SCTP在无线网络上的最佳协议参数配置分析

　　摘　要：本文研究了在WLAN、GPRS、UMTS这3种无线网络上运行流控制传输协议（SCTP）时，不同的协议参数配置对系统传输性能的影响。文中找出了达到最大系统传输性能时的SCTP协议参数设置，从而解决了符合IETF-RFC2960的SCTP应用于无线网络上协议最佳参数选择的关键问题。理论分析和仿真结果表明，运行于无线网络上时，采用了最佳参数配置的SCTP协议传输性能明显地高于采用传统参数配置的SCTP协议。

　　关键词：无线网络；流控制传输协议；传输性能；最佳参数配置

一、引言

　　流控制传输协议（Stream Control Transfer Protocol，SCTP）［1］是为在IP网上传递基于信令的信息而设计的，协议中的参数都是按照有线网的环境来设置。当把SCTP应用于无线环境时，无线网络与有线网络的不同特性会导致系统无法达到最佳性能。如何提高SCTP应用于无线网络的性能已成为软交换以及网络传输领域的研究热点之一。

　　关于无线网络的SCTP应用上，文献［2］、［3］、［4］、［5］做了一些研究工作。但是，当前的这些研究主要集中在尽力采用SCTP的能力、或者一些新的特性上，而对于把SCTP应用于无线网络上时最佳参数配置问题的研究还是一个空白。本文填补了这一空白，研究了SCTP运行于GPRS（CS2编码规范）、WLAN（IEEE802.11b）、UMTS（R4）这三种无线网络之上的协议参数配置，解决了符合IETF - RFC2960的SCTP应用于无线接入网上协议最佳参数选择的关键问题。

二、理论分析

　　传输层的性能由 QoS来衡量。ITU-T在X.214建议［6］中定义了11个QoS参数。作为性能分析，本文只考查传输连接建立成功之后传输数据的系统传输性能，与之相关的QoS参数是吞吐量、传输时延和残差率。实际上，由于传输层的工作就是屏蔽所有的网络层错误，因而残差率只是一个很小的有限值［7］，在仿真考查系统时可以不考虑。而在吞吐量和传输时延这两个参数中，吞吐量往往是衡量系统传输性能的决定性指标，因而本文作为一个探索，在仿真时只考虑吞吐量这个参数。相同条件下，大的吞吐量即表明了高的系统传输性能。

　　当把传输协议SCTP从有线网络应用到无线网络时，SCTP需要面对的网络特性的差异主要在于较高的误码率、较多的丢包和较大的时延，进而使得无线网络的RTT不象有线网络那样缓慢而逐步地变化，这会导致SCTP的流量控制和拥塞控制窗口产生不必要的回退。

　　无线链路与有线链路的一个显著区别就是无线链路频繁的突发时延。得益于SACK算法，SCTP能够避免在发生突发延时的时候错误地进行快速重传［3］。但是，较大的时延增大了RTO，因而SCTP需要修改其RTO的估计算法参数来适应无线链路的这一特性（这已超出本文的范围），这样，用以进行空闲检测的“Heartbeat间隔”参数亦需要增加。较高的误码率使得接收到的数据包发生差错的概率增大，再加上链路本身较多的丢包，因而使得无线链路的传输丢包率远高于有线链路，这样，协议中的几个“最大重传次数”的参数必须进行相应的变化。

　　结合上文的论述，本文下面的研究将主要考查SCTP的Heartbeat间隔、最大INIT Chunk重传次数、连接建立最大重传次数以及每条路径的最大重传次数这几个参数对系统端到端吞吐量和丢包率的影响。通过考查、分析，本文将找出上述这几个参数分别在各种网络上的最佳值。