Hoc网络中基于EPLN对TCP协议的跨层改进

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,无线,Ad Hoc,网络中基于,EPLN,对,TCP,协议的跨层改进,学生： 宋亚东,导师： 葛卫民,开题报告内容,选题背景,相关领域研究现状,EPLN,简介,具体目标,进度安排,重要参考文献,选题背景,近年来无线,Ad Hoc,网络越发受到重视，已出现相关应用，且潜在应用很多；如军事无线通信、移动会议、紧急服务、传感器网络。,在其诸多应用中，需要可靠数据传输。,可靠传输协议,TCP,在无线环境下性能表现不佳。,研究人员在通过跨层信息交互方式改进,TCP,性能方面进行了相关探索，取得了一些成果，但跨层思想仍是一个值得研究的开放领域。,开题报告内容,选题背景,相关领域研究现状,EPLN,简介,具体目标,进度安排,重要参考文献,TCP,不能区分拥塞丢包和路由失败丢包,频繁的路由失败,无线信道竞争问题,(,隐藏终端、暴露终端等,),现有方案试图解决的主要问题：,主要跨层方案,(,涉及,TCP) :,TCP-F,(TCP Feedback),ELFN,(Explicit Link Failure Notification),ATCP,(Ad Hoc TCP),TCP-BUS,(TCP Buffering and Sequence information), 主要处理区分拥塞丢包和路由失败丢包, 在,TCP,和路由层之间交互, 使用路由层的反馈调整,TCP,可调,CWL,(Adaptive congestion window limit), 主要处理无线信道竞争丢包, 使用来自路由协议的,RTHC,动态调整,CWL,开题报告内容,选题背景,相关领域研究现状,EPLN,简介,具体目标,进度安排,重要参考文献,EPLN,简介,(1),概述,EPLN,(Early Packet Loss Notification),现有文献中一种跨层改进,TCP,性能的方案,基于,ELFN,致力于处理因,Mobility,丢包对,TCP,的影响,EPLN,简介,(2),基本思想,以前的文献,集中在让,TCP,仅,得知路由失败,当检测到路由失败，该节点会丢掉接口队列中去往下一跳的所有包，而,TCP,会因丢包超时。,EPLN,提出让路由协议得知丢失了哪些数据包,路由协议将数据包信息,(,流,顺序号等,),回送到,Sender,Sender,的路由协议将信息跨层反馈到,TCP,TCP,进行,Freeze,，并发探测包,收到,ACK,后，,TCP,退出,Freezing,状态，快速重传。,对,DSR,中,Route Error,信息的扩展,EPLN,通过,Route Error,信息传递丢包通知,在,Route Error,格式中增加可选字段,conn_list,conn_list,字段中一个或多个,conn_info,结构,每个,conn_info,记录包含来自同一个连接的丢包信息,conn_info,结构包含的字段：,源节点地址、目的节点地址,源端口、目的端口,丢失数据包的顺序号集合,其他,EPLN,简介,(3),EPLN,简介,(4),TCP Sender,的行为：跨层交互,当接收到的是,ICMP,包,若该,ICMP,包中携带的,SN,小于最大的已确认的,SN,或大于拥塞窗口所允许发送的最大,SN,，则丢弃该,ICMP,包,若此时,TCP,尚未,frozen,，则,Freeze,它；若解冻计时器空闲，则启动它，将,thaw_seqno,设置为,ICMP,包内的,SN,。如果数据包确定已丢，立刻重传。,若此时,TCP,已经,frozen,，并且,SN,小于等于,thaw_seqno,，则将,thaw_seqno,更新为,ICMP,包内的,SN,。如果数据包确定已丢，立刻重传。,若此时,TCP,已经,frozen,，并且,SN,大于,thaw_seqno,，如果数据包确定已丢，则在数组,lost_pkt,里记录它而不立刻重传。,当收到,ACK,TCP,退出,frozen,状态，恢复,CC,机制，重传记录在,lost_pkt,里的数据包。,开题报告内容,选题背景,相关领域研究现状,EPLN,简介,具体目标,进度安排,重要参考文献,工作目标概述,在已有方案的基础上提出改进无线,Ad Hoc,下,TCP,性能的一种方案,基于,EPLN,的跨层方式,对,EPLN,进行扩充，并修改,TCP,的反应方式,在,NS2,中实现该改进策略，进行仿真比较,具体目标,(1),MAC,层区分造成,Link Failure,的两种不同主要原因,移动性,无线信道竞争,依据：,移动性是移动,Ad Hoc,网络造成链路失败的主要原因,信道竞争对静态,Ad Hoc,网络链路失败起主要作用,前述的跨层方案中,(TCP-F,ELFN,ATCP,EPLN,等,),都没有涉及,MAC,层，没有区分造成链路失败的原因。