多cp連接建模方法的研究

多cp連接建模方法的研究

1td狀態(tài)下的tcp包到達(dá)率該單段的建模方法和相關(guān)改進(jìn)取得了許多成果。本文的建模方法以文獻(xiàn)為第i個(gè)TD和TO的時(shí)間長(zhǎng)度(定義同文獻(xiàn)q為隨機(jī)選擇的TCP連接處于TD狀態(tài)的概率;MN為在發(fā)送主機(jī)和接收者間建立的TCP連接數(shù);NTD,NTO為處于TD狀態(tài)和TO狀態(tài)的TCP連接數(shù);為處于TD狀態(tài)和TO狀態(tài)下的單TCP的數(shù)據(jù)包發(fā)送速率;為處于TD狀態(tài)下TCP連接的接受端數(shù)據(jù)包的到達(dá)率;為發(fā)送端處于TD狀態(tài)的所有TCP連接的發(fā)送速率之和或發(fā)送端處于TO狀態(tài)的所有TCP連接的發(fā)送速率之和;為發(fā)送端或接收端ACK(Acknowledgement,確認(rèn))包到達(dá)率;X為單一數(shù)據(jù)包的處理時(shí)間(假定發(fā)送和接收時(shí)間相同);Y為單一ACK的處理時(shí)間(假定其發(fā)送和接收時(shí)間相同);p為發(fā)送端和接收端間端到端的丟失率;W2tcp的正常狀態(tài)首先考慮接收者特性相同的簡(jiǎn)單情況,假定發(fā)送端接受端間的數(shù)據(jù)包丟失率為p,端到端時(shí)延為τ。在文獻(xiàn)限于篇幅且最大窗口W如圖2,一個(gè)TCP連接交替處于TD和TO兩個(gè)狀態(tài)處于TD狀態(tài)時(shí)長(zhǎng)的數(shù)學(xué)期望E[Zi假定各個(gè)TCP連接是獨(dú)立的,則TDTCP連接的數(shù)量為TOTCP連接的數(shù)量為圖3中畫出了系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流。在發(fā)送端有3個(gè)數(shù)據(jù)流:由TDTCP連接發(fā)送的數(shù)據(jù)流,其到達(dá)率為對(duì)于隨機(jī)選定的T當(dāng)T如果假定接收端每正確收到b個(gè)數(shù)據(jù)包,發(fā)送一個(gè)ACK,則接收端返回ACK的到達(dá)率為則在發(fā)送端,由所有接收端返回ACK流到達(dá)率為對(duì)于RenoTCP而言,在收到一個(gè)新的ACK后,將發(fā)送后續(xù)的b個(gè)數(shù)據(jù)包,并將發(fā)送窗口增加b/W。則發(fā)送端所有TDTCP發(fā)送數(shù)據(jù)包的到達(dá)率如(11)式。通常,處于TD狀態(tài)的TCP連接,W將遠(yuǎn)大于b,(11)式中進(jìn)行了近似處理。如果假定數(shù)據(jù)包的產(chǎn)生是泊松流,并且數(shù)據(jù)包的服務(wù)時(shí)間是獨(dú)立于到達(dá)過程的隨機(jī)變量,則系統(tǒng)可以用M/G/1排隊(duì)系統(tǒng)近似。發(fā)送端發(fā)送隊(duì)列的負(fù)荷ρ一個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送請(qǐng)求在發(fā)送隊(duì)列中的等待時(shí)間由于TD接收主機(jī)的負(fù)荷將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于TO接收主機(jī),所以這里僅僅考慮TD接收主機(jī)的負(fù)荷。其值為數(shù)據(jù)包在接收端的平均等待時(shí)間為將RTT看成與在發(fā)送端緩沖區(qū)等待時(shí)間、發(fā)送時(shí)延、端到端時(shí)延、在接收端緩沖區(qū)等待時(shí)間等相關(guān)的隨機(jī)變量,RTT的數(shù)學(xué)期望為利用(17)式和(2)式聯(lián)立,可以獲得圖6畫出了RTT、吞吐量隨丟包率變化的情況。隨著丟包率從0.001增長(zhǎng)到0.1,TCP吞吐量幾乎不變,當(dāng)丟包率大于0.1后,TCP吞吐量迅速下降。這是由于如果丟包率變小,接收端數(shù)據(jù)包的到達(dá)率增大,則接收端的ACK速率增大,ACK在發(fā)送端平均等待時(shí)間增長(zhǎng),RTT將增長(zhǎng)。