一种AdHoc网络端到端的TCP拥塞控制改进方案*

滕艳平，王海珍，金 梅， 李大辉

(齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006)

一种AdHoc网络端到端的TCP拥塞控制改进方案*

滕艳平，王海珍，金 梅， 李大辉

(齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006)

传统的TCP协议是为有线网络而设计的，它假定数据包的丢失是由网络拥塞引起的，然而在Ad Hoc网络中，除拥塞丢包外，其它非拥塞因素也会引起数据包的丢失。分析Ad Hoc网络影响TCP性能的主要因素，在原有拥塞控制方案MMJI的基础上，提出了一种端到端的TCP拥塞控制改进方案(Imp-MMJI)。该方案能根据前向路径跳数自适应调整拥塞窗口的大小，防止拥塞窗口过快增长，当发生路由改变或链路中断时，重新计算拥塞窗口cwnd和ssthresh的值，以确保路由重建前后TCP连接负载率的一致性;并在ACK应答包的TCP首部增加了状态标志位，结合多个度量参数联合判断网络状态，提高网络状态识别的准确性，使发送端实时采取相应的措施。仿真结果表明，该方案能使网络吞吐量得到明显的提高，改善了TCP的性能。

Ad Hoc网络；端到端；TCP；拥塞控制

1 引言

无线Ad Hoc网络是由多个移动节点构成的自组织系统，其每个节点既是主机又是路由器，它没有基站一类的固定通信基础设施，可以迅速搭建通信平台，提供通信支持环境，具有很高的生存能力和灵活性，可广泛应用于野战通信、紧急搜救等特殊的环境中[1]。

TCP协议是针对固定的有线网络而设计的，为发送端和接收端之间提供可靠的、有序的和端到端的数据包传输服务。传统的TCP拥塞控制算法AIMD(Additive Increase Multiplicative Decrease)主要由四个部分组成，分别是慢启动(Slow Start)、拥塞避免(Congestion Avoidance)、快速重传(Fast Retransmit)和快速恢复(Fast Recovery)。该算法是以丢包作为网络拥塞判断的依据，然而在Ad Hoc网络中，除拥塞丢包外，较高的比特误码率、路由故障、信道接入的不公平性等其它因素也能引起数据包的丢失，由于非拥塞所造成的数据包丢失占80%以上[2]，但却触发了传统的TCP拥塞控制机制，使拥塞窗口减小、超时重传RTO加倍等，这势必导致TCP性能严重下降。本文针对Ad Hoc网络中影响TCP性能的几个主要因素进行了分析，在原有MMJI(Multi-Metric Joint Identification)方案的基础上提出了一种端到端的改进方案(Imp-MMJI)，并对新方案进行了仿真实验和性能分析。

2 相关研究工作

对于传统TCP在Ad Hoc网络中的改进是近年来网络方向研究的热点之一，研究者们提出了众多的改进方案，这些方案大体可分为两大类：基于网络内部反馈机制(包括跨层改进机制)方案和端到端的改进方案。在这些方案中，拥塞窗口的优化问题是研究的一个重要方面，文献[3]给出拥塞窗口的上限是hop/4(其中hop为发送端和接收端之间的跳数)，文献[4]给出拥塞窗口的上限是hop/5。这些研究都针对特定的网络场景，如链状拓扑结构、单个TCP流的情形，而在复杂场景下，TCP拥塞窗口的优化问题仍需进一步探讨。文献[1,5,6]是针对Ad Hoc网络中传输层的解决方案，当发生链路中断或路由改变时，即发送端收到路由失败通知(ELFN)后，就停止数据包的发送，并冻结TCP当前的各个环境变量，如RTO和cwnd等。TCP发送端通过周期发送“探测包”来探测网络路由是否重建，若发送端收到新的确认，则恢复正常发送功能，并立即恢复冻结前的各项变量。这种改进方案相对传统的TCP拥塞控制使网络吞吐量获得较大增益，因为该方案避免了传统TCP的不必要拥塞控制，但该方案对路由重建前后TCP连接负载率的一致性以及信道误码等问题未加考虑。文献[7,8]利用单项传输时延(OTT)或双向传输时延(RTT)的改变来判断网络是否发生拥塞，这种单一度量参数的检测方法会把非拥塞当作拥塞来处理，一旦判断错误，将导致采取不恰当的拥塞控制机制，降低了网络吞吐量。文献[9]给出多个度量参数联合判断网络拥塞的方案(MMJI)，这是一种端到端的改进方案，不需要中间节点的参与，通过对多个度量参数的检测来获取网络状态信息，并对这些状态加以识别，以便让发送端采取适当的措施。但是，该方案未能考虑拥塞窗口(cwnd)过快增长和路由失败后对cwnd和ssthresh的重新计算以及网络状态的准确标识等问题。

