文档介绍：认知无线电网络传输层协议设计探讨 传输层协议
摘要：认知无线电是当前的研究热点，然而对认知无线电网络传输层协议的研究却很少。本文从认知无线电的概念出发，介绍了TCP在无线环境中存在的问题，以及改进无线TCP性能所需要考虑的因素，结合认知无线电自身特点，指出了进行认知无线电网络传输层协议设计的思路。关键词：认知无线电；传输层协议；无线TCP；频谱切换1 绪论随着无线通信技术的飞速发展，频谱资源变得越来越紧张。尤其是随着无线局域网络（WLAN）技术、无线个域网络（WPAN）技术和无线城域网（WMAN）技术的高速发展，人们对宽带无线应用提出了更高的要求。而目前的频谱分配制度为固定频谱分配，将频谱分为2个部分：授权频段（LFB）和非授权频段（UFB）。大部分的频谱资源被用于授权频段，非授权频段的频谱资源要少得多，由于WLAN 、WPAN、 WMAN无线通信业务的迅猛发展，这些网络所工作的非授权频段已趋近饱和；而另一方面，相当数量的频谱资源的利用率却非常低。为了解决上述问题，尽量提高现有频谱的利用率，就产生了认知无线电的概念，其基本出发点就是：在不影响授权频段的正常通信的基础上，具有认知功能的无线通信设备可以按照某种“机会方式”接入授权的频段内，并动态地利用频谱。这种在空域、时域和频域中出现的可以被利用的频谱资源被称为“频谱空穴”。认知无线电的核心思想就是使无线通信设备具有发现“频谱空穴”并利用的能力。目前，认知无线电技术的研究大都集中于物理层和MAC层的功能上，如频谱感知技术、频谱管理技术和频谱共享技术，这些方面的研究取得了重要的进展。但对于更高层，诸如网络层、传输层和应用层的技术，还没有深入地研究。本文则主要探讨认知无线电网络传输层协议可能遇到的问题以及设计思路。2 TCP在无线环境中存在的问题无线链路的高误码率、带宽有限、移动性等特性对网络传输层的影响可以归结为两个主要的方面，即分组丢失或损坏引起的问题和分组延迟引起的问题。此外，某些无线链路（如卫星链路）的不对称、大延迟带宽乘积对TCP的性能也有较大影响。(1) 经常性的链路错误引起的问题TCP发送方根据接收方返回的ACKs判断网络情况，它根据返回的ACKs、超时时钟或重复ACKs可以推断数据分组是否成功传输。然而这种方式缺乏判断误码原因的机制，只是简单地把每个分组的丢失归结为网络中发生了拥塞。显然，这种方式只适用于有线网络的情况。在无线链路情况下，常有因链路问题引起的丢包，如果简单地采用传统TCP的算法必然引起拥塞窗口的频繁调整、经常处于慢启动阶段，导致TCP连接吞吐量的急剧下降。(2) 错误的丢包探测机制标准TCP不能区分不同类型的错误(随机丢包、拥塞丢包等)，它把任何丢包都看作拥塞丢包并启动拥塞控制，而不管网络是否处于拥塞状态，因此而导致TCP性能有很大程度的下降。(3) 较大的延迟或延迟抖动引起的问题由于无线/有线混合网络中某些无线链路本身的延迟特性、切换和链路层重传机制都会导致端到端的较大延迟或延迟抖动。TCP重传时钟设置了RTT的上限。如果RTT突然增加，TCP段被严重延迟，RTO估计可能被超过，从而引起超时发生，相应数据被重传。如果数据仅仅被严重延迟而没有丢弃，是不必要重传的。此外，较大的延迟带宽乘积也会导致网络容量的低利用率。(4) 带