浅谈TCP在无线通信中存在的问题及解决办法
作者：徐灿辉
来源：《中国科技博览》2016年第26期
        摘要：在科学技术蓬勃发展的情况下，TCP和IP协议非常简单且可靠，其组合使得通信方式更加适用。但在无线通信越来越普及的今天，TCP协议的功能在无线通信环境中具体应用体现出一些缺陷，导致其可能出现数据包区分不合理或数据包丢失等情况，造成无线通信传输错误。所以，切实有效解决TCP在无线通信中的问题，才能真正意义上提高无线通信质量。基于此点，本文将以分析无线通信的发展现状为切入点，就TCP在无线通信中存在的问题及解决办法进行详细的分析和探究。
        关键词：TCP；无线通信；问题；解决办法
        【分类号】TN925
        在科学技术蓬勃发展的今天，无线通信应用日益广泛。但TCP在无线通信中应用存在一些缺陷，导致无线通信质量受到影响。为了更好的发展无线通信网络，应当切实解决TCP性能使
用不佳的情况，使TCP充分发挥作用，支撑无线通信良好运行，提高我国通信水平。基于此点，本文笔者将重点分析TCP在无线通信中存在的问题，进而探讨解决问题的有效对策，希望可以使TCP满足无线通信网络中信息传送的要求。
        一、TCP的简单概述
        TCP和IP的提出是在1981年，写在RFC793和RFC791草案中。最初将TCP设定为有线网络，也就是在有线网络中，将每个TCP数据包设置一个序号，接收端按照数据包的序号有序的接受TCP的信息，并对信息进行确认。但是当时提出TCP容易出现丢失的情况，TCP数据包一旦丢失，将意味着大量的信息也随之丢失。所以，为了解决这一问题，采用滑动窗算法和加增乘减算法的流控制和拥塞控制算法来计算TCP，已对其予以优化。经修订后的TCP机制，可以维护两个变量，一个是拥塞窗大小，另一个是慢开始门限。此种情况下，TCP连接开始，发送端会进入慢开始阶段，对每一个需要发送的TCP数据包予以确认。如若在中间路由器缓存溢出造成链路堵塞，为避免TCP数据包丢失，发送端的重传定时器会对TCP予以定时控制，待到链路堵塞缓解，再激发TCP数据包，促使其传输速度降低，有效的传输，避免TCP数据包丢失的情况发生。所以，在有线通信中，TCP具有良好的作用。
        在近些年中，科学技术的蓬勃发展，使得通信网络发生了巨大的变化，有线通信正逐步向无线通信方向发展，因此TCP需要在无线通信环境中应用。但因为TCP最初的设计是以有线通信为准的，这使得TCP性能的使用不能完全符合无线通信要求，所以在无线通信环境下，TCP/IP必须进行演化，尽可能的满足无线通信网络中信息传送的要求，如此才能推动无线通信良好发展。所以，积极推动TCP发展和创新是非常必要的[1]。
        二、TCP在无线通信中存在的问题
        TCP协议在无线通信中使用，存在的主要问题就是混合网络下，TCP使用容易出现数据包丢失的情况，从而表现出不同应用中吞吐量的下降、网络资源使用效率的降低、数据传输中过多的终端。为了切实有效的解决TCP在无线通信中应用存在的问题，提高无线通信质量，在此笔者将详细分析。
        （一）因接入网不同，造成的TCP应用不佳
        无线通信的链路是利用大气作为传输媒介，它在传输的过程中容易受到多种不确定因素的影响，如天气条件、多径干扰、城市障碍物等。TCP数据包在无线通信链路中传输与在光
纤骨干网和铜线接入网中传输存在很大差异，使得TCP数据包在较大的BER中传输，这很容易使TCP受到影响，导致其应用效果不佳。即便可以使TCP发送端按指数关系利用补偿TCP数据包的重传定时器来再次进行TCP数据包传输，但会浪费诸多时间。
        （二）高BEP和频率连接中断
