一种面向时变无线信道的传输层高效通信方法技术

本发明专利技术公开了一种面向时变无线信道的传输层通信方法，结合面向网络方案和端到端方案，通过判断链路状态确定网络故障类型，然后再采取相应的控制策略，可以更准确的区分无线链路的状态，根据链路状态有针对性的采取相应的处理策略，由此提高排除链路故障的准确性，提高传输层效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种面向时变无线信道的传输层高效通 f目方法。
技术介绍
TCP是一个根据有效网络带宽控制其承载载荷（通过调整其窗口大小）的自适应 传输协议，一种面向连接的可靠传输层协议，最初是针对有线网络而设计的。传统TCP认为 丢包的原因是由于网络拥塞所导致。 在无线网络中，无线链路的高误码率和节点高速移动等会导致丢包，多路径路由 和节点路由切换等会导致乱序。而TCP并没有考虑非拥塞因素所引起的乱序和丢包，如果 不加改进地把传统TCP应用于无线网络中，它会把非拥塞乱序和包丢失也当作是网络拥塞 导致，从而错误地进入拥塞控制机制，这将导致网络吞吐量减小，性能下降，严重影响网络 的效能。 在无线网络中，节点位置变化引起网络拓扑变化，路由关系不固定，加之无线信道 本身误码率高，发生丢包是非常普遍的现象，并不能确定是由于网络拥塞导致。 如果按照有线TCP拥塞控制机制，把以上原因都认为是拥塞，将会严重降低网络 的吞吐量，浪费链路资源。无线TCP优化的关键是在准确判断当前的传输链路状态的基础 上，采取合适的措施。 根据状态信息的来源，可以把已有的方案归为两大类，一类是面向网络 (network-oriented)的改进方案，一类是端到端（end to end)的改进方案。 1)、面向网络的方案 该方案的特点是状态信息来源于低层或其他节点，源节点的传输层根据该状态信 息调节传输策略，以TCP-F为例说明： 源端通过中间节点反馈回来的RFN来区分路由过期和网络拥塞，通过RRN路由重 建通知来恢复正常传输。 当TCP的源端收到下层的RFN路由失败通告后，将进入snooze瞌睡状态。在这个 状态中，TCP停止数据包的发送并冻结自身的一些变量（如cwnd、ssth)和定时器RT0。 当收到路由RRN路由重建通知的通知分组后，TCP源端才能从该状态退出并利用 路由中断前的各个变量值恢复数据的传送。 该解决方案的优点是：跨层设计，状态判断更加准确；模型简单，易于建模仿真； 随着路由重建时间增加，提升效果明显。不足是：无法区分拥塞和路由过期之外的状态，例 如信道差错和路由不可达。 2)、端到端的方案 特点：直接在发送方和接收方的传输层做改进，保持连接的端到端语义（注：确认 为语义），不需要修改低层和中间节点。 如图1所示，以ADTCP为例进行说明： ADTCP方案通过对节点多个参数进行检测，可以区分当前连接所处的4个状态： C0N拥塞、CHERR信道差错、RTCHG路由变化和DISC断连。 如图2所示，每次发送成功统计IDD相邻包延时差别，计算公式为：IDD = (rcvTime - sndTime) - (rcvTime - sndTime)； 每隔周期T统计STT短时间吞吐量，计算公式为：STT =确认的包数/时间周期； 每隔周期T统计PLR分组丢失比率，计算公式为：PLR= 1 -确认的包数/发送的 包数； 每隔周期T统计P0R分组乱序比率，计算公式为：P0R =乱序的包数/发送的包 数； IDD相邻包延时差别和STT短时间吞吐量两个参数可用于判断网络是否发生拥 塞，当发生拥塞时，IDD相邻包延时差别必然增加，STT短时间吞吐量必然减小。 路由发生变化时，P0R分组乱序比率会增大。突发信道差错时，PLR分组丢失比率 会增加。 当TCP源收到3个重复的ACK或者是RT0定时器超时时可以根据统计的参数序列 判断当前传输链路状态。序列从大到小排序。 端对端解决方案的优点是不依赖中间节点或下层的信息，只需要传输层即可判 断；对于拥塞情况的识别了很高。但也有其不足，即是对于路由过期或者路由不可达的情况 容易误判为拥塞。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了，能够准 确区分无线链路的状态，并采取合适的控制策略，提高传输层效率。 本专利技术的一种面向时变无线信道的传输层通信方法，包括如下步骤： 步骤0、在TCP传输的初始状态，即慢启动状态，设置拥塞窗口的长度初始值和慢 启动门限的初始值； 步骤1、控制发送端在当前的拥塞窗口范围内发送数据包，每发送一个数据包的同 时启动对应的定时器； 步骤2、在发送数据包的过程中，判断发送端在各定时器超时之前是否收到接收端 反馈的相应数据包的确认报文ACK: 1)、如果收到确认报文ACK，则再次判断确认报文ACK中是否至少有3个均指示同 一个丢失数据包： ①如果是，再判断当前的拥塞窗口与当前的慢启动门限之间的关系： A、如果当前的拥塞窗口〈当前的慢启动门限，判定当前处于慢启动状态，转到步 骤3;B、如果当前的拥塞窗口多当前的慢启动门限，判定当前处于拥塞避免状态，转到 步骤4; ②如果否，再判断是否满足如下条件： 当前的相邻包延时差别IDD排在按从大到小排名的已记录的所有相邻包延时差 别IDD的前30%以内，且短时间吞吐量STT排在按从大到小排名的已记录的所有短时间吞 吐量SIT的后30%以内： 如果满足，则判定当前处于队列突发错误状态，转到步骤5 ;其中，当前的相邻包 