【正文】 而且TCP性能即是影響認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的關(guān)鍵因素。 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中 TCP 研究狀況 傳統(tǒng) TCP協(xié)議是針對有線網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的協(xié)議。 眼下，認(rèn)知無線電研究的著重點(diǎn)主要在物理層、鏈路層（MAC）和網(wǎng)絡(luò)層，而對于傳輸層的研究少之又少，特別是傳輸層的最重要協(xié)議——TCP協(xié)議，其對于充分利用網(wǎng)絡(luò)頻譜資源起到?jīng)Q定性的作用。當(dāng)下，認(rèn)知無線電技術(shù)研究重點(diǎn)主要在物理層和鏈路層，對上層協(xié)議研究屈指可數(shù)。與此同時(shí)，TCP發(fā)送端便通過ACK來判斷數(shù)據(jù)包是否被接收端成功接收。② 線終端的可移動性可能引起數(shù)據(jù)傳輸超時(shí)(越區(qū)切換時(shí))，甚至造成路由中斷(特別是在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中)。本章先介紹這四個(gè)基本過程，然后就每個(gè)版本闡述具體的工作原理。 當(dāng)建立新的TCP連接時(shí)，擁塞窗口被初始化為一個(gè)報(bào)文段大小，慢開始算法的擁塞窗口（cwnd）初始值被設(shè)為1。其擁塞窗口cwnd值按照線性規(guī)律“加性增長(additive increase)”。 快恢復(fù)算法與之前的算法不同的地方在于：（1）與慢啟動算法不同之處是擁塞窗口cwnd起始值不設(shè)為1，而是設(shè)為慢開始門限；（2）若發(fā)送端收到的重復(fù)ACK確認(rèn)為n（n3），則將窗口值cwnd起始值設(shè)為慢開始門限； 不同TCP版本擁塞控制算法 TCP版本演進(jìn)圖① TCP Tahoe： TCP Tahoe使用AIMD，只要有一個(gè)包丟失就認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞，Tahoe會把ssthresh時(shí)，cwnd會以線性增長來避免擁塞（即擁塞避免算法）。是時(shí)下使用最為廣泛的TCP版本。就認(rèn)為出現(xiàn)包丟失了，并認(rèn)定網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞。當(dāng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中有多個(gè)封包丟失后，Newreno在快恢復(fù)階段每隔一個(gè)RTT重傳1個(gè)丟失的封包，直到擁塞窗口（cwnd）的所有丟失的封包都被重傳，才退出快恢復(fù)狀態(tài)。acknowledgement，選擇性應(yīng)答）選項(xiàng)，允許接收端在回傳重復(fù)確認(rèn)（duplicate ACK）時(shí)，將已收到的數(shù)據(jù)區(qū)段回傳給發(fā)送端。TCP Vegas通過觀察RTT的變化來控制cwnd的大小。 α的默認(rèn)值是1，β的默認(rèn)值是3。由于外界對無線信道的干擾，導(dǎo)致無線信道具有很高的誤碼率、傳輸延遲變化大，進(jìn)而引起路由頻繁中斷重組或者頻繁分割，最終導(dǎo)致傳輸層頻繁超時(shí)、頻繁重傳、頻繁減小發(fā)送窗口值大小，嚴(yán)重影響了TCP 協(xié)議的性能。 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)是以認(rèn)知無線電技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，認(rèn)知無線電技術(shù)的特有屬性影響著認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的特性。本章主要是分析認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下TCP協(xié)議性能，深入分析影響TCP性能的關(guān)鍵因素。所以周期性的頻譜探測必然導(dǎo)致周期性的TCP傳輸中斷，這同樣會引發(fā)TCP的重傳超時(shí)器超時(shí)，引發(fā)TCP進(jìn)行不必要的擁塞控制，降低了TCP的頻譜利用率，降低其有效吞吐量。問題在于當(dāng)服務(wù)中斷包丟失出現(xiàn)時(shí)，現(xiàn)有的無線TCP協(xié)議同樣無法識別，會像對待網(wǎng)絡(luò)擁塞丟失一樣，進(jìn)行擁塞控制。RTO又是根據(jù)RTT（往返時(shí)間，即傳輸倫次）來設(shè)置的，而RTT與用戶使用的頻段密切相關(guān)。 TCP協(xié)議自身的瓶頸對 TCP 性能的影響 慢啟動：在TCP連接剛建立時(shí)，為了避免立即把大量數(shù)據(jù)注入到網(wǎng)絡(luò)中而引起網(wǎng)絡(luò)擁塞，將擁塞窗口（cwnd）值初始化為1。在認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，盲目的減小擁塞窗口（cwnd）值同樣會降低次用戶（SU）對信道可用帶寬的利用率。 硬件條件：普通個(gè)人計(jì)算機(jī)一臺； 216。 輔助軟件：GNUPLOT，NAM。目前NS2已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的模塊主要有：216。 路由算法以及無線網(wǎng)絡(luò)（WLAN）和衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)等模塊。 