3 Ad Hoc网络中影响TCP性能的主要因素

3.1 高误码率

由于无线链路是开放的有损介质，存在许多外界干扰，导致多径衰落和阴影效应[1,10]，使得Ad Hoc网络具有较高的比特误码率。这些将导致数据包丢失和受损，若TCP发送端在超时重传计时器RTO超时前还没有收到ACK，将开始执行慢启动算法，使RTO时间加倍，并将拥塞窗口cwnd降为1。这样，错误频繁地发生会使拥塞窗口维持在很小的范围内，从而造成网络吞吐量的降低。

3.2 节点移动

Ad Hoc网络中因节点移动，使网络中各节点之间的连通性发生了变化，导致链路中断或路由改变，引发路由失效，这样对于中间节点所丢失的数据包被TCP发送端理解为网络拥塞，进而采取不必要的拥塞控制机制。主要体现在以下三个方面：

(1)当路由失效后，需要发送端不断地重构路由算法，若路由重构的时间大于超时重传RTO时，使之进入慢启动过程；若发生链路中断，会使TCP发送端采用指数退避算法来推迟数据包的重传，加大了重传时间间隔[10]。即使路由得到恢复，发送端也不能及时重传丢失的数据包，而是采用慢启动机制去探测网络的可用带宽，使网络吞吐量明显下降。

(2)若在RTO内完成了路由重建，由于新建路由状态的改变，使得TCP原有的参数(cwnd、RTO等)不再适合新路由，网络中将会出现突发性的数据流量，造成大量数据包的丢失，降低了TCP的性能。

(3)当频繁路由失效和路由重建发生时，使发送端发送的顺序数据包可按照不同的路由进行转发，到达接收端时将会产生乱序包现象，这必将引发接收端发送DupACK，从而导致发送端进行不必要的重发，并使之进入拥塞避免阶段，使TCP性能下降。

3.3 信道接入不公平性

IEEE 802.11 DCF是Ad Hoc网络的MAC层事实标准，当节点成功发送一个数据包后，会随机选取一个较小的竞争窗口，使之处于竞争的优先地位中；当节点不能成功发送数据包时，采用二进制指数退避算法，将从 [0, 2k×CWmin-1]随机选择一个值作为重发数据包的竞争窗口(其中k为重传的次数)，这将为竞争失败的节点引入一个较大竞争窗口，使之处于不利的地位，从而导致了不公平性。另外，隐藏节点和暴露节点的问题也加剧这种不稳定性和不公平性。

4 Imp-MMJI改进方案的设计思想

4.1 Imp-MMJI设计模型

Imp-MMJI方案将网络划分为正常、网络拥塞、信道错误、路由改变和链路中断五种状态。该方案完全依靠发送端与接收端合作，通过TCP自身端到端的特性来对这些网络状态进行识别，并采取相应的控制措施。具体情形：通过对多个度量参数(如OTT、RTT等端特性)进行计算，将计算结果传递给识别模块，识别模块识别是哪种网络状态后，用3 bit数据位进行标识，通过修改ACK应答包TCP首部将标识的结果通知给发送端，以便让发送端采取适当的响应机制。另外，当发送端通过对ACK应答包进行检测时，若发现网络状态为正常情况，则可通过发送控制模块根据前向路经的跳数自适应调整拥塞窗口的大小，抑制拥塞窗口的过快增长。特别是当网络发生路由改变或链路中断情况时，再重新计算状态变量cwnd和ssthresh的值，保持TCP连接前后负载率的一致性，避免拥塞的发生。因此，该方案具有较强的故障检测功能。改进的框架结构如图1所示。

