LTE网络下TCP协议重传算法优化

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智能终端的发展和普及引发了互联网的一次突破性的革命,移动互联网作为一种新的服务形式逐渐承担起了更多的数据传输任务。与此同时,移动网络服务的重心也从简单的文本向大数据量的图片及音视频文件转移。为了保证移动网络中数据的高效传输,LTE(Long Term Evolution)网络已成为了移动数据传输的主要承载形式。由于存在小区切换、信道衰落等干扰,LTE网络中丢包现象及带宽变化相比于有线网络来说发生得更加频繁。这就使得针对有线网络环境提出的TCP(Transmission Control Protocol)协议,虽然作为传输层的主要协议对数据的可靠传输提供了保障,但应用于LTE网络中就会产生不适配的问题。经统计,LTE网络中有相当一部分的TCP流遭遇的丢包是通过超时重传,而不是快重传机制恢复的,这些非必要的超时重传现象也被称作伪超时现象。本文首先对大量的仿真结果及传统TCP协议机制进行分析,详细总结了伪超时重传的表现形式和负面影响,并对伪超时重传现象的产生原因做了进一步的阐述。其次,针对伪超时现象的拥塞窗口异常更新问题,本文基于影子价格对TCP传输过程抽象建立了动态反馈模型,通过旁路反馈模式监测当前网络状态,为充分利用网络资源提供了可能。综合以上结果,本文提出了一个LTE网络中TCP重传算法的优化方案TCP-SR(TCP-Shadow Price)。TCP-SR通过重传包探测的方法来避免伪超时重传的产生,同时利用动态反馈机制对重传的拥塞窗口更新机制做了进一步的调整。最后,TCP-SR被分别应用在点对点及LTE两种网络场景下进行仿真验证,并与常用TCP协议版本进行对比分析。实验结果表明,TCP-SR能够有效地减少传输过程中的伪超时现象,在误码率高和带宽波动的网络环境下均有不错的表现。在LTE场景下对终端的移动性和小区内/间干扰也有良好的应对,吞吐量的增益也可达到23%-28%。
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