【正文】 態(tài)頻譜接入過(guò)程 頻譜感知對(duì) TCP 性能的影響 認(rèn)知無(wú)線電的另外一大特性就是：認(rèn)知用戶為了避免對(duì)主用戶造成有害的干擾，必須周期性地探測(cè)頻譜，在頻譜探測(cè)階段，認(rèn)知用戶是不能發(fā)送任何信息的，那么這樣就造成了一定時(shí)間的傳輸中斷，TCP在這個(gè)階段是不能發(fā)送分組的。 認(rèn)知無(wú)線電環(huán)境下影響TCP性能的主要因素 認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中次用戶（SU）的通信質(zhì)量很大程度上依賴于主用戶的活動(dòng)，這也就之前所講的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)區(qū)別于傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)。 目前，對(duì)于認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下TCP協(xié)議的研究還比較少，而且研究重點(diǎn)主要集中于物理層，MAC層和網(wǎng)絡(luò)層。認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)既有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特征，還有認(rèn)知無(wú)線電的特性。第三章 認(rèn)知無(wú)線電環(huán)境下TCP性能分析 引言 認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，有許多不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)有特征，同時(shí)也就面臨眾多新問(wèn)題。 總之，認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的 TCP 需要考慮的影響因素比較復(fù)雜，不再單單是網(wǎng)絡(luò)擁塞這樣一個(gè)單一的因素，這些因素將是我們研究的重中之重。 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)則是信道的不穩(wěn)定性，還有高誤碼率，是一種很不穩(wěn)定、很不可靠的網(wǎng)絡(luò)。 TCP 協(xié)議與認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是以認(rèn)知無(wú)線電為基礎(chǔ)的一種網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)既具有認(rèn)知無(wú)線電的特點(diǎn)，又有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)。當(dāng)αDiffβ時(shí)，則保持cwnd值不變。其擁塞控制算法公式如下：（） （） （） Vegas是通過(guò)對(duì)比預(yù)期傳送率和實(shí)際傳送率來(lái)控制cwnd的大小。當(dāng)收到一個(gè)重復(fù)的ACK時(shí)，Vegas就會(huì)注意RTT是否大于超時(shí)的值，已檢查是否有超時(shí)發(fā)生；若是，則不必等三個(gè)重復(fù)的ACK，直接重送封包。由這些信息，發(fā)送端就知道哪些是已經(jīng)收到的，哪些是該重傳的，所以SACK的發(fā)送端能夠在一個(gè)RTT時(shí)間內(nèi)重傳一個(gè)及以上的分組。在該版本中，加入了SACK（selective④ TCP SACK： 由上面介紹可知TCP Newreno可以解決大量封包丟失的問(wèn)題，但是NewReno在每一個(gè)RTT（往返時(shí)間）時(shí)間內(nèi)只能更正一個(gè)封包丟失。 TCP NewReno通過(guò)一個(gè)叫Partial ACK（“部分確認(rèn)”）包在快恢復(fù)階段促使封包的重傳。這時(shí)Reno就會(huì)將慢開始門限（ssthresh）設(shè)置為當(dāng)前擁塞窗口（cwnd）的1/2，但并不會(huì)像Tahoe回到慢開始狀態(tài)，而是設(shè)定cwnd為此時(shí)的門限值（ssthresh），之后，擁塞窗口（cwnd）則維持線性增長(zhǎng)。快恢復(fù)（Fast Recovery）；快恢復(fù)機(jī)制：當(dāng)超過(guò)了RTO卻未收到某個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的ACK或是收到3個(gè)重復(fù)的ACK確認(rèn)，Reno Reno快重傳機(jī)制：當(dāng)收到三個(gè)重復(fù)的ACK時(shí)，不用等到RTO（Retransmit Timeout），即超時(shí)重傳定時(shí)器溢出，會(huì)認(rèn)為出現(xiàn)包丟失，并馬上重傳丟失的封包。擁塞窗口（cwnd）繼續(xù)以指數(shù)增長(zhǎng)；當(dāng)再次達(dá)到ssthresh設(shè)為當(dāng)前cwnd的1/2。擁塞避免機(jī)制：為了在發(fā)生擁塞的情形下控制流量，TCP Tahoe主要有3個(gè)機(jī)制去控制數(shù)據(jù)流大小和擁塞窗口（cwnd）：slow start，congestion avoidance，and fast retransmission。慢啟動(dòng)門限值（ssthresh）被設(shè)置為出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)擁塞窗口（cwnd）的1/2。 TCP利用ACK檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況，在調(diào)整發(fā)送端的傳送速度時(shí)，以ssthresh和cwnd的值來(lái)區(qū)分慢開始或擁塞避免，如式（）所示 （） 快速重傳與快恢復(fù)(Fast Retransmission and Fast Recovery) 當(dāng)發(fā)現(xiàn)超時(shí)或收到三個(gè)重復(fù)ACK時(shí)，就認(rèn)為出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)擁塞。該算法要求發(fā)送端每收到一個(gè)ACK確認(rèn)時(shí)cwnd就增加1。發(fā)送端每發(fā)送一個(gè)封包后就停下來(lái)等待確認(rèn)，每收到一個(gè)ACK確認(rèn)信息，擁塞窗口（cwnd）值就加1，窗口值以指數(shù)形式增長(zhǎng)，直至等于設(shè)定的慢啟動(dòng)門限值。 