Figure 1 Framework diagram for Imp-MMJI图1 Imp-MMJI方案框架结构图

4.2 抑制拥塞窗口过快增长机制

由于Ad Hoc网络资源有限，相比有线网络更易发生拥塞，但传统TCP拥塞窗口增长机制过快，特别是在慢启动阶段(cwnd的初始值为1)，每当发送的数据包被确认后，拥塞窗口cwnd就进行加倍操作，这样就会给网络的底层带来很大负担，加剧MAC层竞争[11]，使成功发送数据包的概率减小，影响了TCP性能。因此，在Ad Hoc网络中，适当抑制拥塞窗口的过快增长是十分必要的。

Imp-MMJI方案针对上述情况，当TCP连接刚刚建立(网络为正常情况)时，可根据前向路径跳数合理设置拥塞窗口的增长因子β，自适应调整拥塞窗口的门限值，以保证网络最大的吞吐量。其计算模型如式(1)和式(2)所示。设cwnd1、cwnd2分别是拥塞窗口增长前后的值，β为窗口的增长因子，则定义如下：

(1)

设平均窗口的大小为cwnd，超时因子为t，数据包丢失率为p，则定义如下：

(2)

由式(1)、式(2)可以看出，适当降低β，就可减少超时的次数，降低底层冲突的概率，提高TCP的吞吐量。那么，β的取值与前向路径跳数对吞吐量的影响可通过NS2仿真实验获得，其仿真结果如表1所示。

由表1得出：当前向路径跳数3≤PL≤8时，令β=0.01，网络可获得最大吞吐量；当前向路经跳数PL>8时，令β=0.1，网络也能获得较大吞吐量。

在Ad Hoc网络中，当发生路由改变或链路中断时，即发生了路由失效，这需要发送端不断地重构路由算法，当路由重建后，原有MMJI等方案从“冷冻”的状态进行恢复，继续TCP的传输，这并不合适[12]，为此，需要对路由重建后的cwnd和慢启动门限值ssthresh重新计算，这里ssthresh可设置为当前拥塞窗口cwnd的一半。设cwnd3为路由改变后的拥塞窗口，hop2、hop3分别为路由改变前后的前向路径跳数，RTT2、RTT3分别为路由改变前后的往返时间。其计算模型如式(3)所示。

Table 1 Comparison of throughput with different β表1 不同的β取值对应的吞吐量比较

(3)

其中，γ为常数，通过实验分析，当γ取值在0.7～0.8时，网络吞吐量相对较大，在本文改进方案中，取γ=0.75，使网络的性能最佳。

4.3 ACK应答包的TCP首部的改进

(1)度量参数的定义。

参数联合检验MMJI[6,9,13]主要依靠对四个度量参数(IDD、STT、POR和PLR)的联合检验，来提高判别网络状况的准确性。下面将给出四个度量参数的定义和计算公式。

①包间传输时延差异IDD(Inter-packet Delay Difference)，能在一定程度上反映前向路径的拥塞情况。接收端计算IDD值，其公式为：IDD=(Ai+1-Si+1)-(Ai-Si)(其中Ai是第i个数据包到达接收端的时间戳，Si是第i个包在发送端的发送时间戳)。网络拥塞程度越高，IDD的值越大，但如果发生路由改变或数据包出现乱序时，也会使IDD值增大。

②短期吞吐量STT(Short Term Throughput)，提供T时间段内的网络吞吐量。STT的计算公式为：STT=Np(T)/T(其中Np(T)是T时间段内收到数据包的个数)。STT常用于对短暂路由的改变，所以常常将IDD与STT联合起来判断网络的拥塞情况，网络拥塞越高，STT越小，但如果网络发生链路中断或突发性的信道误码，STT也会减小，特别是当链路中断时，STT趋于0。另外，也可采用IDD和RTT联合判定法，通过发送端对RTT检测来提高判别的准确性。

③数据包丢失率PLR(Packet Loss Ratio)，在每个时间间隔T内，接收端计算丢包率PLR，其计算公式为：PLR=1-Np(T)/(Pn-Pn-1)。当网络中发生突发性信道误码时，PLR值会增大。

④数据包乱序比率POR(Packet Out-of-order delivery Ratio)，是由路由改变引起的。POR计算公式为：POR=No(T)/ (Pn-Pn-1)(其中T为时间间隔，Pn是T时间间隔内收到数据包的最大序号，Pn-1是上一个时间间隔内收到数据包的最大序号，No(T)是T时间间隔内乱序包的个数)。网络中路由发生变化时，POR值会增大。

(2)网络状态识别和响应机制。

Imp-MMJI方案在MMJI的基础上，通过对应答包ACK的首部加以改进，从原来TCP首部中的6 bit保留位中划出3 bit作为网络状态的标志位(SF)，具体情形是：网络正常(000)、网络拥塞(111)、信道错误(001)、路由改变(010)、链路中断(011)，再将四个度量参数联合判断的结果，通过ACK包TCP首部3 bit的标志位[6]反馈给发送端，使之采取相应的措施。网络状态的判断结果如表2所示。

Table 2 Identification of network states表2 网络状态判别表

由表2可知，当接收端对度量参数样本值进行计算后，再根据给定的门限值就能确定其大小，可通过IDD和STT联合判断网络是否发生了拥塞，当IDD较大，而STT又较小时，网络发生了拥塞。在非拥塞情况下，当POR较大，则发生路由改变；当PLR较大，则产生了信道误码；当STT≈0时，接收端收不到任何数据包，则发生链路中断。

当发送端收到三个重复的ACK或发生RTO超时，得知数据包丢失，通过ACK包的首部携带网络状态标志判断是否发生拥塞。若ACK首部SF域为111，可知网络发生拥塞，便启动传统TCP拥塞控制机制(例如TCP NewReno版本)；若SF为001，则认为丢包是由于信道错误引起的，故不需要调用拥塞控制的慢启动算法，只需重传丢失的数据包，采用Fixed RTO策略，并保持拥塞窗口cwnd和RTO等变量不变；若SF为010或011，则认为丢包是由于路由变化或链路中断引起的，这时发送端会收到多个重复的ACK，并发生RTO连续超时，当路由重建后，可根据公式(3)重新计算路由改变后的拥塞窗口cwnd和ssthresh,使TCP发送端在恢复传输时能根据当前TCP连接的可用资源自适应地调整数据的发送速率，降低突发流量造成网络拥塞的可能性，有效利用新路由的网络资源和提高TCP的性能。

5 Imp-MMJI方案的算法流程

根据上节所述内容，给出Imp-MMJI的算法流程，执行步骤[13]如下所示：

(1)接收端的处理流程：

Step1保存数据包的序号，以及发送和接收的时间戳；

Step2计算样本值：T、IDD、STT、PLR、POR等；

Step3为每个度量参数估算high/low(本文取IDD、STT门限值为0.31，PLR、POR门限值为0.45)，根据表2来判断网络状态，获得3 bit的状态标志位SF；

Step4根据拓扑结构获取网络前向路径跳数PL的值；

Step5将SF与PL的值填入ACK包TCP首部的相应字段中；

Step6发送ACK包。

(2)发送端的处理流程：

Step1从ACK包获取PL和SF；

Step2根据SF所标识3 bit的信息判定网络状态，若网络正常，再根据PL的值得到拥塞窗口的增长因子，若3≤PL≤8，取β=0.01，否则取β=0.1；

Step3若网络发生数据包的丢失，则由SF判断是哪种非正常的网络状态，再分别采取相应的控制措施；当路由改变或链路中断时，需按公式(3)重新计算cwnd和ssthresh的值，取常数γ=0.75；

