面向船舶自组网的Semi-TCP研究

周 亮,姜胜明,熊晨霖

(1.上海海事大学 信息工程学院,上海 201306; 2.上海市教育考试院 网络信息中心,上海 200433;3.华南理工大学 电子与信息学院,广州 510641)

0 概述

传输控制协议(Transmission Control Protocol,TCP)在陆地互联网上表现出良好的性能,但将其应用于船舶自组网中,其性能显著下降。传统TCP协议总是认为数据包的丢失是由于网络拥塞造成的,而在船舶无线自组织网络中,由于信道损耗、动态路由等问题,很容易造成丢包,而这种丢包并不是由于拥塞引起的。当TCP应用于无线自组织网络中时,这种非拥塞的丢包就会造成TCP丢包即拥塞的误判,而降低发送速率。最终造成:非拥塞时信道资源的浪费;拥塞时不利于快速解除拥塞。针对上述问题,研究者提出了多种针对无线自组网的TCP改进方案[1-2]。但大多数改进都是基于原TCP协议结构进行的,其拥塞控制[3]功能仍在传输层实现[4],只是在特定的环境或应用中体现出某一方面的优越性,而整体性能却并不令人满意,如移动自组网传输协议(Ad-hoc Transport Protocol,ATP)[5-6]、频率自适应传输控制协议(TCP with Adaptive Pacing,TCP-AP)[7]等。

Semi-TCP是对TCP协议体系的突破,其将原传输层中的拥塞控制功能下放到数据链路层[8],通过逐跳控制,能更准确地判断网络拥塞状况,提高拥塞控制效率。船舶自组网有节点密度小、单跳距离远、信道损耗大、节点移动速度相对稳定等特点。本文结合船舶自组网的特点,对基于数据请求发送/清除发送(Request To Send/Clear To Send,RTS/CTS)的拥塞控制方法进行改进,从而提高TCP在船舶自组网中的传输性能。

1 相关算法

1.1 基于RTS/CTS的Semi-TCP拥塞控制算法

根据船舶自组网的特点,船舶在水面上以一定的速度移动,信道损耗较大,将拥塞控制下放到MAC层是提高网络性能最简便且高效的方法。……