TCP丢包检测技术分析

摘要　在有线网络环境中，分组丢失往往是由于网络拥塞造成的，因此传输控制协议（TCP）能够良好运行；然而当TCP运行在无线环境中，由于误码率高，信号衰落以及频繁的移动等特性造成丢包时，TCP拥塞窗口依旧盲目减半，导致其性能大幅度下降。本文首先阐述了无线环境中出现的拥塞丢包、随机丢包、突发丢包以及发生包的重新排序的原因，在此基础上，总结了处理这些问题的方法并对他们进行了评价，最后，分析了进一步的研究方向。

1、引言

　　传输控制协议（Transport Control Protocol，TCP）是目前Internet中广泛采用的一种传输协议，它为各个主机之间提供可靠、按序传输、端到端的数据包传输服务。TCP拥塞控制是其成功的重要因素。TCP拥塞控制的前提是网络拥塞为数据丢失的唯一原因，即只要终端检测出有数据丢失，均认为是网络拥塞所致，于是调用拥塞控制机制。

　　随着无线通信技术的发展，由于无线环境具有误码率高、信号衰落以及频繁的移动等特性，网络拥塞已不能再被看成是数据丢失的唯一原因，直接沿用现有的TCP技术势必会恶化TCP性能。这样，能否区分丢包自然成为改善无线环境下TCP性能的关键。为此，人们在这方面做了大量的研究和探索，提出了多种技术。但是针对特定丢包情况给出某一方法的文章还很少见。

2、无线网络环境中三种丢包情况分析

　　TCP拥塞控制机制的前提是网络拥塞为数据丢失的唯一原因，由于无线信道特性，在无线网络环境中大量的数据会因切换、信道衰落、干扰等而被丢弃，在这种情况下若TCP启动拥塞控制，会造成不必要的数据发送速率的降低，导致带宽利用率不高、系统时延加大、吞吐量下降。

　　2.1　随机丢包（Random Loss）

　　传统的TCP拥塞控制机制是为有线网络而设计的。由比特差错以及链路差错引起的数据丢失几乎可以忽略不计。但是在无线网络中，数据丢失是由信号衰落引起的。对基于IS-95 CDMA数据服务来说，有1%～2%是随机丢包。

　　2.2　突发丢包（Burst Loss）

　　突发丢包是在一段很短的时间内，导致许多数据连续的丢失。它是由信号衰落引起的。

　　以无线局域网为例，对一个移动主机来说，它的所有通信量（流入和流出）都是通过与它相连的基站路由出去的。当移动主机从一个基站的覆盖范围移出时，它需要在它所运动到的另一基站处登记它的信息。所有之后的通信都是通过新的基站来完成的。然而，当发生切换时，通过原基站递交给移动主机的一系列数据包将会丢失。因此，切换可以导致突发丢包事件的发生。

　　2.3　包的重新排序（Packet Reordering）

　　当接受端收到包的顺序与发送端发送顺序不同时，就要对包进行重新排序。同样是以无线局域网为例，包的重新排序与切换有关。当移动主机从一个基站切换到另一个基站时，发往移动主机或者是从移动主机发出的包通过新的基站路由信息。因为数据包在不同的路径上传输会经历不同的RTT，导致了数据包不能按序递交。