Step4针对不同的网络状态，可调整拥塞窗口的大小，重新封装缓存中的数据包；

Step5发送新的数据包或重传丢失的数据包。

6 仿真结果及性能分析

本方案利用NS2网络仿真平台[9,14,15]进行实验和性能分析，仿真参数和场景：MAC层协议为IEEE 802.11 DCF，带宽为2 Mbps，节点通信范围为250 m，数据包大小为1 460字节，路由协议为AODV，应用层协议选用FTP。

实验1该实验的网络拓扑结构为随机拓扑，A为发送端，B为接收端，在两端之间共有六个节点，与发送端和与接收端相连的两个节点为固定节点，其余四个节点为移动节点，这样使网络的拓扑不断发生变化，A与B之间的路由经常改变，时通时断。图2给出了TCP发送端为TCP-Reno、MMJI以及Imp-MMJI 三种方案的拥塞窗口随时间变化的仿真结果。

Figure 2 Congestion window over time图2 拥塞窗口随时间变化图

从图2可以看出，在30 s之前，三种方案的拥塞窗口基本完全相同，说明它们的性能在路由没有中断或改变时是一样的；端点A与B之间的路由在30 s之后经常发生变化，其中TCP-Reno多次超时并进行指数退避，发生了五次中断，其路由重建后恢复传输的时间明显比MMJI和Imp-MMJI慢，其拥塞窗口cwnd总是维持在很小的值。而MMJI在路由中断时保持RTO不变，进入冷冻状态，从而避免TCP发送端需要等待过长的时间才能重传下一个未被确认的数据包，使TCP的性能有所改善。但是，Imp-MMJI方案是在MMJI的基础上，当发生路由改变或链路中断时，发送端重构路由算法，重新计算cwnd和ssthresh的值，保证TCP连接负载率的均衡性，避免突发流量造成的丢包，保持相对较大的拥塞窗口，使TCP性能的改善更加显著。

实验2该实验仿真选用RWP移动模型，场景大小为2 000 m×2 000 m矩形区域，节点最大移动速度为30 m/s，节点个数为50个。

Figure 3 Performance simulation of Imp-MMJI图3 Imp-MMJI方案的性能仿真图

图3的仿真结果是在节点移动、信道误码为2%和网络拥塞都存在的情况下进行的[13, 15]，具有一定的代表性。

从图3可以看出，Imp-MMJI方案吞吐量比TCP-Reno高1～2倍，而MMJI的吞吐量介于两者之间。随着节点移动速度的增加，三种方案的吞吐量都呈下降趋势，但在相同速率下，Imp-MMJI的平均吞吐量明显高于前两种方案。在TCP-Reno方案中，随着节点移动速度的增加，经常导致路由改变或链路中断，从而产生丢包或错序包的现象，使网络的吞吐量下降较快。而新方案Imp-MMJI能正确区分丢包的原因，对网络状态更加准确地识别，特别是对非拥塞所造成的丢包能采取更加有效的措施，提高了网络的平均吞吐量。

7 结束语

本文针对无线Ad Hoc网络，提出了一种端到端的TCP拥塞控制的改进方案Imp-MMJI，该方案首先能针对前向路径的跳数自适应调整拥塞窗口大小，抑制窗口的过快增长，减少发生拥塞的可能性，特别是当路由变化或链路中断时，能对拥塞窗口cwnd和门限值ssthresh重新进行计算，保持网络负载率的一致性，避免出现突发的TCP流量所造成的数据包丢失，有效利用网络资源。另外，该方案改进了应答包ACK的TCP首部，在原有MMJI方案的基础上，增加网络状态标志位，进一步增强网络状态识别的准确性。在发送端采取相应的改进措施，使TCP的性能得到明显的改善。但是，该方案未考虑信道的公平性、度量参数门限值和窗口增长因子的进一步优化问题，这在今后的研究中需进一步完善。另外，利用TCP协议栈各层联合来解决问题，即实现跨层设计的拥塞控制方案也是未来的一个研究方向。