        在有线通信中，标准TCP应用中，一个RTT时间内随机数据包丢失只发生一次时，TCP Reno提出的快速重传和快速恢复算法才能快速地恢复这些随机丢失的数据包，使数据包再次有效传输。但在无线通信中，因为无线通信链路容易受到多种因素影响，使得标准TCP数据包在一个RTT时间内丢失概率较大，并且无线通信网络容易拥塞，那么丢失的TCP数据包回的可能性较小。另外，在无线通信终端频率较大的情况下，在RTT时间内，重传定时器很难按指数方式来补偿数据包，那么TCP接收端将无法了解拥塞和随机数据包的丢失情况，这必然会导致TCP应用不佳[2]。
        三、解决TCP在无线通信中存在问题的有效对策
        （一）不同无线应用的TCP
        从应用角度来看，各种不同的无线环境，所应用的无线TCP需要经过专门的设计，以使其适应无线通信的要求。基于此点，需要优化调整的TCP为：
        卫星通信网的无线TCP
        标准TCP应用在卫星通信网络中，因有一个缓慢的开始阶段，PCT连接的发送端要经过很长时间才能高效的发送。而导致此种情况发生的主要原因是TCP连接没有充分利用网络的有效宽带。为了使TCP在卫星通信网络中有效应用，应当对TCP—Peach的突然开始机制和迅速恢复机制予以优化。对于迅速恢复机制的优化，则是注意区分拥塞丢失和差错丢失，并要求发送端使用低优先级的哑数据包与数据包交织，促使发送端根据接受哑数据包的数量来适当扩到发送窗口，避免链路拥塞的情况发生。
        蜂窝网络
        为了使TCP在蜂窝网络中切实有效的应用，对tcp ip协议在设计时TCP的改进主要集中在切换和高BER上。具体的做法是利用Freeze-TEC来代替传统TCP协议，促使其可以在无线通信环境中移动应用。Freeze-TEC协议的应用，只需要改变移动单元的代码，对其合理应用，从而掌握无线
信号强弱，再以此为依据预测无线通信是否将要中断，以便发送端适当的调节发送窗口大小，为优化运用蜂窝网络提供条件[3]。
        （二）实现无线TCP
        为了使TCP在无线通信中有效应用，研究无线TCP是非常必要的。而要想使无线TCP发挥作用，需要注意强化以下几点。
        其一，利用分裂模式来实施无线TCP。在混合网络中，链路容量较大，并且容易受到多种因素的影响。为了使无线TCP有效应用，需要采用分裂模式，将中间路由器进行独立流控设置，促使无线部分信息传输的不良因素对有线部分影响较小，使TCP可以正常使用。而无线部分，则通过中间路由器视为无线终端，利用无线TCP加以传输。
        其二，利用端到端模式来实现无线TCP的应用。端到端模式的运用，主要是使端主机参与流控。具体的应用是根据反馈无线通信中TCP数据包传输拥塞情况，进而对无线通信网络状态予以分析和反馈，适当的控制TCP数据包，促使接收端可以更好的接收数据包（如图一所示）[4]。
        结束语：
        面对TCP在无线通信中使用存在诸多问题的情况，应当根据不同无线通信网络来设计与之相应的TCP、实施无线TCP等措施，切实有效的解决问题，提高TCP的应用性，使无线通信水平提高。所以，优化TCP使其在无线通信中有效应用是非常有意义的。
        参考文献：
        [1]王利霞，康洪波.基于TCP/IP协议的通信电源监控系统的设计[J].电源技术，2013，37（9）：1682-1683，1696.
        [2] 俞一帆，纪红，乐光新等.针对无线上行链路的TCP跨层改进机制[J].电路与系统学报，2008，13（2）：104-108，30.
        [3]杨亦彬.编码TCP的理论研究与应用方法[J].现代电子技术，2014（3）：15-18.
        [4]吕俊龙，陈春燕，和卫星等.基于无线嵌入式系统的轻量级TCP/IP协议栈[J].计算机工程与设计，2010，31（24）：5216-5219.

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