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)仿真場景 仿真采用TCP/FTP連接方式，性能評估參數(shù)主要是擁塞窗口（cwnd）和平均吞吐量（Average Throughput）。第二章已經(jīng)介紹了不同TCP版本的區(qū)別，以及TCP版本發(fā)展過程。同樣的，在剛開始階段，都要進(jìn)行一次流量監(jiān)測，cwnd增長到出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞，再把窗口值減半，設(shè)置新的ssthresh，保持穩(wěn)定的窗口變化來傳輸數(shù)據(jù)。 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)下，TCP Reno的擁塞窗口變化 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)下，TCP Newreno的擁塞窗口變化 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)下，TCP Sack1的擁塞窗口變化 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)下，TCP Vegas的擁塞窗口變化 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)下，4種不同TCP的擁塞窗口變化對照圖 不同TCP版本的吞吐量分析： 評價(jià)TCP性能狀況的又一個(gè)重要指標(biāo)是吞吐量，吞吐量（Throughput）描述的是單位時(shí)間內(nèi)允許傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，單位為Mbit/s，是信道傳輸能力的體現(xiàn)。 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)下，TCP Reno吞吐量的變化 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)下，TCP Newreno吞吐量的變化 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)下，TCP Sack1吞吐量的變化 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)下，TCP Vegas吞吐量的變化 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)下，4種不同TCP吞吐量變化對照圖 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)下影響TCP性能的主要因素分析： 在第三章已經(jīng)分析了認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)下影響TCP性能的主要因素，主要有主用戶活動、頻譜感知、頻譜切換和TCP協(xié)議自身的瓶頸等。仿真結(jié)果分析： ，隨著主用戶數(shù)的增加，TCP吞吐量均先減小，之后保持不變。所以主用戶數(shù)增加，SU檢測到主用戶出現(xiàn)的概率增加，因此導(dǎo)致SU的TCP吞吐量減少。仿真結(jié)果分析： ，TCP Reno的吞吐量最低，TCP Newreno和TCP Sack1的吞吐量一樣，TCP Vegas的吞吐量最低，TCP Reno次之，TCP Newreno的吞吐量最高。而且從圖中也可以看出感知時(shí)間的增加，即吞吐量為0時(shí)，次用戶因主用戶出現(xiàn)而感知頻譜的時(shí)間段。而且我們都會認(rèn)為信道數(shù)越大，則平均吞吐量就一定是越大的。 傳統(tǒng)TCP在認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中會盲目地進(jìn)行不必要的擁塞控制，從而導(dǎo)致TCP性能驟降。 本文通過NS2網(wǎng)絡(luò)仿真器完成了對認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中TCP仿真平臺的搭建。還有就是本文采用的研究性能的評估指標(biāo)僅限于擁塞窗口和吞吐量，之后可以從端到端延遲、丟包率等方面研究性能。Tian,and NStevens. RFC2581 TCP Congestion Control. . IETF, .[8] and . TCP Vegas:End to End Congestion Avoidance on a Global Internet. IEEE Journal on Selected Areas in Communication, Vol 13, (October 1995) pages 14651480.[9]YuanCheng Lai: Improving the Performance of TCP Vegas in a Heterogeneous Environment. ICPADS 2001:581587.[10]Go Hasegawa, Kenji Kurata, Masayuki Murata: Analysis and Improvement of Fairness between TCP Reno and Vegas for Deployment of TCP Vegas to the Internet. ICNP 2000: 177186. 致謝時(shí)間過得飛快，轉(zhuǎn)瞬之間，大學(xué)生活已接近尾聲，馬上要大學(xué)畢業(yè)了。千言萬語道不盡你們對我的養(yǎng)育之恩，我唯有用更加努力，更加積極向上的態(tài)度和行動來報(bào)答您。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它