计PLR分组丢失比率，计算公式为:PLR＝1–确认的包数/发送的包数；

每隔周期T统计POR分组乱序比率，计算公式为：POR＝乱序的包数/发送的包数；

IDD相邻包延时差别和STT短时间吞吐量两个参数可用于判断网络是否发生拥塞，当发生拥塞时，IDD相邻包延时差别必然增加，STT短时间吞吐量必然减小。

路由发生变化时，POR分组乱序比率会增大。突发信道差错时，PLR分组丢失比率会增加。

当TCP源收到3个重复的ACK或者是RTO定时器超时时可以根据统计的参数序列判断当前传输链路状态。序列从大到小排序。

端对端解决方案的优点是不依赖中间节点或下层的信息，只需要传输层即可判断；对于拥塞情况的识别了很高。但也有其不足，即是对于路由过期或者路由不可达的情况容易误判为拥塞。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种面向时变无线信道的传输层高效通信方法，能够准确区分无线链路的状态，并采取合适的控制策略，提高传输层效率。

本发明的一种面向时变无线信道的传输层通信方法，包括如下步骤：

步骤0、在TCP传输的初始状态，即慢启动状态，设置拥塞窗口的长度初始值和慢启动门限的初始值；

步骤1、控制发送端在当前的拥塞窗口范围内发送数据包，每发送一个数据包的同时启动对应的定时器；

步骤2、在发送数据包的过程中，判断发送端在各定时器超时之前是否收到接收端反馈的相应数据包的确认报文ACK: