家庭网络TCP性能优化方案设计与实现

作     者：简彩丽 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴伟民;刘忠成

授予年度：2020年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：家庭网络 TCP性能优化 业务模型 资源调度 

摘      要：在人们对接入因特网的需求日益增长的今天,提供可移动、便捷地接入因特网的无线局域网越来越受欢迎。传输控制协议(TCP协议)原本针对有线传输环境而设计,但无线局域网具有高误码率、错误突发等特点与有线网络大不相同,所以TCP协议应用在无线局域网系统时,性能不如人意。因此,如何进行无线局域网中的TCP业务性能优化问题对推动无线局域网进步和发展具有重大的意义。本文深入研究并分析了无线局域网中TCP性能异常问题和影响因素。以家庭网络为背景,从改善空口报文丢失对TCP性能影响的角度,提出了家庭网络TCP性能优化系统方案,实现了家庭网络上行TCP性能优化系统。最后结合Wi-Fi 5多用户调度特性和上、下行报文时序耦合关系,提出了Wi-Fi 5多用户上行TCP业务优化调度设计。主要工作与成果如下:(1)针对家庭网络TCP性能优化问题,从上、下行TCP业务角度提出了提高家庭网络系统服务质量的方案,搭建了家庭网络TCP性能优化系统的关键模块。功能模块分为业务模型、上行TCP业务加速和下行TCP业务加速。(2)分析了业务模型和上行TCP业务加速的数据结构以及具体实现流程,实现了家庭网络上行性能优化系统。最后利用Iperf3.0测试工具测试了家庭网络上行性能优化系统的性能。其中,业务模型为上行TCP业务加速提供了信息基础,上行TCP业务加速模块实现了上行自适应代理确认、快速触发上行重传以及上行代理重传处理。(3)分析了Wi-Fi 5中多用户上行TCP业务调度问题,结合了多用户上行TCP业务优化调度策略目标、Wi-Fi 5业务调度特性以及上、下行报文的时序耦合关系,提出了Wi-Fi 5多用户上行TCP业务优化调度设计,实现了控制同一时间段发送上行报文的用户数量,完成了减少上行信道冲突和提高系统服务质量的目标。最后利用Matlab仿真论述了该优化调度设计的性能分析。本文中家庭网络TCP性能优化系统的设计为项目“家庭网络AP的TCP业务性能优化提供了技术支撑。