[1] Feng Y J, Sun L M, Qian H L, et al. Improving TCP performance over MANET:A survey[J]. Journal of Software,2005, 16(3):434-444.(in Chinese)

[2] Wei Y,Bai G W.Improved algorithm of TCP congestion control in multi-hop Ad Hoc networks[J]. Computer Engineering and Design, 2009, 30(23):5314-5336.(in Chinese)

[3] Li J, Blake C, De Couto D, et al. Capacity of Ad Hoc wireless networks[C]∥Proc of the 7th International Conference on Mobile Computing and Networking (MOBICOM 01), 2001:61-69.

[4] Chen K, Xue Y, Nahrstedt K. On setting TCP’s congestion window limit in mobile Ad Hoc networks[C]∥Proc of the International Conference on Communications(ICC’03), 2003:1080-1084.

[5] Hollomd G, Vaidya N. Analysis of TCP performance over mobile Ad Hoc networks[J]. Wireless Networks, 2002, 8(2):275-288.

[6] Cheng J, Hong P L, Li J S. Performance analysis on improved schemes of TCP in mobile Ad Hoc networks[J]. Computer Applications, 2005, 25(2):265-269.(in Chinese)

[7] Wu Q L, Wu B, Zhang J Q. Improving TCP performance for mobile Ad Hoc networks through employing end-to-end identification[J]. Journal of Hefei University of Technology, 2008,31(9):1458-1461. (in Chinese)

[8] Zhang R H, Kong X Z, Liu Y. Performance improvement of TCP in wireless multi-hop network[J]. Journal of Tsinghua University, 2010,50(1):49-53.(in Chinese)

[9] Fu Z, Greenstein B, Meng X, et al. Design and implementation of atcp friendly transport protocol for Ad Hoc wireless networks[C]∥Proc of the 10th IEEE International Conference on Network Protocols Paris,2002:215-225.

[10] Xu W Q, Wang Y M, Yu C H, et al. Cross-layer optimal congestion control scheme in mobile Ad Hoc networks[J]. Journal of Software, 2010, 21(7):1667-1678.(in Chinese)

[11] Song J, Li H, Li Y Y, et al. Adaptive ADTCP:Improvement scheme of TCP in Ad Hoc network[J]. Journal of Computer Applications,2010,30(7):1750-1756.(in Chinese)

[12] Zhou J X, Shi B X. Enhance TCP performance in Ad Hoc network by TCP-RC[J]. MINI-MICRO Systems, 2006,27(6):1064-1068.(in Chinese)

[13] Jiang D X, Pan S W, Zhou Y, et al. Improvement of TCP congestion control algorithm for mobile Ad Hoc networks through employment end-to-end identification[J]. Computer Science, 2010,37(7):105-109.(in Chinese)

[14] Niu Z,Xiang Y.End to end congestion control of UDP stream for Ad Hoc networks[J].Computer Engineering and Design,2009,30(6):1301-1306.(in Chinese)

[15] JiST user guide and swans user guide[EB/OL]．[2004-12-15].http：//jist.ece.conell.edu/docs.html.

附中文参考文献：

[1] 冯彦君,孙利民,钱华林,等.MANET中TCP改进研究综述[J].软件学报,2005,16(3):434-444.

[2] 魏滢,白光伟.多跳Ad Hoc网络TCP拥塞控制改进方案[J].计算机工程与设计,2009,30(23):5314-5336.

[6] 程剑, 洪佩琳, 李津生.移动Ad Hoc网络中的TCP改进方案性能分析[J].计算机应用,2005,25(2):265-269.