丟包率下降是TCP吞吐量增長(zhǎng)的因素,但是丟包率下降卻帶來了RTT增長(zhǎng)這一使TCP吞吐量下降的因素,這使得丟包率在0.001到0.1變化范圍內(nèi),TCP吞吐量變化不大,這個(gè)特性同單TCP吞吐量隨丟失率變化的特征是不同的(類似地,如果丟包率增大,將使得RTT變短,RTT的變短補(bǔ)償了由于丟包率增大對(duì)TCP吞吐量的影響)。當(dāng)丟包率大于0.1后,由于丟包過多,大部分的TCP連接都長(zhǎng)時(shí)間處于TO狀態(tài),TCP的吞吐量迅速下降。在進(jìn)行仿真時(shí),在Router0處分別以0.001,0.002,0.003,…,0.01,0.02,…,0.1,…,0.3概率進(jìn)行丟棄,在發(fā)送主機(jī)和接收主機(jī)間建立50個(gè)連接,各鏈路時(shí)延為10ms。圖7畫出了RTT,吞吐量隨端到端時(shí)延變化的情況。隨著端到端時(shí)延的增大,開始時(shí)RTT并沒有明顯的增大,TCP的吞吐量也幾乎不變,直到端到端時(shí)延增長(zhǎng)到約為320ms處,RTT開始迅速增長(zhǎng),TCP的吞吐量迅速下降。這是由于端到端時(shí)延的增大,將導(dǎo)致吞吐量的下降,吞吐量的下降使得接收端ACK速率下降,ACK速率下降又將導(dǎo)致發(fā)送端排隊(duì)時(shí)延的減小,這在一定程度上補(bǔ)償端到端時(shí)延增大的影響,因此,在端到端時(shí)延增大幅度不大時(shí),RTT并沒有明顯的增大。隨著端到端時(shí)延的繼續(xù)增大(超過320ms),這種反饋的作用逐漸變小,導(dǎo)致RTT開始迅速增長(zhǎng)。在仿真中,取p=0.001,TCP連接數(shù)為50,IP包在Router0處進(jìn)行相應(yīng)的延遲(從20ms到1420ms)。3接收者角接收者總速率現(xiàn)在考慮接收主機(jī)特性不同的情況。如果各個(gè)TCP連接具有不同的端到端時(shí)延和丟包概率,則某個(gè)隨機(jī)選定的連接Tj處于TD狀態(tài)的概率為則處于TD狀態(tài)的Tj發(fā)送的數(shù)據(jù)包流的到達(dá)率為在接收端收到的數(shù)據(jù)包流的到達(dá)率為其接收端返回的ACK流的速率為在發(fā)送端收到的ACK流的總速率為在發(fā)送端TDTCP發(fā)送的數(shù)據(jù)包流的總速率為在發(fā)送端TOTCP發(fā)送的數(shù)據(jù)包流的到達(dá)率為Tj接收端的負(fù)荷(由于接收端的負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于發(fā)送端,這里只考慮TD接收端)為通常,難于求解方程組(27)式和(28)式。考慮如下的兩種情況:(1)接收主機(jī)具有相同的端到端時(shí)延,但是丟失率pj不同。(2)接收主機(jī)具有相同的丟失率,但時(shí)延τj不同。在假設(shè)(1)的假設(shè)下,(27)式中只有E[W在假設(shè)(2)下,可以假定E[RTT4基于opnet的仿真模本文提出了一種新的多TCP建模的方法,并通過仿真結(jié)果驗(yàn)證分析的有效性。關(guān)于在本文模型下最大窗口對(duì)多TCP連接吞吐量的影響,將進(jìn)一步進(jìn)行研究。TOTCP發(fā)送的數(shù)據(jù)包流的到達(dá)率為對(duì)于處于TO狀態(tài)的TCP連接,在TO期間,只發(fā)送M圖4畫出了解方程后RTT與吞吐量隨接收主機(jī)數(shù)量的變化情況。其中,果,離散點(diǎn)是仿真的結(jié)果(下同)。參數(shù)選取如下:p=0.001,E[X]=500μs,E[Y]=100μs,τ=300ms,b=2。為了便于對(duì)比,參數(shù)的選取參考文獻(xiàn)真的模型如圖5所示,我們使用OPNET實(shí)現(xiàn)了該仿真模。離發(fā)送主機(jī)最近的路由器)間帶寬為150Mbps,Router0與5個(gè)路由器(Router1-Router5)間帶寬為30Mbp,Router1-Router5每個(gè)路由器連接3個(gè)接收主機(jī),它們之間的帶寬為10Mbps。IP包的包長(zhǎng)為300字節(jié),發(fā)送主機(jī)和接收主機(jī)間使用FTP(FileTransferProtocol)業(yè)務(wù)。各條鏈路的時(shí)