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§1.2 问题的提出及研究现状 §1.2.1 无线环境对协议体系提出的要求 虽然TCP/IP能很好的支持各种异质网络接入，但TCP/IP协议应用于无线环境时，无线网络的特殊性会对TCP/IP协议体系提出许多新的要求。无线环境和移动应用具有不同于有线环境和固定应用的一些特点，如通信的时延大、链路误码率高、主机计算能力和带宽资源的不对称等，这些对传统的协议体系提出了新的要求。如在数据链路层，由于无线链路的高误码率、低带宽和安全性差而需要新的差错控制、压缩和链路加密等技术；为了支持中主机的移动性而提出移动协议；传统协议关于数据段丢失的原因的假设不再成立，需要对协议进行改进。本文的研究内容就是对中的协议进行改进，以求更适合于无线网络。 是协议簇中传输层的重要部分，它在不可靠的下层网络的基础上提供面向连接的可靠服务。性能是低层协议和自身的集中表现，如高误码率低带宽的无线链路的差错控制的优劣、移动切换机制的好坏，都会影响端到端连接的性能。传统传输层协议中，假设绝大多数数据段和确认的丢失是由于网络拥塞引起的。而对于一般的无线链路，大多数丢失是由于以下原因引起的，数据包在高误码率的无线链路上传输发生的错误；连接的临时断开（由于信号衰落、移动主机的移动引起）。如果将不论何种原因而发生的数据段丢失都看作网络拥塞，并按一般的流量控制机制进行恢复，一方面会降低网络资源利用率，另一方面会误导的流量控制，使得性能进一步恶化。因此应该提出适合于移动环境的协议，以便于进一步提高网络通信的效率。 §1.2.2 无线中协议的研究现状 下面分两种无线网络结构对无线的研究现状进行讨论： 1．最后一跳为无线链路的网络情况 最后一跳为无线链路的网络情况是指无线用户只通过一跳不需要在无线网中多次转接就可以接入。在现有的各种性能改善方案中，按照不同的协议层可划分为三种：本身的改进、链路层协议的改进和应用层协议的改进方法。 本身的改进和与数据链路层相结合的改进方法 目前大多数的研究工作集中于对本身的改进和与链路层相结合的改进方法。这些方法主要是基于以下两个思路：一为屏蔽发送端，对发送端尽可能屏蔽与拥塞无关的数据包丢失，非拥塞的丢包由接收方和中间节点进行处理，发送端的协议不需修改；二为发送方觉察，让发送方区分数据包丢失的原因（拥塞或者非拥塞），当出现非拥塞的数据包丢失时，发送端不启动拥塞控制算法而是采用新的处理机制，当然发送端的需作修改。 在文献中给出了一种分类方法，把当前提出的各种改进方法分为五类如图所示，图中的阴影部分表示传输层协议或其实现机制需要作修改。 图1.1 无线改善方法分类 ⅰ) 纯端到端方案：纯端到端方案直接修改连接两端的协议使之更好的应用于无线环境，如、和随路等。 ⅱ) 分段连接方案：该类方案最典型的就是它建议根据有线和无线链路的不同特性而分别采取不同的发送策略，将移动主机和通信对端间的连接在中间节点分成两端，有线连接段使用基本协议，无线连接段使用适于无线环境的改进协议，无线链路上的数据丢失对发送端是屏蔽的，中间节点保留了数据的“硬”状态（在切换时是基于数据的转发，该处的数据丢失不能被恢复）。这类方案破坏了端到端的连接语义，且需对移动主机和中间节点的软件作修改。 ⅲ缓存方案：分段连接方案改变了端到端传输的基本语义，因此出现了缓存方案，它在代理中采用了软状态方式，软状态的丢失虽会影响性能，但不会阻止端到端的数据传送。这类方案最具代表性的是方法，此外还有不完全应答法和等。提出的方法在中间节点增加探查代理来缓存和探测（通过检查报头）发送移动主机的数据段和返回的确认，根据情况决定是否重发缓存中的数据段，它提供可选择性的重传，使中间节点可较准确的区分拥塞和无线传输产生的错误。 ⅳ交叉层解决方案：该类方案由链路层或网络层将链路环境状态反馈到层，依此采取相应的方法来处理数据段丢失。根据低层通知方式和处理措施的不同，又可细分为三类： •重传机制改进方案：基本中的快速重传方法虽然可以解决切换造成的性能衰退，但对高误码率的情况效果不大，因此出现了重复确认延迟发（），它提出在发送端重传丢失数据段之前进行无线链路层的重传，采用对重复确认进行延迟发送机制。 •精确状态通知法：链路层将精确状态通知信息（精确坏状态通知和精确丢失通知等）作为的选项捎带在确认中发送给发送方，这样发送方就不会启动不必要的拥塞控制算法而是采用新的处理机制。这类方法一般较难实现，因为需要修改中间节点和发送方的协议，同时在网络加密情况下也无法起作用。 •超时冻结机制：这类方法运用了的一个基本特性：当接收方将接收窗口大小减小为零时，的发送方会进入坚持模式（），它会冻结所有数据段的重传计时，并且不减小拥塞窗口，这样慢启动阶段的空闲时间可以避免，可利用这个特性来改善连接断开情况下的性能。方法正是应用这个思路，但检测通知的功能由基站实施。当基站检测到一个连接断开或数据丢失，它将一个零窗口大小的确认送回给发送方，使发送方进入坚持模式。本方法需要修改中间节点和接收方的协议。 ⅴ链路层解决方案：链路层协议是克服链路高误码率特性的常用方法，采用本地丢失恢复的思想，使无线链路向上呈现非常低的丢失率，从而对发端完全透明，这种方法最大的好处是符合网络协议的分层思想。传统的方法包括前向纠错和自动重传请求以及这两种方法的混合。 应用层的改进 应用程序的开发者可以通过许多方法（如有效的对数据进行缓存和分配）来改进应用程序在移动和无线环境中的性能，其重点是对与和整体性能直接相关的应用层协议的改进，可建议一个应用层协议，使得所有的数据传送可以共用一个连接，而不是多个连接。例如版本通过允许一个主页的各个元素在同一个连接上传送解决了版本中各个元素单独连接造成的低速率、开销大的问题。 |
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