延时差别IDD指的是当前的数据包和上一个数据包的传输时间差值；短时间吞吐量STT指 的是：单位时间内被正确接收的数据包的数量； 如果不满足，判定当前处于信道突发错误状态，转到步骤6 ; 2)、如果发送端在定时器超时之际仍未收到接收端反馈的确认报文ACK，判定当前 处于传输超时处理状态，则转到步骤7; 步骤3、将拥塞窗口扩大到原来的2倍，发送端在当前的拥塞窗口范围内继续发送 数据包，跳转到步骤2; 步骤4、将拥塞窗口的值增加512B，发送端在当前的拥塞窗口范围内继续发送数 据包，跳转到步骤2; 步骤5、将慢启动门限变为当前拥塞窗口长度的一半，将拥塞窗口长度增加3倍的 报文段最大长度MSS，重新发送确认报文ACK所指示的丢失数据包，同时重新启动该丢失数 据包对应的定时器，发送端在当前的拥塞窗口范围内继续按顺序发送数据包，跳转到步骤 2 ； 步骤6、保持慢启动门限和拥塞窗口的长度不变，重新发送确认报文ACK所指示的 丢失数据包，同时重新启动该丢失数据包对应的定时器，跳转到步骤2; 步骤7、保持慢启动门限和拥塞窗口不变，发送端暂停发送数据，暂停时间大于路 由更新时间，暂停结束后，查询路由表中目的节点的路由状态： 1)、如果路由可达，则重新发送确认报文ACK所指示的丢失数据包，重新启动该丢 失数据包对应的定时器，并等待反馈的确认报文ACK，再继续判断： ①如果可以收到确认报文ACK，则保持慢启动门限和拥塞窗口不变，跳转到步骤 2 ； ②如果收不到确认报文ACK，将慢启动门限的值变为当前拥塞窗口的一半，将拥塞 窗口值变为1倍的报文段最大长度MSS，进入慢启动状态，跳转到步骤2;2)、如果路由不可达，则直接退出TCP传输过程。 较佳的，所述拥塞窗口的初始值设为512B。 较佳的，所述慢启动门限的初始值设置为64KB。 较佳的，所述报文段最大长度MSS的长度为512B。 本专利技术具有如下有益效果： 本专利技术结合面向网络方案和端到端方案，可以更准确的区分无线链路的状态，根 据链路状态有针对性的采取相应的处理策略，由此提高排除链路故障的准确性，提高传输 层效率。【附图说明】 图1为现有的端到端方案的原理图。 图2为相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向时变无线信道的传输层通信方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤0、在TCP传输的初始状态，即慢启动状态，设置拥塞窗口的长度初始值和慢启动门限的初始值；步骤1、控制发送端在当前的拥塞窗口范围内发送数据包，每发送一个数据包的同时启动对应的定时器；步骤2、在发送数据包的过程中，判断发送端在各定时器超时之前是否收到接收端反馈的相应数据包的确认报文ACK:1)、如果收到确认报文ACK，则再次判断确认报文ACK中是否至少有3个均指示同一个丢失数据包:①如果是，再判断当前的拥塞窗口与当前的慢启动门限之间的关系：A、如果当前的拥塞窗口<当前的慢启动门限，判定当前处于慢启动状态，转到步骤3；B、如果当前的拥塞窗口≥当前的慢启动门限，判定当前处于拥塞避免状态，转到步骤4；②如果否，再判断是否满足如下条件：当前的相邻包延时差别IDD排在按从大到小排名的已记录的所有相邻包延时差别IDD的前30％以内，且短时间吞吐量STT排在按从大到小排名的已记录的所有短时间吞吐量STT的后30％以内：如果满足，则判定当前处于队列突发错误状态，转到步骤5；其中，当前的相邻包延时差别IDD指的是当前的数据包和上一个数据包的传输时间差值；短时间吞吐量STT指的是：单位时间内被正确接收的数据包的数量；如果不满足，判定当前处于信道突发错误状态，转到步骤6；2)、如果发送端在定时器超时之际仍未收到接收端反馈的确认报文ACK，判定当前处于传输超时处理状态，则转到步骤7；步骤3、将拥塞窗口扩大到原来的2倍，发送端在当前的拥塞窗口范围内继续发送数据包，跳转到步骤2；步骤4、将拥塞窗口的值增加512B，发送端在当前的拥塞窗口范围内继续发送数据包，跳转到步骤2；步骤5、将慢启动门限变为当前拥塞窗口长度的一半，将拥塞窗口长度增加3倍的报文段最大长度MSS，重新发送确认报文ACK所指示的丢失数据包，同时重新启动该丢失数据包对应的定时器，发送端在当前的拥塞窗口范围内继续按顺序发送数据包，跳转到步骤2；步骤6、保持慢启动门限和拥塞窗口的长度不变，重新发送确认报文ACK所指示的丢失数据包，同时重新启动该丢失数据包对应的定时器，跳转到步骤2；步骤7、保持慢启动门限和拥塞窗口不变，发送端暂停发送数据，暂停时间大于路由更新时间，暂停结束后，查询路由表中目的节点的路由状态：1)、如果路由可达，则重新发送确认报文ACK所指示的丢失数据包，重新启动该丢失数据包对应的定时器，并等待反馈的确认报文ACK，再继续判断：①如果可以收到确认报文ACK，则保持慢启动门限和拥塞窗口不变，跳转到步骤2；②如果收不到确认报文ACK，将慢启动门限的值变为当前拥塞窗口的一半，将拥塞窗口值变为1倍的报文段最大长度MSS，进入慢启动状态，跳转到步骤2；2)、如果路由不可达，则直接退出TCP传输过程。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于洋，程浩，宋光磊，
申请(专利权)人：山东航天电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37