无线网络传输性能改进研究

刘佳

【摘要】 近年来，计算机网络以及通信技术的快速发展使得无线网络的重要性越来越突出。然而，无线网络的部分特性却给无线网络中TCP协议性能的发挥产生了一些阻碍影响。针对此问题，本文首先分析了传统TCP在无线网络中存在的一些问题，并且在此基础上提出了相应的改进方案来提高无线网络的传输性能。

【关键词】 无线网络 TCP协议 传输性能

TCP协议是根据有线网络容易达到网络饱和的特性而设计的一种网络协议，在网络状况良好的有线网络中，TCP协议的拥塞控制算法能够通过对网络带宽进行有效利用，使得有线网络具备较高的吞吐量，从而避免了网络饱和而造成的网络崩溃现象的发生，有效的维持有线网络的正常运行。然而，TCP协议在无线网络环境中，并不能够发挥出良好的性能。因此，为了能够使无线网络的传输性能得到很好地发挥，对无线网络中的TCP协议的改进是很有必要的。

一、传统TCP在无线网络中存在的问题

1、不能有效判断网络状态。一般来讲，有线网络只具有拥塞和非拥塞这两种状态，因此，网络终端在控制网络传输时只需要对此种状态进行判断即可。然而，对无线网络进行网络传输控制时，除了需要对无线网络的拥塞与非拥塞状态进行判断之外，还需要对无线网络的断开状态以及切换状态进行判断，因此，相对有线网络的拥塞控制而言，无线网络的拥塞控制就显得尤为复杂。

2、盲目启动拥塞控制机制。在接收到三个相同的确认数据包时，TCP发送端会启动快速重传算法，而且位于TCP发送端的超时计数器在这个时候会对丢失的数据包进行超时重传，在这种发送端认为网络达到饱和状态的情况下，网络数据发送端就会及时的启动拥塞控制算法，通过减小慢启动阈值以及发送窗口的大小来达到缓解无线网络压力的目的。但是，无线网络中，造成数据包丢失的原因有很多种，不只是因为网络饱和，因此，由网络饱和导致TCP拥塞控制算法的盲目启动只会降低无线网络的性能。

3、窗口管理机制不健全。在拥塞避免以及慢启动这两个阶段，随着发送端接收到确认数据包数量的不断增加，数据发送端的发送窗口就会不断的增大。然而，在数据包较低的传输速度下，无线网络就不能够得到充分的利用，此外，无线网络的部分特性极大的增加了确认数据包丢失的概率，从而大大降低了无线网络的传输性能。

二、无线网络传输性能的改进方案

1、端到端的改进方案。所谓端到端的改进就是修改TCP协议，把传输过程中出现的各类错误交由TCP发送端处理，这样一来，TCP就能够对各类形式的数据包丢失进行准确的区分，从而就能够对各类传输环境下数据包丢失的情况做出有效的处理。首先是对数据包丢失的原因进行判断，其次根据原因采取相应的措施。在判断数据包丢失原因的时候通常采取两种算法，其中一种是NCPLD算法，通过对时延阈值以及往返时延的大小进行比较，来判断数据包丢失类型。另外一种是带宽估计算法，直接对网络的可用带宽进行估算。

2、数据链路层的改进方案。数据链路层的改进方案旨在从底层来对TCP性能进行改善，这里所说的底层就是数据链路层。TCP协议之所以不能够在无线网络中发挥出良好的性能，就是因为无线网络的自然属性不同于有线网络，因此，从底层出发来改善TCP能够有效的解决TCP在无线网络中面临的问题。由于数据链路层位于物理层上，因此，数据链路层协议不仅可以相对快速的接收数据帧丢失的各类信息，还可以有效的对物理层进行控制。此外，由于数据链路层协议上各项操作的执行与高层协议之间都是相互独立的，因此对于无线网络协议中的各类分层结构，该方案也具有极强的适应性，因此，就没有必要去维持各种连接状态。一般来讲，数据链路层的改进方案主要有自适应数据帧长方案、自适应纠错编码、FEC/ARQ混合机制以及TCP-DCR。

3、分段连接改进方案。在分段连接方案中，TCP连接被分段成两部分，一部分作为固定发送端与基站的连接，另一部分作为基站与移动终端的连接。当无线网络被固定发送端屏蔽的时候，就会发生数据包丢失的现象，而分段连接方案则可以有效地解决该问题，通过在无线网络中隐藏固定发送端来解决数据包丢失问题，而不用去对TCP协议作出任何修改。在这种情况下，就不会因为数据包的比特发生错误而使TCP发送端盲目的启动拥塞控制算法，这样一来，就能够使无线网络中TCP的性能得到有效的提升。

三、总结

无线网络给人们的生产及生活带来极大的便利，然而，其自身的一些特性却影响了无线网络中TCP协议性能的发挥，使无线网络不能够得到很好的利用。针对无线网路中TCP面临的一系列问题，要采取有效的措施对其进行改进，使其更好地发挥作用。然而，在改进无线网络传输性能的过程中还存在许多其它的问题，比如TCP的友好性以及公平性问题等，相信随着计算机网络以及通信技术的不断发展，这些问题能够得到很快的解决。

参 考 文 献

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