,EPLN,主要针对移动,Ad Hoc,网络，在静态,Ad Hoc,网络下性能提高相对不如前者,具体目标,(2),区分,Link Failure,原因的方法选择,在每个节点收集保存邻节点的相关信息,分析下一跳节点最近历史信息,依据,Mobility,造成,Link Failure,时表现出渐变性，而,Channel Contention,则不是,文献中有不少提前预测,Mobility,造成路由断裂的方法，其基本思想是分析最近一段时间的某些信息,(,如功率,),的特征，做出预测,可以借用其方法，监视并保存一定时间段的历史信息，当发生,Link Failure,，分析是否可能是移动性造成的，做出判断后，在向路由层反馈时做出提示。,具体目标,(3),对,DSR,的,Route Error,信息中的,conn_info,进行再扩展以携带,Link Failure,原因信息,说明,就是在,conn_info,中增加一个字段,Sender,的,DSR,在向上层发,ICMP,包时要包括该字段,具体目标,(4),Sender,的,DSR,对应于该字段的动作,若是,Mobility,，同,EPLN,的动作,若是,Contention,，,DSR,并不删除,”,失败,”,路由，认为其继续有效，并将该路由的跳数值包含在,ICMP,包中向上传递给,TCP,具体目标,(5),Sender,的,TCP,对应于该字段的动作,若是,Mobility,，同,EPLN,动作，,Freeze TCP,若是,Contention,，不,Freeze,，而是降低,cwnd,，将其设置为,CWL,，并以此为阈值继续,AI,过程；然后快速重传丢失的数据包,说明,CWL (Congestion Window Limit),是可以动态调整,目的是在充分使用网络容量的同时而避免网络拥塞,CWL,根据,RTHC,(Round Trip Hop Count),得来,RTHC (Round Trip Hop Count),决定,CWL,的原理,BDP,S * (n + m),S * RTHC,BDP,定义为：,为充分利用网络,capability,应该设置,CWL * S,BDP,CWL * S,S * (n + m),S * RTHC,当考虑,MAC,层协议是,IEEE 802.11,时, RTHC/8 CWLRTHC/4,取经验值,1/5,具体目标,(6),在,NS2,中实现该改进方案,TCP,选用,Reno,和,NewReno,路由协议使用改进后的,DSR,MAC,协议仍使用,CMU,扩展的,802.11/b,在,NS2,中添加一个独立于协议栈的跨层模块，用于路由层、,MAC,层、,PHY,层之间的信息交互,开题报告内容,选题背景,相关领域研究现状,EPLN,简介,具体目标,进度安排,重要参考文献,工作进度安排,2006.5 2006.8,阅读相关文献，熟悉,NS2,中,TCP,、,MAC,层实现,2006.9 2006.10,总结分析当前已有机制的特点和不足，提出改进策略,2006.11 2007.3,在,NS2,中分步实现改进方案，同时进行评估，并不断改进,2007.4 2007.5,撰写毕业论文,参考文献,(1),1 A. Al-,Hambali, E. Altman, P.,Nain, “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,etworking,), 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 1998,4 G. Holland and N.,Vaidya, “Analysis of TCP Performance over Mobile Ad Hoc Networks,” ACM Wireless Networks, vol. 8, no.2, Mar. 2002, pp. 27588.,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.,Nahrstedt, “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.,参考文献,(2),9 D. Johnson, D.,Maltz, and J.,Broch, “DSR: The dynamic source routing protocol for multi-hop wireless ad hoc networks,” in Ad Hoc Networking, edited by C. E. Perkins, pp. 139172, Addison-Wesley, 2001.,10 Z. Fu et al., “The Impact of,Multihop,Wireless Channel on TCP Throughput and Loss,” Proc. IEEE INFOCOM, San Francisco, USA, Apr. 2003.,谢谢！,