整個(gè)TCP擁塞控制過(guò)程 慢啟動(dòng)（Slow Start） 慢啟動(dòng)算法（slow start）是當(dāng)TCP開始在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，首先對(duì)網(wǎng)路實(shí)際流量進(jìn)行試探性探測(cè)，防止因發(fā)送了過(guò)量的數(shù)據(jù)而造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。 TCP擁塞控制機(jī)制介紹擁塞控制其實(shí)就是通過(guò)一系列調(diào)控措施防止流入網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量超過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以承載的能力。 在TCP協(xié)議中， TCP擁塞控制過(guò)程是擁塞窗口（cwnd）首先進(jìn)入慢啟動(dòng)階段，窗口值（cwnd）以指數(shù)方式增長(zhǎng)，當(dāng)在擁塞窗口（cwnd）大于慢啟動(dòng)門限值（ssthresh）時(shí)，再進(jìn)入擁塞避免階段，以線性方式增長(zhǎng)，如果檢測(cè)到了有分組的丟失，進(jìn)入快恢復(fù)階段。③ 鏈路層時(shí)延變化大 ，造成RTT或RTO的估計(jì)不準(zhǔn)。 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中影響TCP性能的因素有：① 無(wú)線鏈路誤碼率較高，會(huì)增大數(shù)據(jù)包丟失概率。TCP協(xié)議在控制數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中體現(xiàn)出的主要特點(diǎn)為：①TCP是面向連接的傳輸層協(xié)議。每收到一個(gè)TCP數(shù)據(jù)包TCP接收端就會(huì)向發(fā)送端返回一個(gè)ACK（確認(rèn)信息），以告知發(fā)送端此封包已經(jīng)被接收到。第二章 TCP協(xié)議簡(jiǎn)介 引言 TCP(Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議)是一種面向連接的，端到端的，基于字節(jié)流的通信控制協(xié)議?；趧?dòng)態(tài)頻譜接入技術(shù)的認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)可以有效地提高頻譜資源利用率，以緩和無(wú)線頻譜資源欠缺的問(wèn)題。因此，研究認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中TCP性能是很有必要的。所以有必要對(duì)認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)這種新興網(wǎng)絡(luò)形態(tài)下的 TCP技術(shù)進(jìn)行研究。有線網(wǎng)絡(luò)中TCP所面臨的問(wèn)題只有網(wǎng)絡(luò)擁塞一個(gè)問(wèn)題。之后又出現(xiàn)了幾個(gè)改進(jìn)后的TCP版本，其中TCP Reno是如今使用最廣泛的TCP版本，該版本在Tahoe版本的基礎(chǔ)上加入了快速恢復(fù)算法（Fast Recovery）；而TCP NewReno則是在Reno的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了其快速恢復(fù)算法，從而使得能夠在應(yīng)付大量網(wǎng)絡(luò)丟包的情況，卻不至于降低TCP的傳輸效率；TCP Sack是Reno的又一種衍生版本，Sack使TCP發(fā)送端可以收到接收端返回的關(guān)于哪些數(shù)據(jù)段已經(jīng)收到、哪些數(shù)據(jù)段還沒(méi)未收到的ACK確認(rèn)信息，并根據(jù)這些信息，在一個(gè)RTT時(shí)間內(nèi)，重傳遺失的分組數(shù)據(jù)包。 認(rèn)知無(wú)線電的簡(jiǎn)介 作為一種前沿的新興的無(wú)線電頻譜資源解決理念，認(rèn)知無(wú)線電的基本指導(dǎo)原則是： u 頻譜感知：認(rèn)知用戶（Cognitive Radio User，CRU）也可以稱作次用戶（Secondary User, SU）利用自己的頻譜感知能力，對(duì)四周的無(wú)線電頻譜資源環(huán)境進(jìn)行感知，從而得出周圍環(huán)境中的空閑頻段； u 頻譜管理：利用頻譜管理統(tǒng)一管理這些“頻譜空穴”資源； u 頻譜分配：通過(guò)頻譜分配和頻譜接入技術(shù)幫助次級(jí)用戶（SU）使用“頻譜空穴”； u 頻譜切換：當(dāng)次級(jí)用戶（SU）需要避讓主用戶（PU）時(shí)，再運(yùn)用頻譜切換技術(shù)轉(zhuǎn)到其它空閑頻段繼續(xù)進(jìn)行通信。主用戶具有絕對(duì)的優(yōu)先權(quán)，當(dāng)主用戶所使用的頻段和認(rèn)知用戶重疊時(shí)，認(rèn)知用戶必須無(wú)條件的避讓；認(rèn)知用戶（SU）則必須先感知空閑頻段，才可以利用該頻段進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)發(fā)現(xiàn)主用戶有通信活動(dòng)時(shí)就立即停止傳輸，然后再重新感知空閑頻段，并切換到其他空閑頻段。最后研究主用戶數(shù)、感知時(shí)間和信道數(shù)對(duì)TCP吞吐量的影響。并且在無(wú)線環(huán)境下的基礎(chǔ)上通過(guò)NS2網(wǎng)絡(luò)仿真器搭建認(rèn)知平臺(tái)，仿真場(chǎng)景建立為：當(dāng)主用戶（PU，Primary User）想要占次用戶（SU，Secondary User）信道時(shí)，通過(guò)基站的頻譜監(jiān)測(cè)、頻譜分配，分配次用戶（SU）到其他空閑信道繼續(xù)通信。其基本思想是認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)本身具有自我學(xué)習(xí)能力，與周圍網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可以進(jìn)行信息交互，頻譜感知和使用探測(cè)到的空閑頻段，從而限制或減少網(wǎng)絡(luò)沖突的發(fā)生。蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄摘要 1Abstract 2第一章 緒論 3 引言 3