[7] 吴其林, 武彬, 章峻青. 一种基于端到端的Ad Hoc网络TCP性能改进方案[J]. 合肥工业大学学报,2008,31(9):1458-1461.

[8] 张闰华, 孔祥震, 刘莹. 无线多跳网络中TCP的性能改进[J]. 清华大学学报,2010,50(1):49-53.

[10] 徐伟强,汪亚明,俞成海,等.移动Ad Hoc网络的跨层优化拥塞控制[J].软件学报,2010,21(7):1667-1678.

[11] 宋军,李浩,李嫄源,等. Ad Hoc中的TCP改进方案—Adaptive ADTCP[J].计算机应用,2010,30(7):1750-1756.

[12] 周建新,石冰心.TCP-RC增强Ad Hoc网络TCP性能[J].小型微型计算机系统,2006,27(6):1064-1068.

[13] 蒋道霞,潘守伟,周曜,等.一种基于端到端的Ad Hoc网络TCP拥塞控制改进算法[J].计算机科学,2010,37(7):105-109.

[14] 牛章鹏，向勇.自组网络端系统中UDP流的拥塞控制[J].计算机工程与设计，2009,30(6):1301-1306.

TENGYan-ping,born in 1965,MS,associate professor,her research interests include wireless network, and operating system.

王海珍(1976-),女，黑龙江齐齐哈尔人，硕士，副教授，研究方向为嵌入式技术和网络工程。E-mail:Wanghaizhen1976@163.com

WANGHai-zhen,born in 1976,MS,associate professor,her research interests include embedded technology, and network engineering.

金梅(1977-),女，黑龙江齐齐哈尔人，硕士，讲师，研究方向为移动计算和网络。E-mail:jinmare@126.com

JINMei,born in 1977,MS,lecturer,her research interests include mobile computing, and network.

李大辉(1968-),男，黑龙江克山人，博士，教授，研究方向为计算机网络、信号与系统、图形图像处理。E-mail:ks_lidahui_qqhru@yahoo.com.cn

LIDa-hui,born in 1968,PhD,professor,his research interests include computer network,signals and systems, and graphic image processing.

Animprovedschemeofend-to-endTCPcongestioncontrolinAdHocnetwork

TENG Yan-ping，WANG Hai-zhen,JIN Mei，LI Da-hui

(College of Computer and Control Engineering,Qiqihar University,Qiqihar 161006,China)

The traditional TCP protocol is designed for wired networks, and it is assumed that the packet loss is caused by network congestion. However, in Ad Hoc network, in addition to the congestion loss, other non-congestion factors can also cause packet loss. The main factors affecting TCP performance of Ad Hoc Network are analyzed, and an end-to-end TCP congestion control scheme (Imp-MMJI) is proposed, which is based on the original congestion control scheme of MMJI. According to the forward path hops, the scheme adaptively adjusts the congestion window size and prevents the excessive growth of the congestion window. When the route changes or link interruption occurs, the scheme can calculate cwnd and ssthresh values of the congestion window in order to ensure the consistency of the TCP connection load rate when the routing is reconstructed. Besides, the scheme adds the state sign bit in TCP header of the ACK reply packet, which combines multiple measurement parameters to judge the network state so as to improve the network state recognition accuracy and make the sender respond in real time. The simulation results show that the scheme can improve the network throughput and the TCP performance obviously.

Ad Hoc network;end-to-end;TCP;congestion control

1007-130X(2014)08-1493-07

2012-12-27;

：2013-03-25

黑龙江省教育厅科学技术研究资助项目(12541880)

TP393

：A

10.3969/j.issn.1007-130X.2014.08.012

滕艳平(1965-),女，黑龙江齐齐哈尔人，硕士，副教授，研究方向为无线网络和操作系统。E-mail:Typ2732996@163.com

通信地址：161006 黑龙江省齐齐哈尔市齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院

Address:College of Computer and Control Engineering,Qiqihar University,Qiqihar 161006,Heilongjiang,P.R.China